图4-5离心机分离六氟化铀图 图4-6 铀同位素离心联级分离
4.4.3 液化均置及分装
浓缩后的六氟化铀在每一时间制备出的富集度有微量的差别,为了使每一批六氟化铀中的235U达到同一丰度,并且其六氟化铀均匀,因此,在分装前需在一下温度及压力下放置一定时间对六氟化铀进行液化均置后,然后分装在30B容器内,30B容器见图4-7。不同235U富集度装载容器及装载量见表4-1。
图4-7 30B容器结构尺寸图
表4-1 不同235U富集度装载容器及装载量
操作规定 容器内最大容器 工作压力名称 MPa(表压) 1L 0.1 120 高温度℃ 度℃ -196 1.5 90%以上 ≤0.005 容器器壁最许最低温料量Kg 料丰度 Kg 容器冷冻允容器最大载容器允许载残余料质量操作规定 容器内最大容器 工作压力名称 MPa(表压) 60L 300L 740L 1000L 3m3 0.1 0.1 1.4 0.1 1.4 120 120 120 120 120 高温度℃ 度℃ -40(-30) -40(-35) -40 -40(-30) -40 150 930 2277 4400(固态) 9270 5%以下 1%以下 5%以下 1%以下 4.5%以下 ≤2 ≤5 ≤11 ≤20 ≤22 容器器壁最许最低温料量Kg 料丰度 Kg 容器冷冻允容器最大载容器允许载残余料质量注:当容器隔板为Q235碳钢(GB/T700)材质,采用括号中参数 5 关键技术分析
5.1 铀转化关键技术分析 5.1.1 二氧化铀制备
二氧化铀粉末主要是用于制备四氟化铀或六氟化铀,在制备四氟化铀或六氟化铀时,由于其制备过程具有较小的净化效果,因此,二氧化铀制备的关键制备核纯级的硝酸铀酰溶液。
铀酰体系采用最多的是30%磷酸三丁酯作为萃取剂,70%磺化煤油作为稀释剂。在萃取过程中,不但的要控制待萃取的硝酸铀酰及有机相的流量,而且还需控制其反应温度,一般情况下,硝酸铀酰与有机相的流量为1:1(体积比),反应温度一般保持续在25-35℃。萃取时磷酸三丁酯(TBP)的降解产物为磷酸—丁酯(MBP)和磷酸二丁酯(DBP)。随降解产物的出现在萃取余相中铀含量往往较高。磷酸二丁脂可溶解于水相中,与溶液中的部分杂质生成的化合物会引起乳化问题,乳化物的产生使溶剂中铀携带过多的杂质并且使萃取余液中铀含量变大。因此,磷酸三丁酯降解的产物应及时地除掉才可复用。为了除掉其降解产物,一般先采用碱洗、然后酸洗的方式进行。 5.1.2 四氟化铀制备
制备好的四氟化铀是制备较为纯净六氟化铀的前提,四氟化铀产品不仅要各项金属杂质满足质量标准要求,而且还要严格控制其二氧化铀、氟化铀酰含量,
因此在湿法制备四氟化铀时,其沉淀条件是控制的关键,在干法制备四氟化铀,其通气量和反应控制温度是关键。 5.1.3六氟化铀制备
四氟化铀制备六氟化铀过程中,为了制备满足质量要求的六氟化铀,不但要求核纯级的四氟化铀粉末,还要控制其反应温度、通气量的大小及其反应所需设备。
5.2 铀浓缩关键技术分析 5.2.1六氟化铀浓缩
六氟化铀浓缩所采用的设备如离心机等是全自动控制的关键设备,在浓缩前,为了使浓缩的六氟化铀满足质量标准要求,需在浓缩前净化,去除其六氟化铀中大部分的氟、氟化氢及钒、钼、钨等,以确保六氟化铀在浓缩前的纯净度。 5.2.2 六氟化铀均置
六氟化铀浓缩分离后其富集度有微量的差别,为了使每一批的六氟化铀在同一富集度内,需对其进行均置。为了达到较好的均置效果,需严格控制其温度和均置时间。
6 结论
(1)铀转化浓缩主要包括纯化转化,二氧化铀、四氟化铀、六氟化铀制备,六氟化铀净化浓缩等工艺过程;
(2)化工转化制备四氟化铀或六氟化铀,制备工艺有湿法和干法两种,其方法不同,工艺路线也不一样;
(3)在转化浓缩工艺中,制备满足要求的六氟化铀,其纯化、净化是关键。
参考文献
[1] 许贺卿. 铀化合物转化工艺学. 原子能出版社,1994. [2] 沈朝纯. 铀其及化合物的化学与工艺学.原子能出版社,1985 [3] 段德智. 核纯陶瓷二氧化铀粉末制备. 内部资料,2009 [4] 蔡文仕.. 陶瓷二氧化铀制备.原子能出版社, 1987
[5] 畅欣,伍志明. 压水堆燃料元件制造文件,北京:原子能出版社,2005年.