[其他]六氟化铀转换成二氧化铀的方法

说明书

本发明涉及将气态UF₆转换成UO₂粉末的方法，由于UO₂粉末具有良好的陶瓷性能、氟含量少和自由流动性，所以它适合于生产核电厂的核燃料。

在工业规模上将UF₆转换成核电厂核燃料UO₂粉末的方法通常有两种，即通过湿法和干法，将气态UF₆转换成UO₂粉末。湿法的缺点在于，所要求的工序多使操作复杂化，并且产生大量的废液。

另一方面，干法的缺点是UO₂粉末产品的陶瓷性能差，产品的氟含量高，但是它具有工序简单和产生的废液量小的优点。因此，由于克服上述缺点，近来趋向于采用干法。干法中，有使用旋转式干燥器的方法、使用流化床反应装置的方法和使用火焰燃烧反应装置的方法。在这些方法中，使用流化床生产的UO₂粉末产品具有自由流动性，同其它方法的产品比较，该产品在以后工序中非常容易处理。

使用具有上述优点的流化床反应装置的方法同其它方法比较，所生产的UO₂粉末的陶瓷性能差，其氟含量较高。该UO₂粉末陶瓷性能的降低，是由于气态UF₆同水蒸汽发生如以下反应式（1）所示的气相反应生成细颗粒的UO₂F₂，以及如以下反应式（2）和（3）所示用氢气使UO₂F₂转换成UO₂时生成UF₄。在普通干法中，尤其在使用流化床反应装置的方法中，上述反应大致由以下两步反应组成。

在此过程中，由于如反应式（3）所示的逆反应容易生成UF₄。换句话说，UO₂粉末可能被氢氟化成UF₄粉末。

UF₄是一种在较低温度（约1000℃）下容易烧结成块的物质，在反应式（2）的操作温度下UF₄开始烧结成块妨碍脱氟反应，而该脱氟反应对于降低UO₂粉末产品的氟含量是很重要的。因此，从前要求在反应式（2）中加入过量的水蒸汽抑止UO₂粉末的氢氟化作用。结果，流化床操作变得较为复杂，同时过量添加水蒸汽大大增加了废液量。此外，由于UO₂粉末产品脱氟要求很长时间，UO₂粉末会长时间经受高温。从而易使UO₂粉末的陶瓷性能大大降低。

其次，使用流化床反应装置的另一个缺点涉及使UF₆转换成UO₂F₂的流化床的操作稳定性。

换句话说，UO₂F₂粒子组成流化床，被吹入流化床的气态UF₆同通过流化床底部输入的作为流化气体的水蒸汽反应，生成的UO₂F₂粒子沉积在原有UO₂F₂粒子表面。结果，这样沉积的UO₂F₂引起该UO₂F₂粒子长大。另一方面，由于彼此碰撞，一部分UO₂F₂粒子被磨损而变成粉末。这些平衡过程决定UO₂F₂粒子的平均粒度，但在普通流化床反应装置中，这样得到的UO₂F₂粒子往往偏大。因此，要求向流化床内供入新UO₂F₂粒子使流化床的运行保持稳定。结果，工艺系统复杂，操作麻烦。

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UO₂粉末具有良好的陶瓷性能、氟含量低和自由流动性，而适合于生产核电厂的核燃料。