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天然铀转化工艺的比较与选择 曹忠和暑i，l≥．、，rH 中国核工业集团公司272厂科研中心 1霸畜 铀转化是指在核燃料生产及循环过程中铀及其化合物的化工转换过程。铀转化的内容包含天然铀、 浓缩铀和贫化铀及堆后燃料铀的转化过程，即铀化学浓缩物到二氧化铀、六氟化铀或金属铀的制备过程； 铀同位素分离后的高浓铀、低浓铀及贫化铀的六氟化铀还原制备四氟化铀、二氧化铀、金属铀或八氧化三 铀的过程；以及堆后料的铀化合物转化过程。其中天然铀的转化占有很大的比重和相当大的生产规模。 而在天然铀转化中，由于U】氏是用于铀同位素气体分离的唯一稳定的气态铀化合物原料，故将铀浓缩物 加工成UF6的铀转化生产便成为世界各国铀转化厂的重要生产过程。 铀转化的目的是生产军用或民用的核燃料。核燃料生产的发展和核燃料的循环路线密切相关。从核 工业的发展历史可以看出，核燃料的生产工艺和循环路线总是与核燃料的用途紧密相关的。本文仅就将 铀浓缩物加工成UF6的铀转化工艺的内容进行探讨，且其重点放在铀精制工艺的选择与比较。 1国内铃铀转化生产现状 1。1铀转化工艺技术的分类 国内外对铀的纯化和转化技术已进行了广泛而深入的研究。现在，世界上重要的工厂级UF6生产工艺及 上些实验室级研发的生产工艺主要有以下4种： (1)精制氟化法 所谓精制就是将天然铀浓缩物通过硝酸溶解、溶剂萃取、煅烧、氢氟化生成核纯级UF4产品。精制产 生的核纯级UF4通过氟化反应生产UF6。世界各国普遍采用此方法来生产核纯级UF6。各国结合具体 条件，在流程的各工序上有所差异，但是基本操作单元是相似的，主要是应用纯化厂提供的精制产品来氟 化加工。 (2)氟化物挥发法 氟化物挥发法是以水冶厂产品铀浓缩物为原料，在反应过程中不用液态原料，通过干法还原、氢氟化、 氟化制备出粗品UF6，通过UF6的精馏过程将杂质予以去除，最终得到核纯的UF6。 (3)弗鲁罗克斯法(FhJoroxProcess) 弗鲁罗克斯法也是一种干法制造UF6的方法。不过此种方法是通过氧来氧化UF4，得到UF6及其副 产品uchF2。uchF2再还原成UCh，用AHF氢氟化制备UF4。 美国橡树岭联合碳化物核子公司橡树岭国家实验室曾对这种方法进行了十分深入的研究。南非、法 国等也做过相关研究工作。 但是，在对此法进行工业可行性研究实验过程中，遇到了三个主要的技术问题：反应器严重腐蚀；床料 的烧结问题；UF6产率低。近些年来，许多国家已经中止了此法的研究工作。 (4)动燃法 “动燃法”是由日本动力堆核燃料开发事业团建成的UF6直接转化装置，由团体名称而得名“动燃 法”。该装置于1976年11月12日开始投入运行。“动燃法”实现了铀的湿法连续精制转化流程，确立了 从铀矿石到UF6及由此产生的浓缩铀的一系列技术。 工艺。 1．2铀精制及转化工艺流程 我们利用国际联机检索和手工检索两种手段，就1976年以来美国、英国、法国、加拿大、俄罗斯、印度、 韩国、澳大剩亚、巴基斯坦、巴西、西班牙、菲律宾、日本和阿根廷14个国家的铀转化厂的工艺情况进行了 调查，根据文献调查结果，我们绘制出美国、英国、法国、加拿大、俄罗斯等5国家有代表性的铀转化厂的原 则流程图。具体流程图列于附图l一5中，有关铀纯化工艺过程的一些基本参数附注图中。由于铀纯化与 45 转化密切相关，为了完整了解这些国家的铀加工情况，亦把铀转化的参数在图中标出，以便更加清楚地了 感其镳纯化和转化的衔接情况。瘦当掺出的是，国外近十年来铀转化生产工艺处于相对稳定的状态，一些 新技术、新设备还处于实验室研制阶段。 我国现有的天然铀纯化工艺，采用的是精制氟化法(砸3P萃取纯化)的工艺路线。从黄饼开始，经硝 7FBP萃取一步纯化，就町得到核电级纯的硝酸铀酰反萃取液，显现出该流程极强的纯化能力。天然铀的 转化工艺采用的是以核电纯的u02为原料，经干法氢氟化、氟化转化为离心分离所需UF6。 2精制氟化法与氯化物挥发法的比较 2．1总傣比较 (i)精制氟化法的特点 D纯化作业集中，TBP萃取纯化…步脱除了影响还原、氢氟化和氟化工序操作、铀转化率、产品质量 的垒嚣杂质。， 2)纯俄效率商，产品loT6的质量符合扩散厂对UF6的质量要求。