Урана тетрафторид восстановление

За исключением реакторов, работающих на гомогенном горючем, большинство современных исследовательских и энергетических реакторов используют уран в металлическом состоянии в виде сплава или чистого металла. Металлический уран можно получать высокотемпературным восстановлением галогенидов или окислов электролизом расплавленных солей или реакцией с активными металлами. Обычно металлический уран получают восстановлением его тетрафторида кальцием или магнием. [c.108]

Металлический уран получается восстановлением тетрафторида урана магнием [1 ]. Реакция может быть выражена следующим уравнением [c.257]

Если не приняты специальные меры, то в уране,полученном восстановлением тетрафторида урана магнием, в среднем содержится около 4,5 10 % водорода. Часть этого водорода присутствует как соединение ин.ч в виде включений различной формы (см. например, рис. 10. 24). Эти включения обычно находятся в дефектных местах решетки, например, по границам зерен или [c.286]

Проведение опыта. Налить в бокал раствор нитрата уранила, подкислить его соляной кислотой и бросить несколько кусочков цинка. Через некоторое время желтый раствор окрашивается в зеленый цвет вследствие восстановления ионов иОг + до П +. Добавить в бокал насыщенный раствор фторида натрия. Выпадает светло-зеленый осадок гидрата тетрафторида урана. [c.126]

Современный аппарат для восстановления урана— это бесшовная стальная труба, футерованная окисью кальция иначе материал трубы будет взаимодействовать с ураном. Трубу загружают смесью тетрафторида урана и магния (или кальция) и подогревают до 600° С. Затем включают электрический запал. Быстрая экзотермическая реакция восстановления протекает мгновенно. Реакционная смесь нагревается до высокой температуры и целиком плавится. Тяжелый жидкий уран (его температура плавления 1132° С) стекает на дно аппарата. [c.365]

Осадки гидратированного тетрафторида образуются при прибавлении растворимых фторидов к растворам соли уранила, восстановленным посредством сернокислого железа (И), хлористого олова, электролитическим путем или, наконец, фотохимически в присутствии этилового спирта . Осадки обычно хлопьевидны, трудно фильтруются, что создает дополнительные затруднения при производстве продукта в крупном масштабе. [c.149]

Электролиз можно вести также в присутствии фтор-иона в этом случае восстанавливающийся до четырехвалентного уран образует практически нерастворимый фторид, пленка которого плотно прилегает к электроду. Электролитическим восстановлением уранил-фторида до ир4 пользуются в промышленном масштабе [922] для получения чистого тетрафторида урана, служащего для получения металлического урана. [c.371]

Фториды. Трифторид UF3 может быть получен восстановлением теТрафторида водородом, алюминием или мелкодисперсным ураном при температуре около 1000° С [c.308]

Эксперимент по водородному восстановлению урана из иГ4 проводили следующим образом. После заполнения тигля 1 ураном технологический объем установки откачивали насосом 16, включали криптоновую лампу 3 и фокусировали ее излучение параболическим рефлектором на поверхности уранового слитка 5, плавили в вакууме уран, расплав которого приобретал форму тигля. Затем давали возможность урановому расплаву превратиться в слиток 5 и остыть до комнатной температуры, удаляли кварцевую крышку 2 с тигля и на поверхность уранового слитка наносили слой высушенного тетрафторида урана 6 моноклинной структуры, свободного от гид-ратной воды. Далее аппарат заполняли аргоном, опять включали криптоновую лампу 3, включали подачу водорода с контролируемым расходом. Температуру поверхности расплава урана и тетрафторида урана на нем измеряли оптическим пирометром. [c.612]

Наиболее важным из широко распространенных источников урана является урановая смолка — окисел переменного состава, приближающегося к иОз. Методы выделения урана многочисленны и сложны. На последних стадиях очистки нитрат уранила обычно экстрагируют растворителем из водных растворов. Для того чтобы металл можно было использовать в ядерных реакциях, он должен быть чрезвычайно чистым и не содержать элементов, способных поглощать быстрые нейтроны, например В или Сс1. Металлический уран требуемой чистоты получают восстановлением тетрафторида урана магнием или кальцием. [c.548]

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]

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]

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]

Уран в настоящее время имеет большое значение в атомной технике. Получают металлический уран восстановлением его окислов или галидов магнием, кальцием, гидридом кальция и щелочными металлами, электролизом расплавленных солей, термическим разложением галидов урана. Чаще в производстве металлического урана используют реакцию восстановления тетрафторида урана металлическим кальцием [c.457]

Восстановление должно проводиться в герметичном аппарате, так как в ходе реакции температура достигает 1300° С и металлический магний при этом имеет очень высокое давление пара. Аппараты для восстановления изготовляют из стандартных бесшовных труб различных размеров. Обычно используют аппараты длиной от 91 до 114 см и диаметром до 33 см. Расплавленный уран энергично взаимодействует с железом, поэтому необходимо избегать контакта между расплавленным содержимым и стальной оболочкой аппарата. Это обеспечивается футеровкой соответствующим огнеупорным материалом, например окисью кальция 141]. Огнеупорная подкладка служит для предотвращения загрязнения урана, а также для сохранения температуры реакционной смеси. Аппарат заряжают смесью тетрафторида урана с магнием, который должен быть взят в избытке от стехиометри-ческого соотношения. Теплота, которая выделяется в аппарате при реакции между компонентами смеси, недостаточна для того, чтобы полностью расплавить содержимое. Было установлено, что для начала реакции смесь должна быть нагрета до температуры порядка 500—700° С. После начала реакции при температуре 600° С из реакционной смеси выделяется достаточное количество тепла, чтобы полностью расплавить содержимое в аппарате и получить в результате массивный кусок металла. Кроме внешнего нагревания, тепло реакционной смеси может поставляться за счет одновременного осуществления другой изотермической реакции, которая, например, происходит при добавлении к смеси хлората калия [42]. [c.141]

Сплавы урана с кремнием. Уран-кремниевые сплавы, содержащие до 9,5 вес. % кремния, были приготовлены совместным восстановлением металлическим магнием тетрафторида урана и полностью обезвоженной окиси кремния. Более ранние эксперименты показа.яи, что извлечение кремния составляло около 80% и что большинство этих сплавов обладало исключительно высокой однородностью [13]. Однако при добавлении [c.443]

Диоксид урана высокой частоты используется в атомных реакторах. Из тетрафторида урана получают металлический уран восстановлением кальцием или магнием. Разрабатываются ядерные реакторы с расплавленным топливом UFo, находящимся в смеси с фторидами лития и бериллия. [c.532]

В основном, уран выделяют из урановой смолки, уранинита, отунита, браннерита, карнотита или торбернита. Он также извлекается из других вторичных ресурсов, таких как отходы производства суперфосфата или отходы золотодобывающих производств. Обычным процессом является восстановление тетрафторида с помощью кальция, магния или электролизом. [c.127]

Металлический уран получают металлотермическим методом в реакторах тигельного типа, футерованных фторидами или окислами кальция и магния. При восстановлении небольших количеств урана используют окислы и тетрафторид урана большой насыпной плотности, так как при этом загрузка тигля увеличивается с ростом ее в п раз тепловые потери снижаются в п"- раза. [c.168]

Сплавление металлических компонентов почти всегда необходимо проводить в вакууме или инертной атмосфере аргона или гелия. В настоящее время часто применяются тугоплавкие тигли из окислов бериллия, циркония или тория в отдельных случаях пользуются и тиглями из окиси алюминия. Для предотвращения окисления требуется создание очень хорошего вакуума. ЕсЛи один из. металлов весьма летуч, то, для сведения к минимуму потерь из-за дестил-ляции можно применять атмосферу из хорошо очищенного аргона. Лучше всего пользоваться индукционным нагревом это особенно желательно при сплавлении металлов, сильно различающихся по удельному весу, так как при этом происходит их более полное перемешивание. В случае легкоплавких металлов, например свинца или висмута, применяются электролитические процессы. Так, тетрахлорид урана растворяли в расплавленной смеси хлоридов натрия и кальция (т. пл. 750°), затем смесь подвергали электролизу в ванне со стальным катодом, покрытым слоем жидкого свинца или висмута [2]. Для получения ртутных амальгам необходимо применять очень чистый металлический уран, приготовленный разложением гидрида. Некоторые сплавы были случайно получены при одновременном восстановлении тетрафторида урана и фторидов других металлов. Но этот метод не рекомендуется для систематического изучения, так как при нем затруднительно заранее определить конечный состав и структуру сплавов. [c.148]

Получение трифторида урана. Из разработанных до настоящего времени методов получения трифторида урана лишь два являются успешными. Первый из них, предложенный в Англии, состоите восстановлении тетрафторида водородом, причем особое внимание обращается на влияние кислорода и влаги, а также на чистоту тетрафторида урана [10]. Второй метод заключается в восстановлении тетрафторида металлическим ураном. [c.286]

Восстановление тетрафторида урана металлическим ураном [12]. Тетрафторид урана восстанавливается тонкоизмельченным металлическим ураном при 1050° [c.287]

Была изучена [25] кинетика восстановления уранил-ионов ионами олова(П) результаты показали, что эта ионная реакция протекает медленно. Ее скорость быстро увеличивается с повышением температуры в интервале 17—1110°, поэтому для быстрого восстановления необходимо применять как можно более горячий раствор. Наличие избытка соляной кислоты также приводит к увеличению скорости восстановления. Этим способом можно достигнуть достаточно хороших выходов (92—97%) тетрафторида однако приходится преодолевать трудности, которые связаны с коррозией, возникающей в результате действия на аппаратуру горячих растворов, содержащих соляную и плавиковую кислоты. Применение эбонита может частично разрешить затруднения, так как он выдерживает действие раствора, содержащего 10% НС1 и 5% HF [29], но сосуды из эбонита нельзя нагревать до достаточно высокой температуры. Поэтому процесс был изменен—вместо соляной кислоты стали применять серную [30, 31], что позволило работать в сосудах, выложенных внутри свинцом [c.291]

Получение тетрафторида урана электролитическим восстановлением соединений уранила. Растворенный уранилсульфат можно также восстановить до 0(304)2 электролитическим способом, а затем добавлением плавиковой кислоты осадить тетрафторид урана. При этой операции обходятся без солей олова (П) и получают более чистый продукт, не содержащий загрязнений, вносимых химическими восстановителями. [c.292]

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]

В. М, Звенигородская и Л. П. Рудина [157, 184] использовали трудную растворимость тетрафторида урана для определения общего содержания урана. Предложенный ими метод основан на предварительном восстановлении шестивалентного урана до четырехвалентного солями двухвалентного железа в присутствии значительного избытка плавиковой кислоты. Так как образующиеся в результате реакции ионы трехвалентного железа связываются в прочный растворимый комплексный анион [РеРе ], а четырехвалентный уран выпадает в осадок в виде нерастворимого тетрафторида, то восстановление шестивалентного урана очень быстро завершается полностью. Разработанный метод, получивший название фторидного, нашел применение главным образом для отделения урана от мешающих элементов и последующего его определения другими методами, В связи с этим подробное описание метода приводится в разделе Методы отделения . [c.65]

Тетрафторид урана может быть получен либо осаждением его растворимыми фторидами из водных растворов четырехвалентного урана, либо сухим методом, путем взаимодействия соединений урана, в частности иОг, с фторирующими агентами при повышенных температурах. Обычно UF4 получают путем фторирования фтористым водородом UO2, приготовленной восстановлением высших окислов урана водородом. Тетрафторид урана различного изотопного состава получают восстановлением UFs водородом. Электролитическим восстановлением водных растворов иона уранила в присутствии HF можно непрерывно получать UF4. Тетрафторид урана осаждается из водных растворов в виде очень устойчивого UF4 2,5F[20. Предпринимавшиеся попытки полностью извлечь гидратную влагу из тетрафторида урана простым нагреванием в токе инертного газа обычно оказывались безуспешными. Тетрафторид, получаемый этим методом, почти всегда содержит небольшие количества окиси, образовавшейся при его гидролизе. Для получения чистого безводного UF4 из осажденного гидрата необходимо обработать его при 400—500° С газообразным фтористым водородом. Безводный IJF4 требуется в производстве металлического урана и гекса-фторида урана. Холодные концентрированные минеральные кислоты слабо воздействуют на тетрафторид урана, но он растворяется в кипящей H2SO4 и в сильных кислотах, к которым добавлена борная кислота, образующая с нонами фтора комплексы ВРГ. В образовавшихся растворах уран находится в форме ионов четырехвалентного урана. Тетрафторид урана образует ряд двойных солей с фторидами металлов. Эти соли очень устойчивы и могут быть получены из солевых расплавов, содержащих UF4, или осаждены из водных растворов. [c.114]

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]

Здесь не будет рассматриваться химия Мо, W и U (уран входит также в семейство актиноидов). Напомним только, что знание химии урана играет существенную роль в создании ато.м-ных электростанций, которые заменят традиционные тепловьь станции, когда природное топливо на Земле будет исчерпано напомним также, что современное электрическое освещение было бы невозможно без сочетания свойств, обнаруженных у вольфрама. Получить свободные элементы этой группы намного легче, чем свободные элементы многих других групп металлов. Хром можно получить из СггОз восстановлением углем или алюминием молибден и вольфрам обычно восстанавливают из окислов с помощью водорода. Уран можно восстановить аналогичными методами или электролизом тетрафторида урана, растворенного в расплавленной смеси СаСЬ и Na l. [c.334]

Извлечение из урана плутония и продуктов деления различными солями изучали Мотт [15], Эйкин и Маккензи [6], Мартин и Майлс [46] и Мартин и Хупер [47, 48]. В больщинстве случаев предпочитают тетрафторид урана, так как он легко доступен и удобен для работы. Впрочем, какая бы соль ни нримеиялась, действующим экстрагентом являются, как это по казано [50], трех валентные соли иРз или иС1з, образующиеся благодаря восстановлению расплавленным ураном. Трехфтористый уран имеет слишком высокую точку плавления (1500°) и для экстракции применяются смеси этой соли с хлоридом или фторидом бария, имеющие более низкую температуру плавления [50]. Хотя экстракция [c.207]

Металлический протактиний был получен восстановлением тетрафторида протактиния металлическим барием при температуре 1400 С. Получение металлического протактиния, о котором сообщали в 1934 г. Гроссе и Агрусс [35], было выполнено несколько необычным способом. Окись протактиния в высоком вакууме бомбардировали электронами с энергией 35 кэв или, в другом случав, пентахлорид протактиния термически разлагали на нити накала. Эти исследователи данных о свойствах металла не опубликовали. Металл, полученный восстановлением тетрафторида барием,—блестящее, ковкое вещество, по твердости близкое к урану. Рентгенограмма металлического протактиния показала, что он имеет тетрагональную структуру, отличную от структуры других металлов [36]. Вычисленная плотность металлического протактиния равна 15,37 г/см . На воздухе металл тускнеет, образуя сначала, вероятно, низший окисел протактиния, точный состав которого не известен. Металлический протактиний, подобно другим металлическим актинидам, реагирует с водородом при температурах от 250 до 300° С и образует гидрид РаН , изостр -турный с UH3. [c.101]

Экстракция растворителями применяется для выделения урана из фосфатных пород [33]. Около 70% урана, первоначально присутствовавшего в фосфатной породе, скапливается в фосфорной кислоте, как в промежуточном продукте, во время производства тройного суперфосфата. Этот уран может быть выделен из водного раствора фосфорной кислоты с алкилпирофосфатами, например, при помощи октилпирофсфорной кислоты, смешанной с керосином. Четырехвалентный уран экстрагируется значительно полнее, чем шестивалентный, поэтому может стать весьма желательным этап предварительного восстановления перед экстракцией. После разделения фаз уран извлекают из органической фазы в виде тетрафторида, осаждая водным раствором фтористоводородной кислоты. [c.136]

Восстановление тетрафторида урана кальцием. В Европе и ранее в США вместо магния используется кальций для восстановления четырехфторида урана [87, 89, 261 ]. Реакция с кальцием идет со значительно большим изменением свободной энергии и энтальпии, чем реакция с магнием. В адиабатических условиях уран и шлак полностью расплавляются, даже если Шихта из тетрафторида урана и кальция поджигается при 0° С. На рис. 2. 53 показана зависимость между максимальной температурой этой реакции и температурой воспламенения. При восстановлении в большом масштабе адиабатические условия почти выполняются, и когда шихта воспламеняется при комнатной температуре, получаются большие выхода и хорошее разделение шлака [c.95]

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]

Непосредственный аффинаж до тетрафторида урана представляет значительный интерес для промышленного производства урана, так как в этом процессе имеется возможность заменить существующие операции очистки и гидрофторировання восстановлением урана (VI) в растворе до четырехвалентного состояния и осаждением UF4. В 1946 г. появилось сообщение [2] о работе, проведенной Меллинкродтским химическим заводом, по получению UF4 реакцией двуокиси урана с плавиковой кислотой, а также по восстановлению растворов хлорида уранила цинком с последующим осаждением UF4 добавлением плавиковой кислоты. В 1949 г. сообщалось о работе по восстановлению растворов урана хлорным оловом и электролитически растворов сульфата уранила. В последнем случае UF4 осаждался добавкой плавиковой кислоты после удаления восстановленного раствора из электролитической ванны. В 1950 г. на Ок-Риджском газодиффузионном заводе была проведена большая работа по электролитическому получению тетрафторида урана на ртутном катоде. В одном варианте ванны работали при низкой температуре (40° С) [13], а в другом — при повышенной (более 90° С) [14]. [c.493]

Тетрафторид урана легко получается при действии фтористого водорода на и02 при 300—400°. Восстановление раствора фторида уранила хлоридом двухвалентного олова или добавление фтористоводородной кислоты к раствору тетрафторида урана также приводят к осаждению гидратированного тетрафторида урана, который, будучи высушен в соответствующих условиях, имеет состав 11Р4 2,5 Н2О. Кристаллизационная вода в этом соединений удерживается очень прочно. Тетрафторид, как гидрат, так и безводный, представляет собой нерастворимый в воде порошок зеленого цвета. При сильном нагревании на воздухе он переходит в черную окись изОд. Безводный те трафторид урана имеет моноклиническую структуру ( 1 = 12,79 0,06 [c.53]

Родербург [99] провел обширные исследования по проверке методов выделения чистого урана, в частности, метода восстановления галогенидов урана щелочными металлами. С целью повышения чистоты металла применяли бомбы из различных легированных сталей, но во всех случаях металлический уран получался со значительным содержанием железа. Родербург пытался также восстановить тетрафторид урана натрием и калием, но реакция проходила лишь частично. Фишер [100] и Райдил [101] также исследовали различные методы получения металлического урана. Наилучшим из значительного количества изученных методов они считали способ восстановления тетрахлорида урана магнием или натрием в присутствии хлорида кальция. Однако партии металла, полученные этим путем, имели различную степень чистоты, о чем можно судить по колебаниям электропроводности. Для того чтобы свести загрязнения кислородом и азотом к минимуму, восстановление тетрахлорида урана металлическим натрием проводили в эвакуированной металлической бомбе [102]. Продукт получился в виде тонкого порошка и попрежнему содержал значительные количества кислорода. Имеется детальное описание подобного процесса восстановления в вакууме [103]. [c.110]

Исследованы методы восстановления галогенидов урана кальцием, магнием, сплавами кальция с магнием, а также алюминием они описаны в ряде патентов [104]. Согласно этим методам, тетрафторид урана KUFg и некоторые другие нелетучие галогениды или двойные соли урана восстанавливали одним из ранее упоминавшихся металлических восстановителей, обычно в присутствии хлорида кальция в качестве флюса. После выщелачивания и промывки реакционной массы уран получался в виде тонкого порошка. [c.110]