六氟化铀制备综述论文

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1、南华大学核资源与核燃料工程学院毕业设计以精制UF4为原料年产500tUF6的生产工艺设计继化石燃料（包括煤、石油、天然气等）和水力资源之后，核电已经成为地球上第三种主要能源。核发电在总发电量中所占比重与日俱增。我国的煤、油气和水力资源相当丰富，但分布不均。例如华北的煤储量占全国的60%，西南和西北的水力资源占全国的70%以上，而工业发达的华东、华南、东北地区能源相当匮乏。为改变这种状况，发展核电事业也势在必行。随着世界各国核电及其它核动力的发展,对核燃料二氧化铀的需求量越来越大。而且近年来,我国的核电事业及其它核动力蓬勃发展,对二氧化铀的需求量与日俱增。二氧化铀是由六氟化铀转化而

2、成，而六氟化铀是目前唯一的一种既稳定又具有高度挥发性的铀化合物，故迄今为止，一直被用于气体扩散铀同位素分离厂的供料。虽然核工业面临着一些问题和挑战，但面对着常规能源的消耗殆尽，核电必然能有所作为。随着核电的发展，对于低浓度铀的需求不断上升，六氟化铀的生产也会增大。从化学反应上讲，所有的铀化合物和金属铀都能被氟或者氟卤化物氟化为六氟化铀。迄今为止，世界各国以天然铀为原料生产六氟化铀的工业方法，几乎都和四氟化铀与氟气反应有关。这是由于，在研究的方法中，这个方法消耗的氟气最少。而氟气价格高昂，氟化反应的经济性几乎取决于氟气的消耗，但在特定的情况下，用氟气和铀氧化物直接氟化制备六氟化铀也

3、是合理的选择。例如，当动力堆乏燃料后处理回收的UNH转化为六氟化铀时，采用脱硝制得的三氧化铀就可以直接氟化为六氟化铀，这种工艺流程可以省去还原和氢氟化两道工序，从而可减少放射性裂变元素对环境的影响。此外，从含高浓度铀-235的废料中回收铀时，用氟转化高价铀氧化物也是合理的。这是由于，加工高浓缩铀时，必须把处理量现在在临界质量一下。因而当生产量给定后，为保持几何安全，有时需由几台较小的设备组成数条平行生产线。在这种情况下，采用三氧化铀直接氟化，由于过程简化，势必将减小若干量的铀因附着于设备表面而引起的损失。因为铀-235异常珍贵，即使损失减少少许，其价值也足以弥补由于多消耗氟气所增

4、加的费用。况且这种废料的回收量一般是较少的。除氟以外，某些氟的卤化物也是另一种具有工业价值的氟化剂，由于它们的化学反应能力比氟气高，所以即使在较低温度也可以南华大学核资源与核燃料工程学院毕业设计反应生成六氟化铀。其中三氟化溴的工艺性能最佳。因为三氟化溴的沸点相对最高，在氟化温度下仍为液态，用蒸馏法易于与六氟化铀分离。用气态氟卤化物选择性的对辐照过的氧化铀元件进行氟化反应，使铀生成六氟化铀挥发出来，而钚则转化为不挥发的化合物残留下来。但是，氟卤化物都需要用氟气制备，作为气态氟化剂使用并未显示出比氟的特有优越性，所以一般都用氟气反应。在其他制备六氟化铀的方法中，最引人瞩目的是不用氟的

5、方法，其中最具有实际价值的是四氟化铀高温氧化法，即四氟化铀与氧气反应生成氟化铀酰和六氟化铀，但在研究中发现三个问题难以解决：反应器的严重腐蚀；床料的烧结；六氟化铀的产率低。故相关工作业已终止。在实验室中还有用四氟化硫和高价铀氧化物反应制备六氟化铀的方法，产率可达到90%。但是否具有工业价值，还待进一步研究。综上所述，目前的主要方法还是四氟化铀与氟气反应制备六氟化铀。目前，工业上主要的生产六氟化铀的方法有两种，精制四氟化铀氟化法和氟化物挥发法。前者指四氟化铀已经由湿法精制达到核纯度，由它制成的六氟化铀符合扩散级纯度规格，可直接送至铀同位素分离厂作为供料。现为大部分公司所采用。后者是

6、一种由矿石浓缩物为原料直接经过干法转化为粗制六氟化铀，再经过分馏法纯化到扩散级规格。它是一种新技术,主要区别在于后者实现了全流程的流化床转化。这种工艺不仅简化了工艺流程，节省了投资，节约了费用，而且消除了产生液体废物的根源，大大减少了废物处理量。本论文的目的是以精制UF4为原料设计年产500tUF6的生产工艺，其反应式如下：2UF4+F2=2UF52UF5+F2=2UF6UF4+UF6=2UF5采用精制-转化工艺的原因在于能够在转化过程中根据需要生产用作天然铀的陶瓷二氧化铀和用作金属铀的精制四氟化铀，而且该方法经过长期的生产检验，其性价比较好。四氟化铀与氟气作用生成六氟化铀反应的

7、主要特点,归纳起来主要有以下三点：一是强放热性；二是反应过程所生成的中间氟化物的烧结性；三是反应物和反应生成物的腐蚀性。南华大学核资源与核燃料工程学院毕业设计工艺流程是氟气经增压预热后从反应炉底部通过气体分布板进入炉内，四氟化铀借助加料器从炉体上部通过输料管加入炉内。众所周知，温度对反应速度的影响很大在室温下四氟化铀与氟气的反应进行得十分缓慢，在470K以下时几乎无六氟化铀生成，仅在温度高于520K是才会显著反应。故在反应时要在器壁外加上加热电炉，使反应容器内的温度维持在适合的阶