Урана гексафторид восстановление

Радиационно-химическое восстановление UFq. Гексафторид урана обладает низкой радиационной стойкостью благодаря высокой электроотрицательности, низкому порогу и большому сечению процесса диссоциативного прилипания электрона е + UPe UP5 + P . В сочетании с высокой технологической надёжностью и дешевизной ускорителей электронов это может служить основой промышленного метода конверсии UPg в UF4 и в металлический уран. В настоящее время имеются экономически обоснованные проекты использования ускорителей электронов для обеззараживания зёрна и даже газификации твёрдых топлив. На пути промышленной реализации этого метода имеется ряд серьёзных проблем сравнительно высокая энергетическая цена радиационно-химической конверсии ограничения по плотности электронного тока, что ограничивает удельную производительность установки высокие значения сечения захвата электрона и, соответственно, малая глубина проникновения электрона внутрь газообразного вещества, что при технически приемлемых концентрациях UPe даже при небольших электронных токах приводит к заметному перегреву. [c.189]

Через 0,5 -Ь 1 мин характер разряда менялся в результате разложения гексафторида урана возникали низшие, менее летучие фториды урана (UFs) и, наконец, UF4. Низшие фториды урана конденсировались на охлаждаемой стенке разрядной трубки, в результате чего уран уходил из зоны разряда, а в последней оставался фтор. Цвет разряда менялся на фиолетовый, напряжение на электродах понижалось на 150 4-300 В, ток возрастал на 70-Ь 120 А. Результаты эксперимента показали, что в отсутствии потока плазмы и при наличии охлаждаемой стенки вокруг разрядной зоны глубина восстановления урана сравнительно невелика из-за конденсации промежуточных продуктов разложения UFe на стенках разрядного объема, при которой из зоны разряда выводятся низшие фториды урана. Состав продуктов разложения находился обычно в интервале UF4-UF5, но ближе к UF4, что вполне объяснимо, поскольку объем разряда был сравнительно невелик и охлаждаемые стенки разрядной камеры вносили сильное возмущение в разрядный объем кроме того, отсутствовал продольный поток газа. [c.501]

Еще об одном фториде урана неизбежен разговор при оценке роли фтора в технологии ядерного горючего. Атом урана способен образовывать с фтором несколько соединений, проявляя различные степени окисления. Известны трифторид, тетрафторид, пентафторид, гексафторид и промежуточные фториды (между тетра- и пентафторидом) урана. Возможность их образования необходимо учитывать в технологии ядерного горючего, и поэтому понятен большой интерес к ним, однако практически важным целевым продуктом, помимо гексафторида урана, является только его тетрафторид. В ядерных реакторах в качестве топлива используется диоксид урана или металлический уран, а последний получают восстановлением именно тетрафторида. Кроме того, обычно не получают сразу гексафторид, а первоначально соединения урана переводят в тетрафторид, который фторируют элементарным фтором до гексафторида. При такой технологии расход фтора снижается приблизительно втрое, что значительно удешевляет конечный продукт, так как элементный фтор-наиболее дорогой фторирующий агент. Важно и то, что технологическое оформление процесса несравненно проще при фторировании тетрафторида урана, а пе, например, его оксида. [c.111]

Итак, по причинам, связанным с механизмом восстановления гексафторида урана водородом [22], плазменно-водородное восстановление урана из UFe до его низших фторидов не имеет ни термодинамических, ни кинетических ограничений. В прикладном отношении практический смысл имеют два варианта водородного восстановления урана 1) восстановление до элементного состояния по схеме U + -Ь 6е —> и 2) паллиативный вариант, когда восстановление проводится по схеме U -Ь 2е —> U 4 в результате получается стабильный промежуточный продукт — UF4, из которого элементный уран восстанавливают способом металлотермической плавки. [c.600]

В химии урана и трансурановых элементов большое значение приобрели также электролитические методы окисления или восстановления. Так, для получения осадка тетрафторида урана, являющегося одним из наиболее важных промежуточных продуктов производства гексафторида урана и металлического урана, применяется электролитическое восстановление иона уранила до урана (IV) с последующим осаждением ир4 с помощью НР [445]. [c.179]

Четырехвалентный уран необходим при осуществлении ряда технологических процессов. Особое место отводится восстановлению шестивалентного урана при получении тетрафторида. При осаждении его из водных растворов и при получении из окислов и гексафторида урана необходимо восстановить уран до четырехвалентного состояния. В водных растворах восстановление может быть осуществлено электрохимическим, химическим или фотохимическим способами. В твердых продуктах для [c.281]

Фтористый водород широко используется в электрохимических процессах фторирования органических веществ и служит основным материалом для получения элементарного фтора в электролизерах. Наконец, безводный НГ играет важную роль в атомной промышленности, где его используют для получения четырехфтористого урана (после восстановления которого образуется металлический уран) и элементарного фтора (с помощью которого тетрафторид урана переводят в гексафторид). [c.30]

И реакция с холодной концентрированной серной кислотой, при которой образуется сернокислый уранил и лишь в ничтожной степени происходит восстановление до четырехвалентного со-стояния . Многие органические растворители, содержащие водород, легко подвергаются фторированию хлорированные растворители значительно более устойчивы, и растворы UFe в четыреххлористом углероде, тетрахлорэтилене и хлороформе оказываются устойчивыми в течение нескольких дней при комнатной температуре. Так, UFe может быть перекристаллизован из пентахлорэтана. Однако при температуре выше 100 °С гексафторид быстро реагирует даже с хлорированными растворителями. Например, легко протекающее при 150 °С в автоклаве восстановление четыреххлористым углеродом [c.163]

В чем эти трудности Нужно очень быстро охладить газовый поток и очень быстро отделить твердую фазу (металл) от газообразной (фтор и инертный теплоноситель). Что это далеко не просто решаемая задача, понятно будет из следующих выкладок. Для того, чтобы фтор и уран не смогли вновь объединиться в гексафторид, скорость охлаждения должна быть порядка миллиарда ( ) градусов в секунду, а твердая и газообразная фазы должны при этом разделиться за сотые доли секунды. Чтобы осуществить разложение гексафторида урана в низкотемпературной плазме по одностадийному процессу, нужны нетривиальные методы закалки и разделения. Для многих фторидов подобная технология может быть реализована уже сегодня, но для такого крайнего случая, как восстановление гексафторида урана до металла, еще предстоит решить многие научные и технические проблемы. [c.208]

Безводный фтористый водород играет важную роль в атомной промышленности, где его используют для получения четырехфтористого урана (восстановлением которого получается металлический уран) и элементарного фтора (с помощью которого тетрафторид урана превращается в гексафторид). [c.19]

Большинство экспериментов по получению потоков уран-фторной плазмы проводили, имея практическую задачу — безреагентное восстановление урана из гексафторида урана и регенерация фтора, затраченного в свое время для синтеза UFg. Однако часть этих экспериментов имела целью установить состав уран-фторной плазмы в зависимости от температуры для решения практических задач создания транспортного ядерного реактора на гексафториде урана. Часть экспериментов проведена для решения другой практической задачи — выяснения технической возможности осугцествить разделение изотопов урана в плазменном состоянии нри использовании в качестве сырья UFq. в данном случае речь шла об устойчивости молекул UFg в электроразрядной плазме низкого давления, когда температура нейтральных частиц может быть сравнительно мала (< 1000 К), но температура электронов может превышать кинетическую температуру атомов и молекул. Ниже приведены практические результаты поведения гексафторида урана в плазме тлеюш,его разряда на постоянном токе, в радиочастотном безэлектродном и в микроволновом разрядах. [c.499]

Конденсированный порошок, содержащий уран и фториды урана, выделяют из двухфазного потока в каскаде циклонов. Выход элементного урана составляет 30 % от теоретического. По нашему мнению, основной механизм выделения элементного урана в этом процессе сводится к первичному восстановлению гексафторида урана (UFe) до трифторида урана (UF3) и последующему диспронорционированию этого фторида по уравнению [c.551]

Общая схема плазменно-водородной технологии переработки гексафторида урана в металлический уран и безводный фторид водорода. Схема процесса и его аппаратурное оформление показаны в общем виде на рис. 11.24. Первая стадия заключается в восстановлении урана из гексафторида урана до элементного урана или до низших фторидов урана. Эта промежуточная цель достигается возбуждением электрического разряда в потоке смеси газообразного гексафторида урана с водородом при этом смесь гексафторида урана с водородом превращается в уран-фтор-водородную плазму, содержащую смесь атомов урана, водорода и фтора, молекулы фторидов урана (UF4, UF3, UF2, UF), фтора, водорода, положительно и отрицательно заряженные ионы и электроны. Если при этой операции температура плазмы составляет при атмосферном или близком к нему давлении 6000 К, основная часть урана содержится в виде атомов U, т.е. в газовой фазе имеет место полное восстановление урана. По выходе (и-Е-Н)-плазмы из зоны электрического разряда происходит интенсивная рекомбинация молекул фторидов урана, сопровождаемая мощным световым излучением и конденсацией нелетучих ири обычных условиях фрагментов молекул гексафторида урана тетрафторида и трифторида урана, а также элементного урана. Рекомбинация может приводить к образованию летучих фторидов иентафторида, и даже гексафторида урана. Закалка, т. е. быстрое и глубокое понижение температуры до уровня, на котором рекомбинация кинетически заторможена, понижает глубину и скорость рекомбинации, но радикально не меняет ситуацию. [c.591]

Экстракционная технология переработки облученного ядерного топлива и последующей регенерации урана заканчивается получением плава гексагидрата нитрата уранила при внедрении плазменной технологии (см. главы 4, 5) процесс заканчивается получением UaOg (или UO2 при использовании растворимого восстановителя), который, в зависимости от технологии разделения изотопов урана, направляют или на карботермическое восстановление урана (если уран будут обогащать по изотопу U-235 по технологии AVLIS), или на производство гексафторида урана (если уран обогащают по диффузионной, центробежной технологиям или по технологии MLIS). Во втором случае обогащенный по изотопу U-235 гексафторид урана направляют на производство оксидов урана по плазменной технологии (см. главы 11 и 12). [c.735]

Туманов Ю.Н., Цирельников К. В. Свойства и применение уран-фторной плазмы. 1. Безреагентное восстановление урана из гексафторида урана в плазме высокочастотного безэлектродного разряда // Физика и химия обработки материалов. 1992. № 1. С. 61-66. [c.752]

Туманов Ю. Н., Цирельников К. В. Свойства и применение уран-фторной плазмы механизм и кинетика восстановления урана при смешении гексафторида урана с водородной плазмой / / Физика и химия обработки материалов. 1992. №5. С. 67 73. [c.755]

В технологические схемы, применяемые в настоящее время для перевода маточного раствора очищенного нитрата уранила в материал, пригодный для восстановления до металла или для фторирования до гексафторида урана, входит восстановление трех-окиси урана до двуокиси [уравнение (2. 30)]. Затем эта двуокись гидрофторируется, согласно уравнению (2. 31), до зеленой соли [c.48]

Превращение UFg в UF4. Практически весь обогащенный уран сначала получается в виде UF,,, который должен быть химическим способом переведен в UOj или металлический уран для использования в реакторах или сверхкритических устройствах. Так как UF4 может быть промежуточным продуктом при производстве UOj и металлического урана, то восстановление до UF4 часто является основной операцией переработки обогащенного UFg. В течение последних 15 лет для получения тетрафторида урана из гексафторида в полузаводском и промышленном оборудовании применялось большое количество различных процессов, как периодических, так и непрерывных. Наиболее широко применяется процесс восстановления UFg водородом, разработанный фирмой Юнион Карбайд Ньюклеар Компани [10]. В противоположность прежним литературным данным [11], было найдено, что одноступенчатое восстановление гексафторида урана водородом должно быть количественным и совершенно надежным. [c.476]

На этом этапе производства ядерного горючего важнейшее соединение — тетрафторид урана, из которого могут быть получены гексафторид и двуокись урана или металлический уран. Тетрафторид урана можно получать двумя принципиально различными группами способов — водными (осаждением из растворов) и сухими (гидрофторированием твердых соединений газами при повышенных температурах). При газовом методе исходным соединением служит двуокись урана, а фторирующим реагентом — безводный фтористый водород, фториды аммония или фторсодержащие углеводороды. К сухим способам производства тетрафторида урана относятся также процессы получения его термическим разложением осадка аммонийуран-пентафторида, а также разнообразные реакции одновременного термического разложения, восстановления и гидрофторирования в атмосфере фторидов аммония. [c.154]

Конструкцию аппаратов для получения и восстановления гексафторида урана следует выбирать с учетом свойств промежуточных фторидов игРэ и и4р17, а также пентафторида урана. Пентафторид урана при повышенных температурах летуч (теплота его сублимации составляет 153,2 кдж/моль, а теплота испарения —103,4 кдж/моль), поэтому нередко часть иРз уносится газовым потоком, и в ряде случаев уран обнаруживают в коммуникациях даже после системы пористых металлических фильтров. При 348° С пентафторид урана плавится, образуя на стенках аппаратов гарнисаж, в котором кроме иРз содержатся растворенные промежуточные фториды. [c.165]

Двуокись урана имеет важное значение как промежуточный продукт прн производстве тетрафторида и далее гексафторида урана. Достоинство двуокиси урана в данном случае перед другими окислами заключается в том, что в этом соединении уран четырехвалентен, как в тетрафториде, в связи с чем не требуется дополнительных операций по его восстановлению. Двуокись урана совместно с закисью-окисью может использоваться в качестве исходного продукта в производстве металлического урана. Шихта в этом случае готовится из окислов урана, металлического кальция и флюсующих добавок (нанрнмер, хлорида кальция). Пос.че восстановления порошкообразный уран отмывают от примесей, прессуют и обжигают нри высоких температурах до компактного металла или переплавляют. [c.222]

Большой практический интерес представляет реакция гексафторида урана с газообразным трихлорэтиленом. Процесс восстановления проводится в вертикальном реакторе. Трихлорэтилен и гексафторид урана, разбавленные азотом и предварительно нагретые, вводят в верхнюю часть аппарата. При температуре стенок реактора и подогревателя, равной 232°, молярном отношении трихлорэтилена к гексафториду урана, равном 3, и концентрации гексафторида урана на входе в реактор порядка 0,5—3,5% гексафторид урана полностью превращается в тетрафторид. Насыпной вес тетрафторида урана колеблется от 0,224 до 1,62 г см . Увеличение насыпного веса достигается спеканием порошка тетрафторида в атмосфере фтористого водорода при температре 900° в течение 2 ч. Тетрафторид урана содержит значительное количество углерода, который удаляется при обработке кислородом для предотвращения образования фтористого уранила в газовую фазу вводят фтористый водород. [c.299]