RU2211184C2 - Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation - Google Patents
Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211184C2 RU2211184C2 RU2001116813A RU2001116813A RU2211184C2 RU 2211184 C2 RU2211184 C2 RU 2211184C2 RU 2001116813 A RU2001116813 A RU 2001116813A RU 2001116813 A RU2001116813 A RU 2001116813A RU 2211184 C2 RU2211184 C2 RU 2211184C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- hydrogen
- water vapor
- hexafluoride
- reaction chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения оксидов урана из гексафторида урана за счет взаимодействия гексафторида урана любой степени обогащения по изотопу U235 с водяным паром и водородом и является первым этапом получения любых оксидов урана в зависимости от последующей стадии переработки.The invention relates to a technology for producing uranium oxides from uranium hexafluoride due to the interaction of uranium hexafluoride of any degree of enrichment in the U 235 isotope with water vapor and hydrogen and is the first step in the production of any uranium oxides depending on the subsequent processing stage.
Уровень техники
Известен способ переработки гексафторида урана до диоксида урана путем взаимодействия гексафторида урана со смесью водяного пара и восстановителя, например водорода при температуре от 450oС до 600oС в первом реакторе в виде вертикальной трубы (US 4020146, С 01 G 43/02, 26.04.1977). В результате после первого реактора образуются в основном UO2F2 и U3O8, которые направляются во второй реактор, где при температуре от 575oС до 675oС взаимодействуют с водяным паром и водородом для получения U3O8 и UO2, которые направляются в третий реактор для окончательного восстановления диоксида урана. Устройство, реализующее данный способ, выполнено в виде трех практически идентичных реакторов. В каждом реакторе процесс идет в псевдоожиженном слое.State of the art
A known method of processing uranium hexafluoride to uranium dioxide by reacting uranium hexafluoride with a mixture of water vapor and a reducing agent, for example hydrogen at a temperature of from 450 o C to 600 o C in the first reactor in the form of a vertical pipe (US 4020146, C 01 G 43/02, 26.04 .1977). As a result, after the first reactor, mainly UO 2 F 2 and U 3 O 8 are formed , which are sent to the second reactor, where at temperatures from 575 o C to 675 o C they interact with water vapor and hydrogen to produce U 3 O 8 and UO 2 which are sent to the third reactor for the final reduction of uranium dioxide. A device that implements this method is made in the form of three almost identical reactors. In each reactor, the process is in a fluidized bed.
Известен также способ конверсии гексафторида урана в диоксид урана, включающий подачу в верхний объем реактора водяного пара и гексафторида урана и их взаимодействие (US 4830841, С 01 G 43/025, 16.-5.1989). Продукты реакции поступают в нижний объем реактора, куда подают водород. Окончательное обесфторивание продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом осуществляют во вращающейся печи, в которой происходит восстановление диоксида урана. There is also known a method of converting uranium hexafluoride to uranium dioxide, comprising supplying water to the upper volume of the reactor and uranium hexafluoride and their interaction (US 4830841, C 01 G 43/025, 16.-5.1989). The reaction products enter the lower volume of the reactor, where hydrogen is supplied. The final defluorination of the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen is carried out in a rotary kiln in which uranium dioxide is reduced.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому способу является способ конверсии гексафторида урана в диоксид урана, включающий взаимодействие гексафторида урана с водяным паром и водородом при температуре выше 600oС, обесфторивание фтористых соединений урана водяным паром и водородом, окончательное обесфторивание фтористых соединений урана и частичное восстановление фтороксидов урана водяным паром и водородом, окончательное восстановление оксидов урана водородом (GB 1548300, С 01 G 43/02, 11.07.1979).The closest in technical essence and the achieved result to the described method is a method for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide, including the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen at a temperature above 600 o C, defluorination of uranium fluoride compounds with water vapor and hydrogen, the final defluorination of uranium fluoride compounds and partial reduction of uranium fluoroxides with water vapor and hydrogen, final reduction of uranium oxides with hydrogen (GB 1548300, C 01 G 43/02, 07/11/1979).
Данный способ реализуется с помощью устройства для конверсии гексафторида урана в диоксид урана, содержащего последовательно установленные реакционную камеру, снабженную патрубками подачи гексафторида урана и водяного пара, и печь, включающую реторту, внутренний объем которой разделен на три зоны, причем в средней зоне расположены поперечные перегородки и магистраль подачи водяного пара, и патрубок подачи водорода, соединенный с последней по ходу движения порошка зоной реторты. This method is implemented using a device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide, containing a reaction chamber, equipped with uranium hexafluoride and water vapor supply pipes, and a furnace including a retort, the internal volume of which is divided into three zones, with transverse partitions in the middle zone and a steam supply line, and a hydrogen supply pipe connected to the retort zone last along the powder.
В вертикальной реакционной камере происходит взаимодействия UF6 с водяным паром при температуре от 250oС до 300oС. Образовавшийся порошок UO2F2 оседает на дно камеры и шнеком загружается в первую зону вращающейся реторты печи, имеющей температуру от 600oС до 700oС, а затем порошок перемещается во вторую зону реторты, имеющей температуру от 760oС до 800oС. Реторта печи разделена на три зоны и оборудована вертикальными перегородками для предотвращения продольной обратной диффузии находящихся и подаваемых в реторту газов.In the vertical reaction chamber, UF 6 interacts with water vapor at a temperature of from 250 o C to 300 o C. The resulting UO 2 F 2 powder settles on the bottom of the chamber and is loaded into the first zone of the rotary furnace retort, having a temperature from 600 o C to 700 o C, and then the powder is transferred to the second zone of the retort, having a temperature of from 760 o C to 800 o C. The retort of the furnace is divided into three zones and equipped with vertical partitions to prevent longitudinal back diffusion of the gases present and fed into the retort.
В первой зоне реторты происходит превращение UO2F2 в U3O8 и UO2, а во второй - восстановление U3O8 до UO2 при взаимодействии с водородом.In the first zone of the retort, UO 2 F 2 is converted to U 3 O 8 and UO 2 , and in the second, the U 3 O 8 is reduced to UO 2 by reaction with hydrogen.
В известном решении в процессе конверсии UF6 при низкой температуре образуется в основном мелкодисперсный, до 0,15 мкм, оксифторид урана, который обладает большой адгезией, вследствие чего он нарастает на стенках реактора, с трудом транспортируется в реторту печи, для чего требуются специальные приемы и устройства, усложняющие аппаратурное оформление процесса.In the known solution, in the process of converting UF 6 at low temperature, mainly finely dispersed, up to 0.15 μm, uranium oxyfluoride is formed, which has high adhesion, as a result of which it builds up on the walls of the reactor, is difficult to transport to the furnace retort, which requires special techniques and devices that complicate the hardware design of the process.
Обесфторивание и восстановление UO2F2 до UO2 производится в реторте печи, а не в реакционной камере, что затрудняет получение порошка диоксида урана с регулируемыми характеристиками - содержание фтора, степень восстановления, крупность зерна, удельная поверхность, насыпная плотность и др.The defluorination and reduction of UO 2 F 2 to UO 2 is carried out in the furnace retort rather than in the reaction chamber, which makes it difficult to obtain uranium dioxide powder with adjustable characteristics - fluorine content, reduction ratio, grain size, specific surface area, bulk density, etc.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа и устройства для конверсии гексафторида урана в диоксид урана, обладающих улучшенными параметрами.SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention is the development and creation of a method and device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide with improved parameters.
В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что обеспечивается возможность получения порошка диоксида урана с требуемыми физико-химическими характеристиками, повышается стабильность и маневренность работы оборудования для осуществления процесса конверсии гексафторида урана в диоксид урана, увеличивается производительность установки. As a result of solving this problem, it is possible to obtain technical results, namely, that it is possible to obtain uranium dioxide powder with the required physicochemical characteristics, the stability and maneuverability of the equipment for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide is increased, and plant productivity is increased.
Данные технические результаты достигаются тем, что в способе конверсии гексафторида урана в диоксид урана, включающем взаимодействие гексафторида урана с водяным паром и водородом при температуре выше 600oС, обесфторивание фтористых соединений урана водяным паром и водородом, окончательное обесфторивание фтористых соединений урана и частичное восстановление фтороксидов урана водяным паром и водородом, окончательное восстановление оксидов урана водородом, вводят камеру, в которой фтористым водородом фторируют продукты взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом.These technical results are achieved in that in the method for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide, comprising the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen at a temperature above 600 ° C, defluorination of uranium fluoride compounds with steam and hydrogen, the final defluorination of uranium fluoride compounds and partial reduction of fluoroxides of uranium with water vapor and hydrogen, the final reduction of uranium oxides with hydrogen, a chamber is introduced in which the products of interaction are fluorinated with hydrogen fluoride I uranium hexafluoride with steam and hydrogen.
Для этого устройство для конверсии гексафторида урана в диоксид урана, содержащее последовательно установленные реакционную камеру, снабженную патрубками подачи гексафторида урана и водяного пара, и печь, включающую реторту, внутренний объем которой разделен на три зоны, причем в средней зоне расположены поперечные перегородки и магистраль подачи водяного пара, и патрубок подачи водорода, соединенный с последней по ходу движения порошка зоной, снабжено камерой для фторирования продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом, расположенной между реакционной камерой и печью, а реакционная камера снабжена патрубком подачи водорода. For this, a device for converting uranium hexafluoride to uranium dioxide, comprising a reaction chamber in series, equipped with uranium hexafluoride and water vapor supply pipes, and a furnace including a retort, the internal volume of which is divided into three zones, with transverse partitions and a supply line in the middle zone water vapor, and a hydrogen supply pipe connected to the last zone in the direction of the powder motion, is equipped with a chamber for fluorination of the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor ohm and hydrogen situated between the reaction chamber and the furnace and the reaction chamber is provided with a hydrogen supply pipe.
Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в следующем. На первом этапе процесса конверсии гексафторида урана образуются в основном оксиды урана, которые направляют в камеру для их фторирования на втором этапе фтористым водородом с получением фторсодержащих оксидов урана. Термодинамически доказано, что при температуре выше 600oС все реакции взаимодействия фторидов урана с водяным паром сдвинуты в сторону образования оксидов урана. Поэтому при температуре стенок реактора 600oС и выше, когда все зоны реакционной камеры будут находиться выше термодинамически обозначенной температуры, в ней будут образовываться в основном оксиды урана, а в присутствии водорода - диоксид урана, с содержанием фтора не более десятых долей процента. При этом крупность частиц порошка оксидов урана будет более высокой (до 0,4 мм), чем порошки UО2F2, получаемые при более низких температурах (практически аэрозоли), как, например, в прототипе. Получение более крупных частиц порошков оксидов урана, обладающих к тому же меньшей адгезией, чем порошок UО2F2, и с более высокой насыпной плотностью позволяет предотвратить адгезию порошка во всех зонах реакционной камеры, существенно упрощает загрузку порошка в реторту печи и повышает производительность установки в целом. На третьем, четвертом и пятом этапах имеет место постепенное обесфторивание и восстановление фторсодержащих оксидов до диоксида урана с требуемыми физико-химическими характеристиками. Это достигается тем, что процесс обесфторивания и восстановления фторсодержащих оксидов урана до диоксида урана проходит в реторте печи в трех температурных зонах.A distinctive feature of the present invention is as follows. At the first stage of the conversion process of uranium hexafluoride, uranium oxides are formed mainly, which are sent to the chamber for their fluorination at the second stage with hydrogen fluoride to produce fluorine-containing uranium oxides. It is thermodynamically proven that at temperatures above 600 o With all the reactions of interaction of uranium fluorides with water vapor are shifted towards the formation of uranium oxides. Therefore, at a reactor wall temperature of 600 ° C and above, when all zones of the reaction chamber are above the thermodynamically indicated temperature, uranium oxides will mainly form in it, and in the presence of hydrogen, uranium dioxide with a fluorine content of not more than tenths of a percent. In this case, the particle size of the powder of uranium oxides will be higher (up to 0.4 mm) than UO 2 F 2 powders obtained at lower temperatures (practically aerosols), as, for example, in the prototype. The preparation of larger particles of uranium oxide powders, which also have lower adhesion than UO 2 F 2 powder and with a higher bulk density, makes it possible to prevent powder adhesion in all zones of the reaction chamber, greatly simplifies the loading of the powder into the furnace retort, and increases the productivity of the plant in whole. In the third, fourth and fifth stages, gradual defluorination and reduction of fluorine-containing oxides to uranium dioxide with the required physicochemical characteristics takes place. This is achieved by the fact that the process of defluorination and reduction of fluorine-containing uranium oxides to uranium dioxide takes place in a furnace retort in three temperature zones.
Устройство для осуществления процесса оборудовано камерой для фторирования продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом, расположенной между реакционной камерой и печью, что позволяет получать фтороксиды урана более крупных размеров. Снабжение реакционной камеры патрубком подачи водорода предполагает получение оксидов урана непосредственно в объеме реакционной камеры. The device for carrying out the process is equipped with a chamber for fluorinating the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen, located between the reaction chamber and the furnace, which allows to obtain larger uranium fluoroxides. The supply of the reaction chamber with a hydrogen supply pipe involves the production of uranium oxides directly in the volume of the reaction chamber.
Кроме того, продукты взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом фторируют при температуре от 150oС до 600oС фтористым водородом, образующимся при обесфторивании фтористых соединений урана, а обесфторивание фтористых соединений урана водяным паром и водородом проводят при температуре от 550oС до 620oС.In addition, the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen fluorinate at temperatures from 150 o C to 600 o With hydrogen fluoride formed during defluorination of uranium fluoride compounds, and defluorination of uranium fluoride compounds with water vapor and hydrogen is carried out at a temperature of from 550 o C 620 o C.
Целесообразно окончательное обесфторивание фтористых соединений урана и частичное восстановление фтороксидов урана водяным паром и водородом проводить при температуре от 640oС до 660oС, а окончательное восстановление оксидов урана водородом - при температуре от 670oС до 720oС.The final defluorination of uranium fluoride compounds and the partial reduction of uranium fluoroxides with water vapor and hydrogen are advisable at temperatures from 640 o C to 660 o C, and the final reduction of uranium oxides with hydrogen at a temperature from 670 o C to 720 o C.
Предпочтительно взаимодействие гексафторида урана с водяным паром и водородом при температуре выше 600oС и фторирование фтористым водородом продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом проводить в атмосфере инертного газа, в качестве которого используют азот. Инертный газ целесообразно подавать в форсунку между каналами подачи гексафторида урана и смеси водорода с водяным паром.Preferably, the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen at a temperature above 600 ° C and the fluorination of hydrogen products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen is carried out in an inert gas atmosphere, which is used as nitrogen. It is advisable to supply an inert gas to the nozzle between the supply channels of uranium hexafluoride and a mixture of hydrogen with water vapor.
В устройстве для конверсии гексафторида урана в диоксид урана магистраль подачи водяного пара может быть выполнена в виде перфорированной трубы, на которой установлены поперечные перегородки, периферийные участки которых выполнены с наклоном навстречу движению порошка. In the device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide, the steam supply line can be made in the form of a perforated pipe on which transverse partitions are installed, the peripheral sections of which are made with an inclination towards the movement of the powder.
Реакционная камера может быть снабжена патрубком подачи нейтрального газа и снабжена форсункой, соединенной с патрубками подачи гексафторида урана, водяного пара, водорода и инертного газа. The reaction chamber may be provided with a neutral gas supply pipe and provided with a nozzle connected to the pipes for supplying uranium hexafluoride, water vapor, hydrogen and inert gas.
Целесообразно форсунку снабдить желобом с наклоном к продольной оси реакционной камеры под углом от 30 градусов до 60 градусов. В результате пылегазовая смесь, выходящая из форсунки, получает в реакционной камере в зоне реакции движение по спирали, что способствует увеличению времени пребывания в реакционной зоне продуктов реакции и улучшает условия формирования частиц оксидов урана, в частности приводит к увеличению крупности частиц получаемых оксидов урана. It is advisable to equip the nozzle with a trough with an inclination to the longitudinal axis of the reaction chamber at an angle from 30 degrees to 60 degrees. As a result, the dust-gas mixture leaving the nozzle receives spiral motion in the reaction chamber in the reaction zone, which helps to increase the residence time of the reaction products in the reaction zone and improves the formation conditions of uranium oxide particles, in particular, leads to an increase in the particle size of the obtained uranium oxides.
В верхней части камеры для фторирования продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом целесообразно расположить фильтры для отвода газообразных продуктов реакции. In the upper part of the chamber for fluorination of the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen, it is advisable to arrange filters for the removal of gaseous reaction products.
Перечень фигур чертежей
На чертеже изображена принципиальная схема установки для конверсии гексафторида урана в диоксид урана.List of drawings
The drawing shows a schematic diagram of an installation for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Настоящее изобретение реализуют следующим образом. Устройство для конверсии гексафторида урана в диоксид урана содержит последовательно установленные реакционную камеру 1 и печь 2. Реакционная камера 1 снабжена патрубком 3 подачи гексафторида урана, патрубком 4 подачи водяного пара, патрубком 5 подачи водорода и патрубком 6 подачи инертного газа (азота). Печь 2 включает реторту 7, внутренний объем которой разделен по ходу движения порошка на три зоны: зона А, зона В и зона С. В средней зоне С расположены поперечные перегородки 8 и магистраль 9 подачи водяного пара. С последней по ходу движения порошка зоной С соединен патрубок 10 подачи водорода. Устройство снабжено камерой 11 для фторирования продуктов взаимодействия гексафторида урана с водяным паром и водородом. Камера 11 расположена между реакционной камерой 1 и печью 2. Камера 11 снабжена патрубком 12 подачи инертного газа (азота) для заполнения ее инертным газом после остановки процесса.Information confirming the possibility of carrying out the invention
The present invention is implemented as follows. The device for converting uranium hexafluoride to uranium dioxide contains a reaction chamber 1 and a furnace 2 installed in series. The reaction chamber 1 is equipped with a uranium hexafluoride supply pipe 3, a steam supply pipe 4, a hydrogen supply pipe 5 and an inert gas (nitrogen) pipe 6. The furnace 2 includes a retort 7, the internal volume of which is divided in the direction of the powder into three zones: zone A, zone B and zone C. In the middle zone C there are transverse partitions 8 and a steam supply line 9. With the last in the direction of movement of the powder zone C is connected to the pipe 10 of the hydrogen supply. The device is equipped with a chamber 11 for fluorinating the products of the interaction of uranium hexafluoride with water vapor and hydrogen. The chamber 11 is located between the reaction chamber 1 and the furnace 2. The chamber 11 is equipped with a nozzle 12 for supplying an inert gas (nitrogen) to fill it with inert gas after the process is stopped.
Предложенный способ конверсии гексафторида урана в диоксид урана заключается в следующем. В реакционную камеру 1 длиной от 1 м до 1,5 м и диаметром (250-300) мм с температурой стенок более 600oС через имеющую наклоненный желоб 13 форсунку (на чертеже не показана) с коаксиально расположенными каналами раздельно подаются гексафторид урана по центральному каналу, азот по промежуточному каналу (для предотвращения нарастания твердых продуктов реакции на конце форсунки) и смесь водяного пара и водорода по наружному каналу. Данные компоненты подаются по патрубку 3, патрубку 6, патрубку 4 и патрубку 5 соответственно, которые соединены с форсункой.The proposed method for the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide is as follows. Uranium hexafluoride is separately fed through the central nozzle into the reaction chamber 1 with a length of 1 m to 1.5 m and a diameter of (250-300) mm with a wall temperature of more than 600 o С through a nozzle (not shown in the drawing) with a coaxially arranged channel 13; the channel, nitrogen through the intermediate channel (to prevent the buildup of solid reaction products at the end of the nozzle) and a mixture of water vapor and hydrogen through the outer channel. These components are supplied through pipe 3, pipe 6, pipe 4 and pipe 5, respectively, which are connected to the nozzle.
Диоксиды урана, образующиеся в реакционной камере 1, попадая в реакционную камеру 11 с температурой порядка 150oС, подвергаются фторированию фтористым водородом, образующимся при обесфторивании фтористых соединений урана в печи 2. В результате получаются фторсодержащие оксиды урана, которые шнеком-питателем 14 загружаются в реторту 7 печи 2, оборудованную поперечными перегородками 8 для дальнейшей их обработки пароводородной смесью газов и получения порошка диоксида урана. Обратное фторирование оксидов урана, образующихся в реакционной камере 1, производится с той целью, чтобы в процессе обесфторивания и восстановления фторсодержащих оксидов урана иметь возможность получать порошки диоксида урана с заданными физико-химическими характеристиками (по крупности частиц, насыпной плотности, удельной поверхности, содержанию фтора), т. к. экспериментально установлено, что наличие фтора в исходных оксидах урана существенно влияет на укрупнение порошка диоксида урана, а следовательно, и на другие указанные выше характеристики.Uranium dioxide formed in the reaction chamber 1, falling into the reaction chamber 11 with a temperature of the order of 150 o C, are fluorinated with hydrogen fluoride formed during the defluorination of fluoride compounds of uranium in the furnace 2. As a result, fluorine-containing uranium oxides are obtained, which are loaded into the feed screw 14 into the feed screw retort 7 of furnace 2, equipped with transverse partitions 8 for their further treatment with a steam-hydrogen mixture of gases and obtaining uranium dioxide powder. The reverse fluorination of uranium oxides formed in the reaction chamber 1 is carried out in order to be able to obtain uranium dioxide powders with specified physicochemical characteristics (by particle size, bulk density, specific surface, fluorine content) during defluorination and reduction of fluorine-containing uranium oxides ), since it has been experimentally established that the presence of fluorine in the initial uranium oxides significantly affects the enlargement of the powder of uranium dioxide, and, consequently, the other characteristics.
Отходящие газы через фильтры 15, расположенные в верхней части камеры 11, поступают в систему конденсации фтористоводородной кислоты. The exhaust gases through the filters 15 located in the upper part of the chamber 11 enter the hydrofluoric acid condensation system.
Фторсодержащие оксиды урана шнеком-питателем 14 загружаются в первую по ходу движения порошка зону А реторты 7 - зону интенсивного обесфторивания фтороксидов урана. В зону А, свободную от поперечных перегородок, поступает порошок из камеры 11 с относительно низкой насыпной плотностью. Поскольку высокое содержание фтора в исходном порошке в значительной степени влияет на его укрупнение, первая зона А имеет более низкую температуру (550-620)oС по сравнению с последующими зонами. Далее порошок перемещается в среднюю зону В реторты 7 (зону обесфторивания и восстановления), оборудованную поперечными перегородками 8. В зоне В с помощью нагревателей 16 поддерживают температуру (640-660)oС. В данную зону со стороны выгрузки порошка через перфорацию (отверстия) в магистрали 9, на которой закреплены поперечные перегородки 8, поступает водяной пар. Водяной пар поступает в эту зону после 2-х, 3-х перегородок с тем, чтобы он не попал в последнюю зону С. Последняя зона С (зона довосстановления), в которую перемещается порошок оксидов урана, также свободна от перегородок и имеет максимальную температуру (670-720)oС. В зону С поступает водород из разгрузочной головки 17 печи 2 и в ней полностью отсутствует водяной пар и фтористый водород, так как перегородки 8 предотвращают обратную продольную диффузию как водяного пара, так и образующегося в реторте 7 фтористого водорода. Далее порошок UO2 шнеком 18 направляют в систему 19 разгрузки и далее в приемный контейнер 20. Свободное от перегородок сечение реторты, размеры перегородок, расстояние между ними и их число определяют расчетом в зависимости от производительности печи, числа оборотов вращающейся реторты, длины реторты и величины насыпной плотности перерабатываемых фторсодержащих оксидов урана.Fluorine-containing uranium oxides by the feeder screw 14 are loaded into the first zone A of the retort 7, the zone of intensive defluorination of uranium fluorides, in the direction of the powder. Powder from chamber 11 with a relatively low bulk density enters zone A, free from transverse partitions. Since the high fluorine content in the initial powder significantly affects its coarsening, the first zone A has a lower temperature (550-620) o С in comparison with the subsequent zones. Next, the powder moves to the middle zone B of the retort 7 (defluorination and reduction zone), equipped with transverse partitions 8. In zone B with the help of heaters 16 maintain a temperature of (640-660) o С. In this zone from the side of the powder discharge through perforation (holes) in the highway 9, on which the transverse partitions 8 are fixed, water vapor enters. Water vapor enters this zone after 2, 3 partitions so that it does not fall into the last zone C. The last zone C (re-restoration zone), into which the uranium oxide powder moves, is also free from partitions and has a maximum temperature (670-720) o C. Hydrogen enters zone C from the discharge head 17 of furnace 2 and there is completely no water vapor and hydrogen fluoride since the baffles 8 prevent the longitudinal longitudinal diffusion of both water vapor and hydrogen fluoride formed in retort 7 . Next, the UO 2 powder with the screw 18 is sent to the unloading system 19 and then to the receiving container 20. The section of the retort free from the partitions, the size of the partitions, the distance between them and their number are determined by calculation depending on the furnace capacity, the number of revolutions of the rotating retort, the length of the retort and size bulk density of processed fluorine-containing uranium oxides.
Для печи с ретортой ⌀=250 мм, L=6500 мм и производительности установки 30 кг/ч по UF6 длина зоны А составляет 1500 мм, зоны В2 - 3900 мм и зоны С - 1100 мм, высота перегородок 150 мм, расстояние между перегородками 150 мм, периферийные части перегородок имеют угол наклона навстречу движения порошка 30 градусов с целью лучшего его перемешивания.For a furnace with a retort ⌀ = 250 mm, L = 6500 mm and a plant productivity of 30 kg / h in UF 6, the length of zone A is 1500 mm, zones B2 - 3900 mm and zone C - 1100 mm, the height of the partitions is 150 mm, the distance between the partitions 150 mm, the peripheral parts of the partitions have an angle of inclination towards the movement of the powder of 30 degrees in order to better mix it.
Общее время обработки порошка оксидов урана в реторте печи составляет 2,0-2,5 часа. The total processing time of the powder of uranium oxides in the retort of the furnace is 2.0-2.5 hours.
В результате разделения реторты печи на три зоны получают порошок диоксида урана с незначительным содержанием фтора и высокой степенью восстановления. Содержание фтора составляет (0,0001-0,005) мас.%, урана (87,7 - 88,0) мас.%; крупность зерна (0,48-0,57) мкм; влажность до 0,4 мас.%, насыпная плотность (2,1-2,5) г/см3 и удельная поверхность (2,0-2,5) м2/г.As a result of the separation of the furnace retort into three zones, uranium dioxide powder with a low fluorine content and a high degree of reduction is obtained. The fluorine content is (0.0001-0.005) wt.%, Uranium (87.7 - 88.0) wt.%; grain size (0.48-0.57) microns; humidity up to 0.4 wt.%, bulk density (2.1-2.5) g / cm 3 and specific surface area (2.0-2.5) m 2 / g.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001116813A RU2211184C2 (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001116813A RU2211184C2 (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001116813A RU2001116813A (en) | 2003-05-20 |
| RU2211184C2 true RU2211184C2 (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=29245571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001116813A RU2211184C2 (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211184C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2381993C2 (en) * | 2008-01-16 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Method of receiving of uranium dioxide powder receiving by method of pyro-hydrolysis and installation for its implementation |
| CN113825724A (en) * | 2019-09-05 | 2021-12-21 | 新西伯利亚化学精矿厂 | Reaction chamber for the production of uranium dioxide powder by reducing the pyrolysis of uranium hexafluoride |
| CN116253363A (en) * | 2022-11-25 | 2023-06-13 | 中国核动力研究设计院 | Uranium dioxide powder and preparation method and application thereof |
| RU2820964C1 (en) * | 2019-09-05 | 2024-06-13 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Reaction chamber for producing uranium dioxide powder by reductive pyrohydrolysis of uranium hexafluoride |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB798489A (en) * | 1955-01-13 | 1958-07-23 | Atomenergi Ab | Process for the production of anhydrous fluorides |
| US4053559A (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-11 | Westinghouse Electric Corporation | Production of uranium dioxide |
| GB1548300A (en) * | 1975-05-09 | 1979-07-11 | Commissariat Energie Atomique | Method of fabrication of uranium oxide uo by the dry processing route |
| RU2111168C1 (en) * | 1993-05-08 | 1998-05-20 | Бритиш Нуклеа Фюэл ПЛС | Rotary furnace for producing solid materials from gaseous substances |
| RU2162058C1 (en) * | 1997-11-28 | 2001-01-20 | Франко-Бельж Де Фабрикасьон Де Комбустибль | Method and plant for direct conversion of uranium hexafluoride into uranium oxide |
-
2001
- 2001-06-21 RU RU2001116813A patent/RU2211184C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB798489A (en) * | 1955-01-13 | 1958-07-23 | Atomenergi Ab | Process for the production of anhydrous fluorides |
| GB1548300A (en) * | 1975-05-09 | 1979-07-11 | Commissariat Energie Atomique | Method of fabrication of uranium oxide uo by the dry processing route |
| US4053559A (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-11 | Westinghouse Electric Corporation | Production of uranium dioxide |
| RU2111168C1 (en) * | 1993-05-08 | 1998-05-20 | Бритиш Нуклеа Фюэл ПЛС | Rotary furnace for producing solid materials from gaseous substances |
| RU2162058C1 (en) * | 1997-11-28 | 2001-01-20 | Франко-Бельж Де Фабрикасьон Де Комбустибль | Method and plant for direct conversion of uranium hexafluoride into uranium oxide |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАЛКИН Н.П. и др. Исследование процесса превращения гексафторида урана в двуокись, Атомная энергия, 1982, т.52, в.1, с.36-39. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2381993C2 (en) * | 2008-01-16 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Method of receiving of uranium dioxide powder receiving by method of pyro-hydrolysis and installation for its implementation |
| CN113825724A (en) * | 2019-09-05 | 2021-12-21 | 新西伯利亚化学精矿厂 | Reaction chamber for the production of uranium dioxide powder by reducing the pyrolysis of uranium hexafluoride |
| CN113825724B (en) * | 2019-09-05 | 2024-05-28 | 新西伯利亚化学精矿厂 | Reaction chamber for producing uranium dioxide powder by pyrolysis of uranium hexafluoride |
| RU2820964C1 (en) * | 2019-09-05 | 2024-06-13 | Публичное акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" (ПАО "НЗХК") | Reaction chamber for producing uranium dioxide powder by reductive pyrohydrolysis of uranium hexafluoride |
| CN116253363A (en) * | 2022-11-25 | 2023-06-13 | 中国核动力研究设计院 | Uranium dioxide powder and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2708407B2 (en) | Method for producing uranium dioxide | |
| US4053559A (en) | Production of uranium dioxide | |
| US5875385A (en) | Method for the control of the composition and physical properties of solid uranium oxides | |
| US3765844A (en) | Production of uranium dioxide | |
| JP5769937B2 (en) | UO2 two-step dry process using forced sealing valve means interposed between processes | |
| US4020146A (en) | Production of uranium dioxide | |
| EP1985587A1 (en) | Two step dry UO2 production process | |
| US20180370808A1 (en) | Method to produce uranium silicides | |
| US3547598A (en) | Production of uranium dioxide | |
| RU2211184C2 (en) | Uranium hexafluoride-into-uranium dioxide conversion method and installation | |
| US5757087A (en) | Oxidation of uranium hexafluoride | |
| US3845193A (en) | Production of uranium dioxide in a rotary kiln | |
| US3260575A (en) | Single-step process for preparation of uranium dioxide from uranium hexafluoride | |
| KR100882312B1 (en) | Apparatus for producing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane and method for producing vinyl chloride using same | |
| US3477830A (en) | Production of sinterable uranium dioxide | |
| US4855121A (en) | Continuous process for the preparation of carbon polymonofluoride and apparatus therefor | |
| JP2025516492A (en) | High purity low enriched uranium deconversion process | |
| US3413099A (en) | Production of uranium tetrafluoride | |
| US3222127A (en) | Manufacture of aluminium chloride | |
| KR810000055B1 (en) | How to convert from uranium hexafluoride to uranium dioxide | |
| JPH0570628B2 (en) | ||
| Knudsen et al. | PREPARATION OF DENSE URANIUM DIOXIDE PARTICLES FROM URANIUM HEXAFLUORIDE IN A FLUIDIZED BED | |
| US2944873A (en) | Single-step conversion of uo3 to uf4 | |
| JPH0426892B2 (en) | ||
| JPH049735B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170622 |