六氟化鈾制備綜述論文

1、南華大學核資源與核燃料工程學院畢業(yè)設計以精制以精制UF4為原料年原料年產500tUF6的生的生產工藝設計藝設計繼化石燃料（包括煤、石油、天然氣等）和水力資源之后，核電已經成為地球上第三種主要能源。核發(fā)電在總發(fā)電量中所占比重與日俱增。我國的煤、油氣和水力資源相當豐富，但分布不均。例如華北的煤儲量占全國的60%，西南和西北的水力資源占全國的70%以上，而工業(yè)發(fā)達的華東、華南、東北地區(qū)能源相當匱乏。為改變這種狀況，發(fā)展核電事業(yè)也勢在必行。隨著

2、世界各國核電及其它核動力的發(fā)展對核燃料二氧化鈾的需求量越來越大。而且近年來我國的核電事業(yè)及其它核動力蓬勃發(fā)展對二氧化鈾的需求量與日俱增。二氧化鈾是由六氟化鈾轉化而成，而六氟化鈾是目前唯一的一種既穩(wěn)定又具有高度揮發(fā)性的鈾化合物，故迄今為止，一直被用于氣體擴散鈾同位素分離廠的供料。雖然核工業(yè)面臨著一些問題和挑戰(zhàn)，但面對著常規(guī)能源的消耗殆盡，核電必然能有所作為。隨著核電的發(fā)展，對于低濃度鈾的需求不斷上升，六氟化鈾的生產也會增大。從化學反應上講

3、，所有的鈾化合物和金屬鈾都能被氟或者氟鹵化物氟化為六氟化鈾。迄今為止，世界各國以天然鈾為原料生產六氟化鈾的工業(yè)方法，幾乎都和四氟化鈾與氟氣反應有關。這是由于，在研究的方法中，這個方法消耗的氟氣最少。而氟氣價格高昂，氟化反應的經濟性幾乎取決于氟氣的消耗，但在特定的情況下，用氟氣和鈾氧化物直接氟化制備六氟化鈾也是合理的選擇。例如，當動力堆乏燃料后處理回收的UNH轉化為六氟化鈾時，采用脫硝制得的三氧化鈾就可以直接氟化為六氟化鈾，這種工藝流程可

4、以省去還原和氫氟化兩道工序，從而可減少放射性裂變元素對環(huán)境的影響。此外，從含高濃度鈾235的廢料中回收鈾時，用氟轉化高價鈾氧化物也是合理的。這是由于，加工高濃縮鈾時，必須把處理量現在在臨界質量一下。因而當生產量給定后，為保持幾何安全，有時需由幾臺較小的設備組成數條平行生產線。在這種情況下，采用三氧化鈾直接氟化，由于過程簡化，勢必將減小若干量的鈾因附著于設備表面而引起的損失。因為鈾235異常珍貴，即使損失減少少許，其價值也足以彌補由于多消

5、耗氟氣所增加的費用。況且這種廢料的回收量一般是較少的。除氟以外，某些氟的鹵化物也是另一種具有工業(yè)價值的氟化劑，由于它們的化學反應能力比氟氣高，所以即使在較低溫度也可以反應生成六氟化鈾。其中三氟化溴南華大學核資源與核燃料工程學院畢業(yè)設計度的影響很大在室溫下四氟化鈾與氟氣的反應進行得十分緩慢，在470K以下時幾乎無六氟化鈾生成，僅在溫度高于520K是才會顯著反應。故在反應時要在器壁外加上加熱電爐，使反應容器內的溫度維持在適合的階段，同時二者

6、間通入壓縮空氣來進行冷卻，電路和冷卻裝置的啟閉由儀表自行控制。氟氣與四氟化鈾在爐內反應生成六氟化鈾，從反應爐排出的氣體（主要有UF6F2HFN2)經過過濾出去其中的灰分進入冷凝器，此時絕大部分的六氟化鈾氣體冷凝成固體，經過液化轉移到六氟化鈾容器中，其余不凝氣體進行尾氣凈化。過濾器工作一段時間后，用N2進行吹洗以減小其阻力。過程中產生的爐渣在爐內積累一段時間后，可通過反轉氣體分布板，直接排入與反應爐相連的渣罐內。采用SP27氣相自動色譜儀

7、進行檢測分析，以了解反應爐內的反映情況，及時調整F2和UF4的合理配比。生產設備主要包括立式氟化爐、氟氣增壓裝置、固體加料裝置、加熱電爐、過濾器和冷凝器。反應爐由錳合金制成，爐體部分設有5個測溫孔，插入WREU112X型熱電偶，測定爐體內各部分溫度。氟氣的增壓由G2V1013型膜片式壓縮機進行。固體加料裝置由貯料斗、加料器和輸料管組成。加料電機采用JZT414型無級變速電機。加熱電爐分為5個區(qū)段，每個區(qū)段設置相同，電爐的開閉由儀表自行控

8、制。過濾器采用與立式氟化爐直接相連的內裝式過濾器，以便使吹洗出來的粉塵能直接入反應爐內繼續(xù)反應。對于六氟化鈾生產所用的六氟化鈾冷凝收集方法還是以冷凝固化法為最適宜，世界各國生產六氟化鈾的國家都是采用此法。立式氟化爐的操作程序如下：先啟動加熱電爐進行升溫當溫度達到規(guī)定值時先向爐內通入氟氣。待間隔一定時間后，啟動加料電機向爐內間斷加入四氟化鈾，進行反應開始的“點火”。當爐體各測溫點所示溫度達一定值以后，開始連續(xù)向爐內加入四氟化鈾，反應隨即轉