弱酸性硝酸铀酰溶液的制备制造技术

弱酸性硝酸铀酰溶液的分子式为UO2(OH)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弱酸性硝酸铀酰溶液的制备
[0001]政府支持声明
[0002]本专利技术是在能源部授予的政府资助下完成的，资助号为DE
‑
NE0008472。政府拥有本专利技术的某些权利。


[0003]本公开总体上涉及硝酸铀酰溶液的制造。

技术介绍

[0004]在制备用于制造核燃料的氧化铀微球的内部凝胶化工艺中，弱酸性硝酸铀酰(ADUN)溶液是重要的。在弱酸性条件和高铀浓度下，氧化铀水解反应缓慢。并且制备弱酸性硝酸铀酰溶液需要较长的一段时间。

技术实现思路

[0005]本文公开的各种实施方案涉及制备具有式UO2(OH)
y
(NO3)2‑
y
的弱酸性硝酸铀酰溶液的方法，其中y为0.1至0.5。所述方法包括：
[0006]将氧化铀例如U
x
O
z
溶解在硝酸水溶液中以产生铀溶液，其中x为1至3，z为2至8；
[0007]将铀溶液放置于高于大气压、5至40个大气压、5至20个大气压，或10至40个大气压压力的密封反应室中；
[0008]通过向铀溶液施加微波能量或电加热器，将铀溶液加热至150℃至250℃之间的所需的维持温度；
[0009]将密封容器中的铀溶液在大于大气压的压力、所需温度下保持一段所需的维持时间；
[0010]降低铀溶液的压力，同时保持维持温度；和
[0011]将所需温度降低至100℃以下，以获得弱酸性硝酸铀酰溶液。
[0012]本文公开的各种实施方案涉及制备弱酸性硝酸铀酰溶液的方法，通过：
[0013]将氧化铀，例如U
x
O
z
，溶解在硝酸水溶液中以产生铀溶液，其中x为1至3，z为2至8；
[0014]将铀溶液放置于压力为5至40个大气压的密封反应室中；
[0015]通过向铀溶液施加微波能量或电加热器，同时使压力增加，将铀溶液加热至150℃至250℃之间的所需的维持温度；
[0016]将密封容器中的铀溶液在所需温度下保持一段所需的维持时间；
[0017]降低铀溶液的压力，同时保持维持温度；和
[0018]将所需温度降低至100℃以下，以获得弱酸性硝酸铀酰溶液。
[0019]在各种实施方案中，氧化铀的硝酸盐，例如硝酸二氧铀[UO2(NO3)2]可用作起始材料，其中起始硝酸盐不是弱酸性的。
[0020]在将铀溶液加热至150℃至250℃之间的所需温度的步骤中，密封反应室中的压力可从5至40个大气压增加至10至70个大气压、15至60个大气压、20至50个大气压或30至50个
大气压。
[0021]在降低铀溶液压力的步骤中，可以部分降低压力，同时将溶液保持在防止沸腾的压力、所需的维持温度下。在该步骤之后，铀溶液的温度降低至100℃以下，例如20℃至90℃、30℃至95℃、40℃至90℃、50℃至85℃、60℃至90℃，或约80℃。然后可将溶液上的剩余压力降低至约1个大气压。
[0022]在各种实施方案中，U
x
O
z
溶解在硝酸水溶液中。铀化合物U
x
O
z
可以是UO2、UO3或U3O8。
[0023]在各种实施方案中，通过本文公开的方法由U
x
O
z
产生的弱酸性硝酸铀酰溶液具有0.5M至3M的铀浓度和1.15g/cm3至1.95g/cm3的密度；1M至3M的铀浓度和1.30g/cm3至1.95g/cm3的密度；2M至3M的铀浓度和1.55g/cm3至1.95g/cm3的密度；或者2.7M至3M的铀浓度和1.75g/cm3至1.95g/cm3的密度。
[0024]弱酸性硝酸铀酰溶液在消解后的浓度可为1M至3M、2M至3M、2.5M至3M或2.7M至3M。弱酸性硝酸铀酰溶液在消解后的pH取决于铀浓度和NO3:U的摩尔比。在NO3:U比例为1.5至1.7且铀浓度为2.7M至3.0M时，pH可为1.2至1.4。
[0025]在各种实施方案中，通过本文公开的方法产生的弱酸性硝酸铀酰溶液具有：
[0026]1.5至1.9的NO3:U比例；0.5M至3.5M的铀浓度；和0.5至2.8的pH值；
[0027]1.5至1.7的NO3:U比例；0.5M至3.5M的铀浓度；和0.8至2.8的pH值；
[0028]1.5至1.9的NO3:U比例；2.5M至3.0M的铀浓度；和小于1.8的pH值；或
[0029]1.5至1.7的NO3:U比例；2.5M至3.0M的铀浓度；和1.2至1.8的pH值。
[0030]在各种实施方案中，通过本文公开的方法产生的弱酸性硝酸铀酰溶液，保持在20个大气压至50个大气压压力、200℃至250℃的升高的温度下；或在215℃至240℃的升高的温度、30个大气压至45个大气压压力下。将弱酸性硝酸铀酰溶液在所需的压力和温度下维持30分钟至2小时。在这段时间结束时，保持升高的温度，同时部分降低硝酸铀酰溶液上的压力。部分降低的压力足够高，以防止溶液在升高的温度下沸腾。然后，在将铀溶液的压力降低到大气压之前，将升高的温度降低到30℃和90℃之间、或60℃和90℃之间，或大约80℃。然后可以从压力容器中取出铀溶液。
[0031]本文公开的各种实施方案涉及制备具有式UO2(OH)
y
(NO3)2‑
y
的弱酸性硝酸铀酰溶液的方法，其中y为0.1至0.5，所述方法通过：
[0032]将氧化铀离子的硝酸盐，例如UO2(NO3)2或其水合物，溶解在硝酸水溶液中，以产生铀溶液；
[0033]将铀溶液放置于高于大气压压力的密封反应室中；
[0034]通过向铀溶液施加微波能量，将铀溶液加热至150℃至250℃之间的所需温度；
[0035]将铀溶液在加压、所需温度下保持一段所需的维持时间；
[0036]在不使铀溶液沸腾的情况下部分排放铀溶液上的压力；和
[0037]将所需温度降低至100℃以下，并将铀溶液的压力降低至大气压，以获得弱酸性硝酸铀酰溶液。
[0038]在各种实施方案中，通过本文公开的方法由UO2(NO3)2产生的弱酸性硝酸铀酰溶液具有：
[0039]0.5M至3M的铀浓度和1.15g/cm3至1.95g/cm3的密度；
[0040]1M至3M的铀浓度和1.30g/cm3至1.95g/cm3的密度；
[0041]2M至3M的铀浓度和1.55g/cm3至1.95g/cm3的密度；或
[0042]2.7M至3M的铀浓度和1.75g/cm3至1.95g/cm3的密度。
[0043]在各种实施方案中，通过本文公开的方法由UO2(NO3)2产生的弱酸性硝酸铀酰溶液具有：
[0044]1.5至1.9的NO3:U比例和0.5至2.8的pH值；
[0045]1.5至1.7的NO3:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制备具有式UO2(OH)
y
(N3)2‑
y
的弱酸性硝酸铀酰溶液的方法，其中y为0.1至0.5，所述方法包括：a)将U
x
O
z
溶解在硝酸水溶液中以产生铀溶液，其中x为1至3，z为2至8；b)将铀溶液放置于压力高于大气压的密封反应室中；c)通过向铀溶液施加微波能量，将铀溶液加热至150℃至250℃之间的所需温度；d)将铀溶液在加压、所需温度下保持一段所需的维持时间；e)在不使铀溶液沸腾的情况下部分排放铀溶液上的压力；和f)将所需温度降低至100℃以下，并将铀溶液的压力降低至大气压，以获得弱酸性硝酸铀酰溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其中U
x
O
z
溶解在硝酸水溶液中。3.根据权利要求1所述的方法，其中U
x
O
z
是UO2、UO3或U3O8。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有0.5M至3M的铀浓度和1.15g/cm3至1.95g/cm3的密度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有1M至3M的铀浓度和1.30g/cm3至1.95g/cm3的密度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有2M至3M的铀浓度和1.55g/cm3至1.95g/cm3的密度。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有2.5M至3M的铀浓度和1.75g/cm3至1.95g/cm3的密度。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有1.5至1.9的NO3:U比例；0.5M至3.5M的铀浓度；和0.5至2.8的pH值。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有1.5至1.7的NO3:U比例；0.5M至3.5M的铀浓度；和0.8至2.8的pH值。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有1.5至1.9的NO3:U比例；2.5M至3.0M的铀浓度；和小于1.8的pH值。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述弱酸性硝酸铀酰溶液具有1.5至1.7的NO3:U比例；2.5M至3.0M的铀浓度；和1.2至1.8的pH值。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：埃克斯能量有限责任公司，
类型：发明
国别省市：