[发明专利]用于将六氟化铀转化为二氧化铀的设备和方法

说明书

用于将六氟化铀(UF₆)转化为二氧化铀(UO₂)的设备包括用于将UF₆转化为氟氧化铀粉末(UO₂F₂)的水解反应器(4)、用于将由反应器(4)提供的UO₂F₂粉末转化为UO₂粉末的高温水解炉(6)、包括用于注入UF₆、水蒸汽或H₂的试剂注入管道(10)的供给装置(8)以及被构造为控制供给装置(8)以在转化设备的停止或启动阶段期间向至少一个试剂注入管道(10)供给中性气体的控制系统(16)。

技术领域

本发明涉及二氧化铀(UO₂)粉末的生产领域，该UO₂粉末特别是用于制造用于核燃料棒的UO₂粒料。

背景技术

有可能以六氟化铀(UF₆)的形式浓缩铀。但是，然后需要将UF₆转化为UO₂来制成UO₂粒料。

为此，可以通过在反应器中水解、将气态的UF₆和干水蒸气注入到反应器中来将气态的UF₆转化为氟氧化铀(UO₂F₂)以获得UO₂F₂粉末，然后通过在炉中高温水解、使UO₂F₂粉末在炉中循环并在炉中注入干水蒸气和氢气(H₂)来将UO₂F₂粉末转化为UO₂粉末。

水解反应在中性气体(或惰性气体)的气氛下，优选在氮气气氛下进行。为此，将中性气体注入到反应器中，形成扫过反应器的气流。

US6136285和US7824640公开了一种用于将UF₆转化为UO₂的设备，该设备包括用于进行这种转化方法的水解反应器和高温水解炉。

在制造UO₂时，出于安全和保障(临界)的原因，希望避免铀在转化设备内的任何积聚。另外，由依次的UF6→UO₂F₂→UO₂转化产生的一种副产物是氟化氢(HF)气体，它具有剧毒和腐蚀性。因此，重要的是确保连续不断地排出HF并将HF储存在转化设备外。

在转化设备的不合时宜的或计划的关停期间，有在设备中积聚反应产物或试剂的风险。因此，需要将设备保持在最大的安全和保障的构造中，同时注意不要达到设备内的临界的U形质量，从而一方面避免氢和氧之间的任何反应(爆炸风险)，另一方面避免HF和H₂O之间的任何反应(形成氢氟酸)，并且不引起由于粉末的团聚而造成的设备堵塞。

另外，以气态的形式注入到设备中的UF₆在低于其升华温度(1atm下为56.4℃)时结晶。UF₆的结晶导致设备的活动部件的硬阻塞以及用于将反应性气体注入到反应器中的装置的阻塞。

此外，设备中存在反应性或反应产物可能会对在设备关停时必须进行干预的操作员的安全构成风险。打开设备时的主要风险与设备中没有空气(操作员缺氧)、HF的毒性以及由铀引起的内部和外部污染的风险有关。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于将UF₆转化为UO₂的设备，其安全性和保障性在设备的关停阶段期间得以改善。

为此，本发明提供了一种用于将六氟化铀(UF₆)转化为二氧化铀(UO₂)的设备，该转化设备包括：