[发明专利]六氟化铀的转化和铀从离子液体中的回收

说明书

描述了用于从直接溶解入离子液体中的六氟化铀回收铀的方法。

技术领域

本公开内容涉及用于从六氟化铀回收铀的方法。

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是在由能源部授予的合同号DE-NA0003624、转包合同159313的政府支持下完成的。政府对本发明享有特定权利。

背景技术

六氟化铀(UF₆)是铀的高挥发性和反应性形式，其是国家核材料储备的一部分。全世界百分之九十五的贫化铀是UF₆形式。需要将反应性UF₆转化成能够在后续的应用中使用的更稳定的材料。然而，UF₆与水剧烈反应，产生氟化铀酰和氢氟酸(HF)，并且在室温下是极易挥发的且会升华。

因此，仍然需要安全地转变UF₆的方法，这是处理目前全世界可获得的大量储备材料所需要的。

发明内容

本公开内容提供了用于回收铀的方法。

在一个方面，所述方法包括将六氟化铀(UF₆)以大于0M且小于或等于0.5M的浓度直接溶解入离子液体中；和向所述离子液体施加电位以将铀作为金属沉积到电极上。

在另一方面，所述方法包括将六氟化铀(UF₆)以≥0.5M的浓度直接溶解入离子液体溶剂中，以在离子液体溶液中形成固体沉淀物；从所述离子液体溶液中分离出所述固体沉淀物；和热处理所述固体沉淀物。

根据以下描述和附图，本公开内容的其它方面和实施方式将变得显而易见。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开文件的副本将在请求和支付必要费用后由主管局提供。

图1是显示铀从离子液体中的电化学回收的图像。左图是电化学反应的图像，其中铀沉积物形成在电极上。右图是铀沉积物的扫描电子显微图像。

图2A和图2B是铀金属晶体的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2B中的方框指示几何金属晶体。

图3是铀、氧、氟、碳和硫的能量色散X-射线光谱(EDS)图。

图4是在IL中从UF₆电化学沉积后铀沉积物的SEM图像。

图5显示图4的铀沉积物的元素分析。

图6是铀沉淀物的粉末X-射线衍射(PXRD)图案。

图7是铀沉淀物的同时热重分析和差示扫描量热法(TGA(绿色)/DSC(蓝色))分析的图。

图8是在TGA后铀沉淀物的PXRD图案。UO2是UO₂，并且UO1指示铀原子和氧原子的比略小于1:2。UOS中的硫可能来自残留TFSI。

具体实施方式

本公开内容提供了用于从六氟化铀回收铀的方法。六氟化铀的直接溶解已在没有任何进一步的化学改性的情况下在离子液体(IL)中实现。另外，六氟化铀在溶解于IL之前被冷却以确保材料不挥发。溶解导致六氟化铀还原成稳定得多且相对无害的四氟化铀。在溶解之后实现了两种铀回收路径：沉淀和电化学还原。两种方法都提供了安全转变UF₆和回收有用形式的铀的路径。

1.定义