[发明专利]将六氟化铀转化为二氧化铀的方法和设施

说明书

转化方法包括以下步骤：在水解反应器(4)中通过注入到该反应器(4)中的气态UF₆与干水蒸气之间的反应将UF₆水解为氟氧化铀(UO₂F₂)；和在热水解炉(6)中通过UO₂F₂与注入到该炉(6)中的干水蒸气和氢气(H₂)之间的反应将UO₂F₂热水解为UO₂。供给至反应器(4)的气态UF₆的每小时质量流量为75kg/h至130kg/h，供给至反应器(4)用于水解的干水蒸气的每小时质量流量为15kg/h至30kg/h，并且反应器(4)内部的温度为150℃至250℃。

本发明涉及二氧化铀(UO₂)粉末生产领域，特别针对制造用于核燃料棒的UO₂粒料。

可以以六氟化铀(UF₆)的形式来浓缩铀。但是，此后有必要将UF₆转化为UO₂以制成UO₂粒料。

为此，可以在反应器中通过水解将气态UF₆转化为氟氧化铀(UO₂F₂)，方法是将UF₆气体和干水蒸气注入反应器中获得UO₂F₂粉末，然后在炉中通过热水解将UO₂F₂粉末转化为UO₂粉末，使UO₂F₂粉末在炉中循环，然后将干水蒸气和氢气(H₂)注入炉中。

为了获得均质的UO₂粉末，可在炉上安装允许剧烈搅拌UO₂F₂粉末并促进UO₂F₂粉末与氢和水蒸气接触的手段。

连续的UF₆→UO₂F₂→UO₂转化产生的副产物是毒性和腐蚀性极强的氟化氢(HF)气体。

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，将中性气体注入反应器，形成吹扫反应器的气流。

在生产阶段，为避免转化设备中超压，可以使中性气体、过量的反应性气体和转化产生的氟化氢通过旨在保留悬浮颗粒(尤其是UO₂F₂和UO₂颗粒)的过滤器而排出。

过滤器逐渐被堵塞，并且可以通过逆流注入中性气体而有规律地被疏通。

为了防止在热水解炉的内壁上形成粉末团块，转化设备可以设置有敲击炉外壁上的撞击构件。

US6136285公开了这样一种用于将UF₆转化为UO₂的设备以实现这样的转换方法。

在这样的转化方法中，以可烧结粉末通过烧结形成UO₂粒料的形式生成UO₂。

随着时间的推移，难以获得优质UO₂粉末，即具有令人满意的特性，特别是在表观密度、比表面积、粒度和化学组成方面。