六氟化铀
铀元素的一种氟化物
六氟化铀是一种无机化合物,分子式为UF6。常温常压下为无色或淡黄色晶体。具有放射性相对密度4.68~5.09。熔点64.5~64.8℃(三相点温度)。沸点56.4℃。它是由四氟化铀在氟气流中加热产生的,蒸气冷却后即收得固体。用于的浓缩过程。
理化性质
六氟化铀 化学式:UF6 相对分子质量:352。当温度升高或压力降低时,很易升华成为气体(101.3kPa下56.4℃或13.17kPa下25℃时均升华为气体)。化学性质活泼,与水起剧烈反应,与大多数有机化合物起氟化反应,化学腐蚀性强。
用途
作核燃料,是铀的惟一稳定的气态化合物,广泛用于铀同位素分离厂的供料。
反应式
文字表达式: 四氟化铀 + 氟气 → 六氟化铀
化学方程式: UF4(固) + F2(气) = UF6(气)
毒性
剧毒。摄入0.3mg/m3的浓度死亡达14%。动物尸检见肾脏、胃组织及肺脏病变。吸收后可于第1天自尿中排出50%。职业性急性中毒主要表现为呼吸道刺激,重者引起肺炎、肺水肿及肝、肾病变。皮肤接触可引起灼伤。
制备方法
六氟化铀制备方法分干湿两种方法。
湿法
制备需要纯度的硝酸铀酰溶液。需要核纯中间产品,即制造片状燃料元件的UO2,以及还原成金属的UF4时,最好使用这种方法。湿法能精制矿石加工厂生产的各种铀浓缩物。该法的主要缺点是,在溶剂萃取铀的精制阶段产生大量废液。
方法一
磨碎铀矿(U3O8,或称“黄饼”),并将其溶于硝酸,产生硝酸铀酰UO2(NO3)2溶液。萃取纯化后,使硝酸铀酰与反应,生成重铀酸铵(NH4)2U2O7。加还原得到二氧化铀,再与氟化氢在500℃时反应,先制得四氟化铀;再与在300~350℃时反应即得。用氟气氟化四氟化铀是六氟化铀的最主要的工业制备方法,它消耗的氟气最少。是铀化合物中惟一易挥发的化合物,为气体扩散法超离心法分离和富集铀235铀238的最为适宜的工作介质,在原子能工业中具有非常重要的意义。
方法二
将溶剂萃取后的纯硝酸铀酰溶液蒸干后得六水硝酸铀酰;六水硝酸铀酰经热分解变为UO3,然后,将UO3连续地转化为UO2、UF4和UF6。在斯普林菲尔德、戈尔和霍普港工厂均使用这种方法。
干法
第三种方法为使原料的粒度和密度均匀一致,铀浓缩物应重新磨碎、制粒和分级。这样可以得到适合于流化床设备的细粒。此外,经过这样的处理,还可以除去原料中的。细粒UO3用氢还原成UO2,再氢氟化为UF4。在上述过程中同时进行铀的纯化,除去了大部分杂质。在用元素氟氟化UF4的过程中又除去了一部分杂质;通过分馏又将UF6中的剩余杂质进一步除掉。只有美国联合化学公司的麦楚波利斯工厂使用这种干法。估计它在未来的工厂中不会得到广泛应用。
储存
大约95%的贫化铀都以六氟化铀的形式被置于气体钢瓶中,储存在核工厂的附近。每个钢瓶大约含有12.7吨的固体六氟化铀。仅在美国,1993年至2005年期间,就有686,500吨的六氟化铀(57,122瓶)作为贫化铀的储存形式被生产出来。它们被储存在俄亥俄州朴茨茅夫,田纳西州橡树岭和肯塔基州帕迪尤卡 。六氟化铀不很稳定,与潮湿空气接触时即会反应生成极易溶于水并且毒性很大的 UO2F2 和氟化氢,因此长期储存六氟化铀会对环境及人的健康造成损害,需定期检查是否有裂缝。
美国已经发生过数起涉及六氟化铀的事故。美国政府将六氟化铀转化为固态的铀氧化物回收。但这种回收总共要花费大约1500万到4.5亿美元。
参考资料
Science-Based Stockpile Stewardship.Science-Based Stockpile Stewardship.1996-6-1
最新修订时间:2024-01-10 22:43
目录
概述
理化性质
参考资料