六氟化鈾還原

無論天然鈾、富集鈾還是貧化鈾的六氟化物,其最終都要加工成UO2或金屬鈾。前者用於反應堆的燃料芯體製造;後者則先要將其轉化成UF4,再用Ca或Mg還原成金屬。

一、氫氣還原法

用氫氣還原UF製備UF是目前套用最廣的方法,其特點是產品的堆密度大、生產能力大而且操作性好。工業上已開發出兩種提供起始反應所需能量的方法:一種是經由高溫(約650攝氏度)反應器壁供給,成為熱壁法;另一種則由引入的F與H燃燒釋放的反應熱來供給,此時反應僅在狹窄的火焰區內進行,器壁仍可維持在較低溫度,成為冷壁法。熱壁法操作的嚴重缺點是:在塔壁上會生成熔結層,並不斷增厚,需要停車清楚,致使生產不能連續進行;清除工作的勞動強度大,防護條件差;不適宜處理批量大的物料。冷壁法由於還原反應能在火焰中被激發,並於瞬時間內完成,這就從根本上消除了熱壁法的缺點,且可順利實現連續氣相轉化過程。為使此過程更經濟,還開發了以 ClF取代F作為引發劑的方法。

二、四氯化碳還原法

當還原小批量的高富集度UF時,控制溫度在150攝氏度以上並且讓CCl大量過剩,UF即可氟化CCl並發生取代反應,被完全還原成UF,其他反應物有各種氟氯烷(主要是CClF)及Cl。反應要在熱壓釜中批式地進行。當轉化大量的低富集度或貧化的UF時,可在350-400攝氏度下用迴轉爐處理。與氫氣還原法相比,此方法的操作裕度小,對工藝條件的控制要求較為嚴格;而且CCl的消耗量大,尾氣組成複雜,氟氯甲烷的組成又不恆定,以致回收和利用都困難。

三、氨還原法

UF與NH在300-400攝氏度發生反應,生成NH UF,再在大於450攝氏度的溫度下,於惰性氣體中分解可得。前段採用火焰反應器;後段則用臥式攪拌爐或流化床反應器 。

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