Гексафторид урана разделение UFe и UFe

Другая трудность заключалась в том, что не каждый атом урана, поглотивший нейтрон, претерпевает ядерное расщепление. Ядерному расщеплению подвергается довольно редкий изотоп — уран-235. Поэтому необходимо было разработать способы отделения и накопления данного изотопа. Это была беспрецедентная задача разделение изотопов в таких больших масштабах никогда ранее не проводилось. Исследования показали, что в этих целях можно использовать гексафторид урана, поэтому одновременно требовалось отрабатывать методику работы с соединениями фтора. После открытия плутония, который, как выяснилось, также подвергается ядерному расщеплению, было налажено производство его в больших количествах. [c.178]

Мы уже знаем, что соединение фтора — флюорит широко применялось и применяется в металлургии. Кроме того, соединения фтора идут на производство фторопластов, фреонов. Он входит в состав некоторых лекарственных препаратов, например 5-фторурацила, фторэтана. Соединения фтора — NFз, ОКг и др. обладают высокими окислительными свойствами, их используют в ракетном топливе. Фтор применяют еще и для разделения изотопов урана с целью выделить уран-235. Для этого получают гексафторид урана и пропускают его через специальную пористую перегородку. Этот способ разделения изотопов урана был предложен в 1942 г. американскими учеными при создании атомного реактора, где уран-235 был необходим как радиоактивное топливо. [c.188]

Гексафторид урана как исходный материал для диффузионного разделения получают в две стадии. Двуокись урана обрабатывают безводным НР, чтобы приготовить так называемую зеленую соль (ир4) затем последнюю фторируют элементарным фтором в иРб. Далее восстанавливают и Ре до металлического урана, так как именно обогащенный металлический уран служит топливом для реакторов. Часть фтора лри этом улавливают и полученную плавиковую кислоту (70% НР) используют для других целей. [c.36]

Для бинарной смеси гексафторидов изотопов урана максимальная скорость потока будет ниже 100 м/с, и изотопная разность градиентов концентраций будет очень малой, однако если в качестве газа-носителя использовать водород или гелий, скорость звука в которых больше 1000 м/с, то эффект разделения существенно возрастёт. Таким образом, в зоне разворота потока у наружного края, как и у стенки ротора центрифуги, образуется обогащение по урану в целом по отношению к водороду или гелию и обогащение ураном-238 по отношению к урану-235. [c.195]

TOB ДЛЯ реакторов, а также производство гексафторида урана UFg, в виде которого берут уран при разделении его изотопов методом газовой диффузии. Эти операции часто проводятся на тех же заводах, на которых в дальнейшем используется уран. [c.140]

Этот метод был впервые применен в 1932 г. для разделения изотопов неона. В настояшее время он широко применяется для разделения изотопов урана 235 и 238 ( 1,-2= 1,0043) уран предварительно превращают в газообразный гексафторид урана, сублимирующий при 56 °С. [c.282]

Возможность очистки топлива дистилляцией фторидов основана на различии в летучестях гексафторида урана UFa и фторидов продуктов деления. За редким исключением, фториды продуктов деления менее летучи, чем UFo. По этой причине даже при грубой перегонке можно добиться значительной очистки. Привлекательность этого метода для химиков и технологов, занимающихся проблемами разделения, объясняется двумя причинами. Во-первых, основные принципы и технология фракционной перегонки достаточно хорошо разработаны и освоены. Вторая причина связана с особой ролью UFg при разделении изотопов. Весьма выгодна с экономической точки зрения возможность регенерации урана этим методом непосредственно в виде UFe в тех случаях, когда регенерированный уран должен направляться на обогатительную установку для увеличения в нем концентрации урана-235. [c.469]

Уран кипит при температуре около 3500° С. Из каких материалов пришлось бы изготовить колонны, центрифуги, диафрагмы для разделения изотопов, если бы пришлось работать с парами урана Исключительно летучее соединение урана — его гексафторид иКб. Он закипает при 56,2° С. Поэтому разделяют не металлический уран, а гексафториды урана-235 и урана-238. По химическим свойствам эти вещества, естественно, не отличаются друг от друга. Процесс разделения их идет па стремительно вращающихся центрифугах. [c.160]

После разделения гексафторид урана превращают в тетрафторид иК4, а затем и в металлический уран. [c.161]

Среди возможных методов регенерации ядерного топлива внимание химиков и технологов, работающих в области производства атомной энергии и занимающихся проблемами разделения, всегда привлекала фракционная перегонка. И в этом случае атомная энергетика столкнулась с фтором Нужно было превратить металлический уран топливных элементов в гексафторид, окисляя его элементным фтором. Такой процесс связан с выделением большого количества тепла. Когда проходит реакция между твердым веществом и газом, отвод значительных количеств тепла сопряжен с огромными трудностями, а часто и вообще практически невозможен. Вот почему казалось интересным и практически целесообразным в этом случае получать гексафторид урана с помощью жидких фторирующих агентов, обладающих высокими окислительными свойствами. Такие вещества для фтора известны. Это ею галоидные соединения. Они и определили технический прогресс в технологии переработки ядерного горючего. [c.114]

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]

Прямой процесс фторирования и испарения фторидов был разработан Аргоннской национальной лабораторией для выделения урана и плутония из отработанной двуокиси урана, использовавшейся в качестве ядерного топлива для производства энергии. После удаления оболочки топливные элементы обрабатываются фтором для превращения окислов в соответствующие фториды. Уран может быть отделен от плутония за счет большей скорости фторирования тетрафторида и различия в химической активности гексафторидов. Таким путем достигается разделение урана и плутония и их высокая очистка от продуктов деления. [c.123]

В смеси двух газов молекулы более легкого газа перемещаются быстрей и чаще ударяются о стенки сосуда, чем молекулы тяжелого газа скорость их движения обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы. Поэтому, если через камеру I (рис. 21), разделенную микропористой перегородкой (мембраной), пропустить гексафторид урана, создав по обе стороны перегородки разность давлений, то в последующую ступень разделения 3 будет проходить часть гексафторида, несколько обогащенная легким изотопом урана, а в предыдущую ступень 2 возвратится остальная часть, обедненная ураном-235. Обогащенный газ откачивается быстрее, чем обедненный, следовательно, он будет находиться под меньшим давлением. Так поступают для предотвращения обратной диффузии легкой фракции, что свело бы на нет эффект разделения. [c.153]

Чтобы получить достаточно концентрированный уран-235 при столь небольшом коэффициенте разделения, приходится пропускать гексафторид через каскад из нескольких тысяч газодиффузионных ступеней. Обогащенная ураном-235 легкая фракция движется к головной части каскада, к месту выхода продукции тяжелая фракция течет в обратном направлении и, постепенно обогащаясь ураном-238, выходит к отвальному концу каскада. Отсюда вместе с тяжелой фракцией из первой ступени она посту- [c.153]

В химии урана, который является основным ядерным горючим, наибольшее значение имеют следующие его соединения хорошо растворимые в воде сульфат уранила 1102804 и нитрат уранила и02(М0з>2, содержащие катион уранила иО +, диоксид урана и02 и газообразный гексафторид урана ПЕе, который используют для разделения изотопов урана и [c.577]

Чтобы получить уран, обогащенный ураном-235, и уран, обедненный ураном-235, (т.е. обогащенный ураном-238), гексафторид урана подвергают изотопному разделению с помощью электромагнитной, центробежной или газодиффузионной сепарации [c.128]

Для получения соединений урана, обогащенного этим изотопом, чистые соединения природного урана переводят в гексафторид — единственное устойчивое газообразное соединение, пригодное для общепринятого диффузионного метода разделения изотопов урана. Из обогащенного изотопом гексафторида получают металлический уран, окислы и другие соединения. [c.7]

Так как молекулярные массы изотопов гексафторида урана близки, то величина идеального коэффициента разделения а = = (352/349) = 1,008. Поэтому для получения обогащенного урана-235 обязательно применение многоступенчатой каскадной установк и, состоящей из нескольких тысяч ячеек на основе пористых трубчатых мембранных элементов. Поток исходной смеси подают на I ступень каскада, пермеат после I ступени —на следующую и т. д. Обогащенный до необходимой концентрации ураном-235 газ отводят с последней ступени каскада на дальнейшую переработку [35]. Ступень каскада представляет собой один или несколько параллельно соединенных мембраиных аппаратов между собой ступени соединены последовательно. [c.317]

При действии на уран избытка Рг образуется гексафторид иРб—бесцветное, легко возгоняющееся кристаллическое вещество (давление его пара достигает 101 кПа при 56,5 °С). Это единственное соединение урана, существующее в газообразном состоянии при низкой температуре, что имеет большое практическое значение, поскольку необходимое для получения атомной энергии разделение изотопов и осуществляют с помощью различных процессов, протекающих в газовой фазе. При растворении в воде ирб гидролизуется, образуя иОгр2 и НР. Тетрафторид ир4 получают действием НР на иОз- С хлором уран образует [c.609]

В тепловыделяющих элементах (твэлах) атомных реакторов используют иОз- Уран обогащается изотопом с помощью термодиффузии, центробежными и другими методами, основанными на разности атомных масс изотопов. Для разделения обычно используют газообразный гексафторид природного урана 11Гв, содержащий природную смесь изотопов (99,3%) и (0,7%). [c.193]

Дальнейшую очистку урана производят экстракцией уранилнитрата трибутилфосфатом, разбавленным керосином (при выделении урана из экстракта азотной кислотой). Для повышения эффективности ступени керосин можно заменять менее вязкими углеводородами, например гексаном. На некоторых заводах применяют экстракцию этиловым эфиром или метилизобутилкето-ном при добавлении нитрата аммония в качестве высаливающего средства. Реэкстракцию осуществляют водой. В результате получают уран высокой степени чистоты, который затем перерабатывают на металл или в случае необходимости разделения изотопов — на гексафторид. [c.656]

Среди химических элементов уран и фтор сыграли кардинальную роль в овладении человечеством атомной энергией. Именно из них был синтезирован гексафторид урана — единственное летучее соединение урана, которое было использовано для разделения его изотопов молекулярно-кинетическими методами. Природный уран состоит из смеси главным образом двух изотопов — 235-го (0,72%) и 238 (99,2745%). Фтор — элемент моноизотопный, поэтому, разделяя по массе молекулы гексафторида урана, мы тем самым осуществляем селекцию практически двухкомпонентной смеси. [c.173]

В случае фторирования облучённого уран-плутониевого топлива (с выгоранием 10,4% и временем выдержки 2,5 года) в лабораторном пламенном аппарате факельного типа выход в гексафториды с полным их разделением сорбционным методом составил для урана > 99%, для плутония 89-ь91%. При опытной газофторидной регенерации облучённых смесей U-Pu топлива, коэффициенты очистки последних от продуктов деления составили для урана 10 , для плутония 10 -Ь Это был обнадёживающий результат. [c.176]

Уже отмечалось, что во многих атомных реакторах необходимо или желательно применять обогащенное горючее, в котором содержание выше, чем в естественном уране (0,72%), Но различия в свойствах изотопов элемента настолько незначительны, что разделение их представляет собой длительный и дорогостоящий процесс, и до 1942 г, даже не делалось попыток осуществить его в большом масштабе. Лишь в 1942 г, начали проводиться крупномасштабные работы по разделению изотопов. Крупномасштабным методом разделения изотопов урана с целью обогащения его по изотопу является газодиффузионный процесс, описанный в разделе 13.2, Но до того как попасть на газодиффузионный завод, уран должен быть переведен в очень реакционноспособное соединение — гексафторид урана UFe, Для этого потребовалось производство чрезвычайно коррозионноспособного газообразного фтора в масштабах, больших, чем когда-либо до начала выполнения программы по атомной энергии. Определенные успехи в технологии производства и использования фтора и его соединений были достигнуты в связи с удовлетворением потребностей газодиффузионных заводов. Обогащенный гексафторид урана, полученный на газодиффузионном [c.21]

Поскольку моя научно-исследовательская работа касалась химикометаллургических производств для получения чистых соединений урана (включая производство гексафторида урана), предшествующих разделительному производству, и химико-металлургических заводов конверсии обогащенного и отвального по нуклиду U-235 гексафторида урана, мне приходилось соприкасаться с технологией разделения изотопов урана и в производственной, и в научной деятельности. Так, я лично участвовал в разработке плазменных технологий разделения изотопов урана в дальнейшем эта же группа участвовала в разработке одной из лазерных технологий разделения изотопов урана (метод MLIS). Во время моей работы консультантом КАЭ ЮАР я контактировал с физиками ЮАР, которые далеко, по моему мнению, продвинулись в разработке метода MLIS. Притягательность разработки этого метода именно в ЮАР объясняется тем, что там производят очень дешевый уран — побочный продукт производства золота внедрение там же лазерной технологии разделения изотопов способствовало бы производству самого дешевого в мире обогащенного по изотопу U-235 урана. [c.466]

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]

Все современные приложения ядерной техники и технологии, связанные с применением урана, так или иначе основаны на применении изотопа и-235, который содержится в природном уране в количестве 0,7204%. В то же время содержание изотопа 11-238 составляет 99,2739%, поэтому основная часть урана, извлеченная к настоягцему времени из урансодержащих руд, находится на отвальных полях заводов по разделению изотопов урана в виде отвального (или условно отвального) гексафторида урана. [c.549]

Устройство для осуществления способа показано на рис. 11.1 оно включает электродуговой нлазмотрон 1, состоящий из торцевого катода из вольфрама 2 и цилиндрического медного анода 3. Выходной конец анода выполнен в виде сопла Лаваля 5. В стенку анода введен инжектор 4 для подачи в плазму гексафторида урана, на выходе из сопла Лаваля просверлен канал для подачи водорода 6. Согласно [4 за соплом Лаваля устанавливают циклон и фильтр для разделения дисперсной и газовой фаз и вакуумный насос. Однако плазменноводородная концепция переработки отвального гексафторида урана на металлический уран и безводный фторид водорода в том виде, как это выполнено в [4], содержит недостатки, препятствующие ее промышленной реализации [c.551]

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]

При действии на уран избытка фтора образуется гексафторид иГб бесцветное, легко возгоняющееся кристаллическое вещество (давление его пара 101 кПа при 56,5 °С). Это единственное соединение урана, существующее в газообразном состоянии при низкой температуре. Данное обстоятельство имеет большое практическое значение, поскольку разделение изотопов и (с целью получения атомной энергии) осуществляют с помощью процессов, протекающих в газовой фазе (центрифугирование, газовая диффузия). При растворении в воде иГь гидролизуется, образуя иОгРг и НР. [c.575]

Процессы возгонки. Эти процессы отличаются от только что описанных методов, но также используются для выделения урана из руд. Поскольку уран образует летучие хлориды и фториды, изучалась фракционированная дистилляция или сублимация летучих галогенидов с целью извлечения урана из руд или из концентратов. Было установлено [33], что концентраты урановой руды могут быть постепенно превращены в высоколетучий гексафторид урана UFg (температура кипения 64° С при 1137 лш) при помопщ фторирования в жидкой фазе трифторидом брома B1F3 (температура кипения 126° С). Хотя для многих руд процесс непосредственно не применим, тем не менее он удовлетворительно проходит с концентратами. Результаты этих экспериментов представлены в табл. 5.5. Так как фтор в форме трифторида брома весьма дорог, целесообразней вводить как можно больше фтора в виде недорогого фтористого водорода (который, конечно, не может использоваться для превращения низкофтористых соединений урана в гексафторид) и затем заканчивать фторирование урана трифторидом брома. Снижение расхода фтора может быть легко осуществлено посредством предварительного гидрофторирования при температуре 600° С. При такой обработке фторируется двуокись кремния и другие пустые породы, присутствующие в концентратах руды, а уран превращается в UF4. Таким образом, % фтора в окончательном продукте, гексафториде урана, присоединяется при обработке относительно недорогим фтористым водородом это значительно выгоднее, чем применение трифторида брома. Гексафторид урана используется при разделении изотопов урана, поэтому сублимация выгодна тем, что в процессе ее образуется очень ценное соединение урана. Процессы хлорирования не подверга- [c.137]

Необходимым этапом в технологической переработке от концентратов до двуокиси урана или металла является разделение изотопов, поскольку в большинстве существующих реакторов используются соединения, обогащенные делящимся на тепловых нейтронах изотопом Для разделения изотопов уран должен быть переведен в летучее соединение — гексафторид урана, один из потоков которого (обогащенный легким изотопом U235 с газодиффузионных заводов направляется на передел для производства тепловыделяющих элементов. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология