Uraaniheksafluoridi

Vaara H300, H330, H373, H411, H300 : Tappavaa nieltynä
H330 : Tappavaa hengitettynä
H373 : Saattaa vahingoittaa elimiä (luettelo kaikista kärsineistä elimistä, jos tiedossa) toistuvan altistumisen tai pitkäaikaisen altistumisen yhteydessä (Ilmoita altistumisreitti, jos on lopullisesti osoitettu, että mikään muu altistumisreitti ei
aiheuta vaara) H411 : Myrkyllistä vesieliöille, pitkäaikaisia haittavaikutuksia

Kuljetus

2978

YK-numero :
2978 : RADIOAKTIIVINEN MATERIAALI, URAANIHEKSFLUORIDI, ei halkeava tai halkeamiskelpoinen

Liittyvät yhdisteet

Muut kationit

Torium (IV)
Fluoriprotaktinium (V)
Fluori Neptunium (VI)
Fluori Plutonium (VI) Fluoridi

Muut anionit

Uraani (VI) kloridi

Muut yhdisteet

Uraani
trifluoridi uraani dista uraani
pentafluoride

SI- ja STP- yksiköt, ellei toisin mainita.

Uraaniheksafluoridia (UF 6 ) on yhdiste, jota käytetään menetelmässä uraanin rikastamiseen . Sen teollinen käyttö liittyy ydinpolttoainekiertoon (prosessi, joka tuottaa polttoainetta ydinreaktoreille ja ydinaseille ). Sen kemiallinen synteesi , joka tapahtuu uraanin uuttamisen jälkeen, antaa sitten panoksen rikastusprosessiin .

Ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Uraaniheksafluoridi on kiinteä huoneenlämmössä (~ 20 ° C ), se näkyy harmaina kiteinä normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa (CNTP).

Sen höyrynpaine saavuttaa yhden ilmakehän 56,4 ° C: ssa . Ilmassa avoimessa ympäristössä se sublimoituu peruuttamattomasti.
Sen nestemäinen faasi ilmenee sen kolmoispisteen , on 1,5 atm ja 64 ° C ( 337 K ).

Neutronidiffraktiota käytettiin määrittämään rakenteen UF 6 , VM 6 ja WF 6 77 K.

Kemialliset ominaisuudet

Uraanin aiheuttaman radioaktiivisuuden lisäksi se on erittäin myrkyllinen tuote, joka reagoi kiivaasti veden kanssa. Kosteassa atmosfäärissä tai veden läsnä ollessa, se muuttuu uraaninitraatti fluoridi (UO 2 F 2 ) ja fluorivetyhappoa (HF). Muutos on välitöntä ja väkivaltaista, ja siihen liittyy runsaasti läpinäkymättömiä, ärsyttäviä ja tukehtuvia HF-kaasuja.

Tuote on syövyttävää useimmille metalleille. Se reagoi heikosti alumiini , muodostaen ohuen kerroksen AlF 3 , joka sitten kestää korroosiota ( passivointi ).

Uraaniheksafluoridin on osoitettu olevan hapettimen ja Lewis-happoa , joka voi sitoutua fluoridi , esim. Reaktiolla kupari fluoridi kanssa Uraaniheksafluoridin asetonitriilissä uskotaan muodostavan Cu [UF 7 ] 2 · 5 MeCN.

Orgaanisia kationeja sisältävät polymeeriset uraani (VI) fluoridit on eristetty ja karakterisoitu röntgendiffraktiolla .

Muut uraanifluoridit

Uraanipentafluoridin (UF 5 ) ja diuranium nonafluoride (U 2 F 9 ) on tunnettu siitä, CJ Howard JC Taylor ja AB Waugh.

Uraanitrifluoridille on ominaista J. Laveissiere.

UH 4: n rakenteen ovat kuvanneet JH Levy, JC Taylor ja PW Wilson.

Kaikki muut uraanifluoridit ovat haihtumattomia kiinteitä aineita, jotka ovat koordinaatiopolymeerejä .

Teolliset sovellukset

Uraanin rikastus

Uraaniheksafluoridin käytetään kahdella tavalla uraanin rikastuksen, kaasun diffuusio ja ultrasentrifugointi , koska se on kolminkertainen piste on 64 ° C: ssa ja paineessa, joka on hieman suurempi kuin ilmakehän paine. . Lisäksi fluorilla on vain yksi luonnollinen stabiili isotooppi ( 19 F), joten UF 6: n isotomeerien molekyylimassat eroavat vain läsnä olevasta uraani- isotoopista : U-238 , U-235 tai U-234 .

Sen lisäksi, että uraaniheksafluoridia käytetään rikastuksessa , sitä on käytetty Tšekin tasavallassa kehitetyssä uudelleenkäsittelyprosessissa . Tässä prosessissa ydinpolttoaine : käytetty uraanioksidi käsitellään fluorilla fluoridiseoksen muodostamiseksi. Jälkimmäinen tislataan sitten erilaisten materiaalien erottamiseksi.

Muuntaminen uraanioksidiksi

Rikastamisen jälkeen uraaniheksafluoridi muutetaan uraanioksidiksi (UO 2 ) sen ydinsovelluksia varten.

Muuntaminen UO 2 voidaan tehdä kuivamenetelmällä (useimmiten) tai märkämenetelmällä.

Kuiva tapa

UF 6 höyrystetään kuumentamalla uunissa ja asetetaan ylikuumentuneen vesihöyryn läsnäollessa.
UF 6 hydrolysoituu UO 2 F 2 välillä 250 ° C ja 300 ° C : UF 6 + 2H 2 O ---> UO 2 F 2 + 4HF Dr - 113 kJ / mol
Sitten UO 2 F 2 -yhdiste pelkistetään vedyllä noin 700 - 800 ° C: ssa , jolloin muodostuu UO 2 jauheena: UO 2 F 2 + H 2 –––> UO 2 + 2HF + 14,2 kJ / mooli

Saanto on yli 99,5%.

Märkä tapa

Tämän prosessin haittana on tuottaa enemmän jätevesiä kuin kuivaprosessilla, jolla on suurempi ympäristövaikutus. Toisaalta joustavampaa sitä käytetään usein halkeamiskelpoisen materiaalin talteenottamiseen romusta ja jätteestä.

Vaiheet koostuvat hoidossa UF 6 vesihöyryä ja saada, peräkkäin, UO 2 F 2 , uraani, ammoniumsuolat diuranaatti, UO 3 ja UF 4 . Tässä prosessissa yhdistyvät liukeneminen typpiväliaineeseen, puhdistus liuottimella pulssipylväässä, ammoniakkisaostus ja pelkistys vedyssä.

Yhdysvallat
Yhdysvalloissa noin 95% tähän mennessä tuotetusta köyhdytetystä uraanista varastoidaan uraaniheksafluoridina UF 6 terästankkeihin avoimissa puistoissa lähellä rikastuslaitoksia. Kuhunkin säiliöön mahtuu jopa 12,7 tonnia UF 6: ta . Uraaniheksafluoridi viedään nestemäisessä muodossa säiliöön. Jäähdyttämisen jälkeen suurin osa nesteestä kiinteytyy viemään noin 60% säiliöstä, kun taas lopputilan vie heksafluoridi kaasumaisessa muodossa. Tämä kaasu reagoi säiliön sisäpinnan teräksen kanssa ja muodostaa suojakerroksen korroosiota vastaan.

560000 tonnia UF 6 Depleted säilytettiin vuonna 1993 ja 686 500 tonnia vuonna 2005 ja 57122 varastointisäiliöt Portsmouth on Ohiossa , Oak Ridge vuonna Tennesseessä , ja Paducah, Kentucky .

Tämä varastointi aiheuttaa ympäristö-, terveys- ja turvallisuusriskejä kemiallisen epävakaudensa vuoksi. Kun UF 6 joutuu kosketuksiin kostean ilman kanssa, se reagoi ilmassa olevan veden kanssa muodostaen UO 2 F 2: n (uranyylifluoridi) ja HF: n (fluorivety), jotka molemmat ovat hyvin liukoisia ja myrkyllisiä. Varastosäiliöt on tarkastettava säännöllisesti korroosion tai vuotojen varalta. Terässäiliön arvioitu käyttöikä mitataan vuosikymmeninä.

Yhdysvaltain hallitus on aloittanut UF 6: n muuttamisen kiinteäksi uraanioksidiksi pitkäaikaista varastointia varten. Tällainen koko UF 6 -varaston varastointi voi maksaa 15–450 miljoonaa dollaria .

Teollisuuden riskit

UF6 lähettää alfa-, beeta- ja gammasäteilyä. Altistuessaan vesihöyrylle UF 6 hajoaa fluorivetyhapoksi (HF) ja uranyylifluoridiksi (UO 2 F 2 ), jotka ovat erittäin myrkyllisiä.

Yhdysvalloissa on tapahtunut useita uraanifluoridionnettomuuksia. Nämä onnettomuudet aiheuttivat 2 kuolemaa vuonna 1944 ja yhden kuoleman vuonna 1986.

26. lokakuuta 2014, uraaniheksafluoridivuoto tapahtui Honeywellin uraaninjalostuslaitoksessa : 7 höyryn alla olevaa ihmistä sai palovammoja ja 7-10 muuta henkilöä alueella tai sen lähellä.

Huomautuksia ja viitteitä

URANIUM HEXAFLUORIDE , kansainvälisen kemikaaliturvallisuusohjelman käyttöturvallisuustiedote (t) , kuultu 9. toukokuuta 2009
laskettu molekyylimassa välillä " Atomic painot Elements 2007 " on www.chem.qmul.ac.uk .
" Eri kaasujen ominaisuudet ", osoitteessa flexwareinc.com (käytetty 12. huhtikuuta 2010 )
(in) David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC,2008, 89 th ed. , 2736 Sivumäärä ( ISBN 978-1-4200-6679-1 ) , s. 10-205
Merkintä "Uraanin yhdisteet" IFA: n (saksalainen työturvallisuudesta ja -terveydestä vastaava elin) kemikaalitietokantaan GESTIS ( saksa , englanti ), käyty 14. syyskuuta 2011 (vaaditaan JavaScriptiä)
(fi) JH Levy JC Taylor, AB Waugh, " Neutron jauhe rakenteellisiin tutkimuksiin UF 6 , VM 6 ja WF 6 77 K " , J. Fluor. Chem. , voi. 23,1983, s. 29-36 ( DOI 10.1016 / S0022-1139 (00) 81276-2 )
JC Taylor, PW Wilson, JW Kelly: „Fluoridien rakenteet. I. Poikkeamat ihanteellisesta symmetriasta kiteisen UF 6 : n rakenteessa : neutronidiffraktioanalyysi ”, Acta Cryst. , 1973 , B29 , s. 7–12; DOI : 10.1107 / S0567740873001895 .
(in) Berry JA Poole RT Prescott DWA Sharp, Winfield JM, " hapettavat ja fluoridi-ionin akseptori ominaisuuksia Uraaniheksafluoridin asetonitriilissä " , J. Chem. Soc. Dalton Trans. ,1976, s. 272 ( DOI 10.1039 / DT9760000272 )
(en) Walker SM, Halasyamani PS, Allen S, D O'Hare, " Molekyyleistä runkoihin : vaihteleva ulottuvuus UO 2 (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O / HF (vesipitoinen) / piperatsiinijärjestelmässä. Nollakokoisten (C 4 N 2 H 12 ) UO 2 F 4 3 H 2 O, yksidimensionaalisten (C 4 N 2 H 12 ) 2 U 2 F 12 H 2 O, kaksiulotteisten ( synteesit, rakenteet ja karakterisointi ) C 4 N 2 H 12 ) 2 (U 2 O 4 F 5 ) 4 · 11H 2 O, ja Kolmiulotteinen (C 4 N 2 H 12 ) U 2 O 4 F 6 ” , J. Am. Chem. Soc. , voi. 121,1999, s. 10513 ( DOI 10.1021 / ja992145f )
(en) Howard CJ, Taylor AD, AB Waugh, " Crystallographic parametrit α-UF 5 ja U- 2 F 9 mukaan monivaiheinen jalostus korkean resoluution neutroni jauhe data " , J. Solid State Chem. , voi. 45,1982, s. 396-398 ( DOI 10,1016 / 0022-4596 (82) 90185-2 )
(in) Laveissiere J, " Neutronidiffraktion soveltaminen UF 3 -uraanitrifluoridin kiderakenteen tutkimiseen " , Bulletin of the French Society of Mineralogy and Crystallography , Voi. 90,1967, s. 304–307
(en) Levy JH, Taylor JC, Wilson PW, " rakenne fluorideja. 17. ALFA-URAANIOKSIDITETRAFLUORIDIN NEUTRONI-DIFFAKTIOTUTKIMUS ” , J. Inorg. Nucl. Chem. , voi. 39,1977, s. 1989–1991
" rikastus ja Kaasudiffuusiokalvojen Process " ( arkisto • Wikiwix • archive.is • Google • Mitä tehdä? ) (Tutustuttavissa 1. s huhtikuu 2013 )
FAQ 16 - Kuinka paljon köyhdytettyä uraaniheksafluoridia on varastossa Yhdysvalloissa?
Asiakirjat
IEER: Science for Democratic Action Vuosikerta 5 nro 2
UKK 22 - Mitä tapahtuu Yhdysvalloissa varastoidulle uraaniheksafluoridille?
UKK 27 - Onko olemassa tällä hetkellä käytössä olevia loppusijoituslaitoksia, jotka hyväksyvät kaiken köyhdytetyn uraanioksidin, joka syntyisi muunnettaessa DOE: n köyhdytettyä UF6-varastoa?
(in) raportoivat erilaisista loukkaantumisista Metropoliksen ydinvoimalassa uraaniheksafluoridivuodon jälkeen - torstaina 30. lokakuuta 2014 - kirjoittanut Tony E. Rutherford, uutistoimittaja
UKK 30 - Onko uraaniheksafluoridilla ollut onnettomuuksia?
(in) uraaniheksafluoridi (UF 6 ) Jätteet, ominaisuudet, kuljetus ja varastointi Siperian kemiallisessa yhdistelmässä (Sibkhimkombinat) Tomsk , marraskuu 2005 - tutkimusyrityksen raportti antinukleaarisista suurista ja sidosryhmistä Greenpeace Internationalille

Bibliografia

Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C.Buck, Thomas E.Albrecht-Schmitt, Stephen F.Wolf : Uraani , julkaisussa: Lester R.Morss, Norman M.Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of Actinide and Transactinide Elements , Springer, Dordrecht 2006; ( ISBN 1-4020-3555-1 ) , s. 253–698; DOI : 10.1007 / 1-4020-3598-5_5 .
(en) Levy JH, ” Fluoridien rakenne. Osa XII. Uraaniheksafluoridin yksikiteinen neutronidiffraktiotutkimus 293 K: ssa ” , J. Chem. Soc. Dalton Trans. ,1976, s. 219 ( DOI 10.1039 / DT9760000219 ) x (xstal-rakenne)
(en) Olah GH, Welch J, ” Synteettiset menetelmät ja reaktiot. 46. Orgaanisten yhdisteiden hapetus uraaniheksafluoridilla halogeenialkaaniliuoksissa ” , J. Am. Chem. Soc. , voi. 100,1978, s. 5396 ( DOI 10.1021 / ja00485a024 ) x (CFC-yhdisteiden selektiivinen hapetin)