六氟化铀
编辑六氢化铂 (UF6),(有时称为hex)是一种无机化合物,分子式为UF6。 六氢化铂是一种易挥发的白色固体,与水反应,释放出腐蚀性氢氟酸。 该化合物与铝发生温和反应,形成一层薄薄的 AlF3 表面层,可阻止该化合物的任何进一步反应。 UF6 用于铀浓缩过程,铀浓缩为核反应堆和核武器生产燃料。
准备
编辑将磨碎的铀矿石(U3O8 或黄饼)溶解在硝酸中,生成硝酸铀酰 UO2(NO3)2 溶液。 纯硝酸铀酰通过溶剂萃取获得,然后用氨水处理生成重铀酸铵 (ADU,(NH4)2U2O7)。 用氢还原得到 UO2,用氢氟酸 (HF) 将其转化为四氟化铀 UF4。 用氟氧化产生六氟化铀。
在核后处理过程中,铀与三氟化氯反应生成 UF6:
U + 2 ClF3 → UF6 + Cl2
属性
编辑物理性质
在大气压力下,它在 56.5 °C 时升华。
化学性质
已经表明,六氟化铀是一种氧化剂,是一种能够与氟化物结合的路易斯酸; 例如,据报道,氟化铜 (II) 与六氟化铀在乙腈中反应生成七氟铀酸铜 (II),即 Cu(UF7)2。
已分离出含有有机阳离子的聚合铀 (VI) 氟化物,并通过 X 射线衍射对其进行了表征。
在燃料循环中的应用
编辑六氟化铀作为铀中挥发性xxx的化合物之一,加工相对方便,被用于两种主要的铀浓缩方法,即气体扩散法和气体离心法。 由于 UF6 的三相点——64 °C(147 °F;337 K)和 152 kPa(22 psi;1.5 atm)——接近环境条件,相变可以在处理设施中实现,几乎不需要热力学功。
氟只有一种天然存在的稳定同位素,因此 UF6 的同位素体的分子量仅根据存在的铀同位素而不同。 这种差异是富集同位素物理分离的基础。
UF6(十六进制)的 238U 同位素体到 U 质量的转换因子是 .676。
气体扩散需要大约 60 倍于气体离心过程的能量:气态扩散产生的核燃料产生的能量是扩散过程中使用的能量的 25 倍,而离心产生的燃料产生的能量是离心机中使用的能量的 1,500 倍 过程。
除了用于浓缩之外,六氟化铀还用于捷克共和国开发的先进后处理方法(氟化物挥发性)。 在这个过程中,用氟气处理废核燃料,将氧化物或元素金属转化为氟化物混合物。 然后蒸馏该混合物以分离不同类别的材料。 一些裂变产物形成非挥发性氟化物,这些氟化物以固体形式存在,然后可以准备作为核废料储存,或者通过基于溶剂化的方法或电化学进行进一步处理。
铀浓缩会产生大量贫化六氟化铀 (DUF6) 废物。 由于 DUF6 的化学不稳定性,长期储存会带来环境、健康和安全风险。
当UF6暴露在潮湿空气中时,它会与空气中的水分发生反应,生成UO2F2(氟化铀)和HF(氟化氢),这两种物质都具有很强的腐蚀性和毒性。 2005 年,位于俄亥俄州朴次茅斯附近的 57,122 个储罐中储存了 686,500 吨 DUF6; 田纳西州橡树岭; 和肯塔基州的帕迪尤卡。 必须定期检查储气罐是否有腐蚀和泄漏的迹象。 钢瓶的估计寿命以几十年为单位。
美国曾发生多起六氟化铀事故,包括 1986 年 Sequoyah Fuels Corporation 发生的钢瓶填充事故和材料泄漏事故。美国政府一直在将 DUF6 转化为固体铀氧化物进行处置。 处理整个 DUF6 库存的成本可能在 1500 万到 4.5 亿美元之间。
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