[其他]六氟化铀转换成二氟化铀的方法

说明书

本发明涉及将气态UF₆转换成UO₂粉末的方法，由于所得到的UO₂粉末的陶瓷性能良好、氟含量低和自由流动性，所以它适合于生产核电站的核燃料。

通常通过两种不同的方法，即“湿”法和“干”法，在工业规模上将气态UF₆转换成UO₂粉末。

在湿法中，通过使气态UF₆同含氨溶液反应进行UF₆的水解，产生黄色重铀酸铵沉淀物。然后使该沉淀物过滤、清洗、干燥和还原成UO₂粉末。通过这种方法获得具有良好陶瓷性能和低含氟量的UO₂粉末。然而，这种方法复杂并产生大量的废液。此外，在重铀酸铵沉淀物的过滤工序中，极小的颗粒导致过滤性问题，并且大量的铀损失在滤液中。

在干法中，用水蒸汽使气态UF₆高温水解成UO₂F₂固体，然后应用流化床技术或旋转式干燥器的两步法或是应用火焰-化学法的一步法使UO₂F₂还原成UO₂粉末。由流化床得到的UO₂粉末具有自由流动性，因而易于处理。然而，很难得到具有良好陶瓷性能和低氟含量的UO₂粉末。另一方面，由旋转式干燥器和火焰反应器得到的UO₂粉末流动性差，并且很难处理。

在普通流化床方法中，通过下述两步反应将气态UF₆转换成UO₂粉末。

在第二步反应中，UO₂粉末通过以下副反应可能被氢氟化成UF₄粉末。

该UF₄粉末在较低温度（约1000℃）下易于烧结成块，并很难减少UO₂粉末中的氟含量。因此，为了抑止UO₂粉末的氢氟化作用，过量的水蒸汽是必要的。结果，它是使流化床操作复杂化和产生大量废液的原因。然而，由于在高温下长时间脱氟，使原粉的表面积大大减少。

此外，在流化床内用水蒸汽使气态UF₆高温水解成UO₂F₂粉末的情况下，使流化床的操作稳定有重大意义。新生产的UO₂F₂沉积在作为籽晶物质的原UO₂F₂粒子上，使该粒子长大。另一方面，由于彼此碰撞，该粒子被磨损而变成粉末。粒子生长和磨损控制粒子的粒度。通常，在普通流化床中，粒度往往倾向于增大，为使操作稳定要添加细粉调整粒度。所以，该工艺系统和操作被复杂化。

本发明的目的是提供一种将气态UF₆转换成UO₂粉末的方法，由于所得UO₂粉末具有良好的陶瓷性能、低含氟量和自由流动性，所以它适合于生产核电站的核燃料。

本发明方法由以下步骤组成：

在流化床内用水蒸汽使气态UF₆高温水解，得到UO₂F₂粒子;

使UO₂F₂粒子同含氨溶液反应，将其转换成重铀酸铵（ADU）粒子;

使该重铀酸铵（ADU）粒子干燥和脱水;

如果必要，加水蒸汽焙烧脱水的ADU粒子，将其转换成UO₃或UO₃/U₃O₈的混合物;

用氢气或氢气/水蒸汽混合物还原已脱水或已焙烧的ADU粒子，将其转换成UO₂粉末。

在本发明中，在高温水解气态UF₆的工序中使用双流体雾化器将气态UF₆和水蒸汽送入流化床更为有效。