UO_2氢氟化制备UF_4新型反应器的研究——“7”型炉反应器的理论分析及试验验证

在深入研究UO_2氢氟化反应动力学及反应器流动特性的基础上,提出了一种新型氢氟化反应器——“7”型炉反应器(由卧式搅拌床与立式流化床组成),并进行了试验验证。结果表明,温度是影响氢氟化过程的主要因素。在保证产品UF_4含量≥93％的情况下,尾气HF浓度<5％,达到了国际先进水平,为UO_2氢氟化制备UF_4工艺开创了一条新途径。     

降低二氧化铀氢氟化工艺中氟化氢过剩系数的研究

在流化床中,用三碳酸铀酰铵分解还原制得的UO_2,吸收氢氟化生产UF_4尾气中的HF,在UO_2转化率为60％、床层温度控制在300℃左右的情况下,吸收流化床排放尾气中HF浓度可小于7～8％(重量),即HF表观过剩系数已降至0％左右。因此,利用三碳酸铀酰铵分解还原生产的UO_2所具有的高氢氟化反应性,采用双级流化床串联气固逆流流动工艺流程,可以大大降低氢氟化工艺中HF过剩量。     

降低二氧化铀氢氟化工艺中氟化氢过剩系数的研究

在流化床中,用三碳酸铀酰铵分解还原制得的UO_2,吸收氢氟化生产UF_4尾气中的HF,在UO_2转化率为60%,床层温度控制在300℃左右的情况下,吸收流化床排放尾气中HF浓度可小于7～8%(重量),即HF表观过剩系数已降至0%左右。因此,利用三碳酸铀酰铵分解还原生产的UO_2所具有的高氢氟化反应性,采用双级流化床串联气固逆流流动工艺流程,可以大大降低氢氟化工艺中HF过剩量。     

UO_2氢氟化生产UF_4新型反应器的研究

根据ＵＯ＿２氢氟化反应的动力学特性，提出了一种用于氢氟化过程的新型反应器─—“７”型炉反应器，并进行了中试研究。结果表明，在保证产品ＵＦ＿４含量≥９３％的情况下，尾气ＨＦ浓度＜５％，达到了国际先进水平。     

二氧化铀氢氟化新工艺的探索

本文以一步法脱硝-还原UO_2氢氟化动力学数据为依据,结合反应器流动特性进行反应条件最佳化处理,提出了搅拌床(尾气段)-流化床(成品段)串接流程新工艺,并对搅拌床的操作工况进行了优化设计和实验研究。搅拌床热态模拟实验表明,UO_2的出口转化率可达47～50％,尾气HF浓度<5％,与流化床双床串接流程相比,其出口转化率与一级流化床基本相同,而尾气HF浓度获得了大幅度下降,因此是一种新颖而先进的工艺流程。     

降低UO_2氢氟化尾气HF浓度的新工艺

本文以一步法脱硝-还原UO_2氢氟化动力学数据为依据,结合反应器流动特性进行反应条件最佳化处理,提出了搅拌床(尾气段)—流化床(成品段)串接流程新工艺,并对搅拌床的操作工况进行了优化设计和实验研究。搅拌床热态模拟实验表明,UO_2的出口转化率可达47—50％,尾气HF浓度<5％,与流化床双床串接流程相比,其出口转化率与一级流化床基本相同,而尾气HF浓度获得了大幅度下降,达到了当前国际先进水平,因此不失为一种新颖而先进的工艺流程。     

热分析技术在核燃料加工中的某些应用

本文简明地叙述了 UF_4、UO_2F_2、UO_2(NO_3)_2、ADU、AUC、UO_3、UO_2 等铀化合物的热稳定性及其相变情况。说明热分析技术在核燃料加工中有着十分广泛的用途。     

氧化铀的反应性能——Ⅰ.一步脱硝法制得的二氧化铀

固体反应性能取决于固体的结构。本文研究一步法脱硝料(由硝酸铀酰水合物经过一步脱硝还原过程而制得)的结构和其反应性能的改进。研究表明,一步法脱硝料可能是一种由硬质小球组成的多孔性聚集体。对此种物料用氧化法进行活化,获得显著效果。未经处理的物料在500℃用无水HF反应90min,氢氟化转化率仅为68％。经过氧化活化处理并再还原成UO_2的物料,在430℃用40％HF反应35min,其氢氟化转化率可达到98％。后者的反应性能已接近分解料(由AUC进行分解还原而制得的UO_2)。     

UO2—HF—HCl—H2O体系中介稳溶液的研究

铀是基本的核燃料,是重要的能源资源,UF_4则是生产金属铀工艺中的重要化合物。湿法生产UF_4又是重要手段之一。但在工业上如何用水法生产合格的UF_4,有不少值得研究的问题,其中对湿法生产UF_4中生产工艺条件的控制是关键,因此必须深入了解和掌握UF_4的生成和结晶的平衡条件。本文研究了UO_2-HF-HCl-H_2O四元体系80℃相平衡,平衡75h,盐酸浓度150g/l载面中介稳溶液的性质,测定了它的区域,分解时间和组成的关系,找到了能够生成良好的UF_4晶体的条件和区域。     

二氧化铀氢氟化新工艺的探索

本文以一步法脱硝还原UO_2氢氟化动力学数据为依据,结合反应器流动特性进行反应条件最佳化处理,提出了搅拌床(尾气段)-流化床(成品段)串接流程新工艺,并对搅拌床的操作工况进行了优化设计和实验研究。搅拌床热态模拟实验表明,UO-2的出口转化率可达47～50％,尾气HF浓度<5％,与流化床双床串接流程相比,其出口转化率与一级流化床基本相同,而尾气HF浓度获得了大幅度下降,因此是一种新颖而先进的工艺流程。     

将UF_6转化为性质极好UO_2的新方法

【《美国核协会汇刊》1988年第56卷第9页报道】日本三菱金属公司的研究人员提出了用UF_6制备性能极好的UO_2的新方法。他们在介绍其新方法之前说,有几种将UF_6转化为UO_2粉末的湿式方法和干式方法,如重铀酸铵方法和一体化干式方法等,都已发展到了工业规模。虽然用常规方法制备的UO_2粉末,具有好的陶瓷性质,但是仍有加以改进的余地。为了提高核燃料的燃耗,需     

四氯化碳气相还原六氟化铀

在直径为0.08m立式玻璃反应器中,研究了用CCl_4还原UF_6以制备UF_4的过程。试验中把预热到约350℃的UF_6和CCl_4加入反应器,并保持塔壁约500℃,此反应几乎完全在气相中进行。增加反应物给料速率能目视到高温火焰,而且火焰亮度随反应物给料速率变化。维持CCl_4过量,UF_6可基本完全转化。该法被认为是一种适合连续转化低浓缩度UF_6的可行的工艺过程。     

四氯化碳气相还原六氟化铀

在直径为0.08m立式玻璃反应器中,研究了用CCl_4还原UF_6以制备UF_4的过程。试验中把预热到约350℃的UF_6和CCl_4加入反应器,并保持塔壁约500℃,此反应几乎完全在气相中进行。增加反应物给料速率能目视到高温火焰,而且火焰亮度随反应物给料速率变化。维持CCl_4过量,UF_6可基本完全转化。该法被认为是一种适合连续转化低浓缩度UF_6的可行的工艺过程。     

多孔挡板流化床反应器还原脫硝三氧化鈾

本文报道了在φ63×740mm多孔挡板流化床反应器中,用裂解氨还原脱硝UO_3制取UO_2的有关试验数据。其每立升有效床容积产率为2.9kgUO_2/h,是高效反应器之一。采用此种气固流化床反应器的实验研究方法,可大大减少热态试验工作量。此方法经验证在本体系中是可行的。对扩大规模的研究和工程应用有参考价值。     

氧化铀的反应性能Ⅰ.一步脱硝法制得的二氧化铀

固体反应性能取决于固体的结构。本文研究一步法脱硝料(由硝酸铀酰水合物经过一步脱硝还原过程而制得)的结构和其反应性能的改进。研究表明,一步法脱硝料可能是一种由硬质小球组成的多孔性聚集体。对此种物料用氧化法进行活化,获得显著效果。未经处理的物料在500℃用无水HF反应90min,氢氟化转化率仅为68%。经过氧化活化处理并再还原成UO_2的物料,在430℃用40%HF反应35min,其氢氟化转化率可达到98%。后者的反应性能已接近分解料(由AUC进行分解还原而制得的UO_2)。     

UO_2燃料芯块中氢和水份的研究

用质谱计研究了UO_2燃料芯块中的氢和水份。芯块中的含氢物主要是水份。而水份的来源有两个,一是UO_2芯块开口孔中残留的水;另一个是来自空气的吸附水。影响UO_2芯块水含量的主要因素是芯块的密度和空气的湿度。我们研究了93％TD～94％TD之间的UO_2芯块的等温干燥特性并给出了干燥UO_2芯块的适宜条件。     

新型氟化反应器设计及温度场模拟

氟化物挥发法是近年来乏燃料干法后处理研究领域最活跃的流程，它是利用氟化物挥发性的差异将大部分易挥发性氟化物与难挥发性氟化物进行分离的一种手段。为更好地开展乏燃料干法处理，本文根据氟化挥发法处理乏燃料的反应特性设计并加工了一种新型氟化反应器，该反应器主要由反应炉、料杯、顶升机构等组成。通过实验测定获得了新型氟化反应器的温度场数据，采用Fluent软件对氟化反应器温度场进行了模拟，同时以CeO₂为模拟料开展了投料量、氟气流量等条件实验。研究表明，通过设计底部气体预热室、中间设置烧结板、顶部设置沉降空腔，可有效提升氟气与物料的接触面积。氟化反应器温度场实验与计算结果表明，温度场计算结果与实验测试结果较吻合，预热区对气体温度预提升有非常重要的作用，主流道气体经预热区加热并通过烧结板后，气体温度分布区间逐渐缩小，烧结板能起到有效均匀布气的作用。模拟料实验结果表明，投料量大于50 g、氟气流量控制在50～60 L/h时，该类反应器具有较高的氟化转化率。     

在振动流化床反应器中还原三氧化铀

应用机械振动可以改善流态化品质,将振动流化床(VFB)作为气固催化、非催化反应器具有诱人的前景。以UO_３氢还原反应为体系,对VFB的空隙率等流体力学特性和反应器性能进行了研究。由于床层中没有大气泡生成,与普通流化床(CFB)相比,VFB具有更低的初始流化速度和更大的床层空隙率,而且流化稳定。在VFB中进行UO_３还原反应还表明,即使在流化气速较低时,VFB仍能最大限度消除外扩散对反应过程的影响。     

用干法把UF_6转化成UO_2的专利

【美国《核新闻》1985年4月号第68页报道】埃克森核子公司提出了一项专利申请书,其题目叫作“用干法把 UF_6转化成UO_2”。该公司说,其 UO_2产品不用粘结剂就能制成小球,不需要孔隙生成剂就能再现性地烧结到符合产品的技术要求,可制得具有所要求的 UO_2晶粒尺寸和孔隙分布的芯块。计划在位于西德林根的埃克森核公司的工厂安排该工艺的首次商业生产。     

四氯化碳及其混合氯化剂氯化二氧化铀制取四氯化铀的研究

通过对CCl_4氯化UO_2反应的气、固相温度变化规律的研究和反应器构型及其中物料堆装方式的改进,降低了U的挥发损失,使U直接收率不低于97％。 进一步研究发现,采用适宜CHCI_3浓度的CHCl_3-CCl_4混合氯化剂之后,大大降低了U的挥发损失,从而使U直接收率稳定在99％。产品中游离C含量低于100ppm。为氯化UO_2制取UCl_4,提高U直接收率,提出了新的方法。