DE2504840B2 - Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen für die Handhabung von Uranhexafluorid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen für die Handhabung von Uranhexafluorid UF₆. In solchen Anlagen, insbesondere in Trenndüsenanlagen zur Anreicherung spaltbaren Kernbrennstoffmaterials, beispielsweise von ²³⁵UFb, können kostspielige Betriebsstörungen durch solche Ablagerungen entstehen.

Zur Enifernung der Ablagerungen wurden bisher die betroffenen Anlagenteile demontiert und danach mit wäßrigen Salzlösungen, denen u. U. Oxidationsmittel oder Säuren zugesetzt worden waren, behandelt. Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeitraubend und kostspielig und vergrößert die Mengen des anfallenden radioaktiven Abfalls. Aus der DT-AS 15 17 638 ist ein Verfahren zur Entfernung sämtlicher, die Anlagen verseuchender Uranverbindungen bekannt, das nicht mit der Aufbereitung übergroßer Badmengen verbunden ist. Bei diesem Verfahren wird die Anlage ebenfalls demontiert, die Bauteile mit einem Oxidationsmittel behandelt und mit einem Lösungsmittel gewaschen, das in kontinuierlichem Kreislauf zwischen den zu waschenden Bauteiler, einerseits und jeweils einer von mindestens zwei lonenaustauscherschichten andererseits geführt wird. Für die Überführung der die Bauteile verseuchenden Uranverbindungen in Verbindungen des 6wertigen Urans wird in dem Verfahren nach der DT-AS 15 17 638 entweder ein Zusatz von Chlortrifluorid, CIF3, verwendet, das bei einer Temperatur von mehr als 6O⁰C, *o vorzugsweise einer Temperatur zwischen 80° und 90° in Anwendung gebracht wird, oder ein Einblasen von komprimierter Luft in das Lösungsmittel zum Waschen der Bauteile. Als Lösungsmittel werden wäßrige Ammoniumoxalat- oder Aluminiumsulfat-Lösungen verwendet. Zwar reduziert die Verwendung von gasförmigem CIF3 die Ausfallzeit der Anlage, doch wirkt CIF3 selbst, wie auch seine Reaktionsprodukte, sehr aggressiv. Außerdem kann das Reaktionsprodukt Chlordioxid, CIO2, zu Explosionen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Ausfallzeiten einer Anlage für die Handhabung von UF₆ auf ein Minimum beschränkt. Das Verfahren soll in seiner technischen Durchführung einfach sein, Korrosionen an den Anlagematerialien weitestgehend vermeiden und eine Explosionsgefahr ausschließen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, daß die Ablagerungen mit Jodheptafluorid, JF7, bei Temperaturen von etwa 2O⁰C oder darüber behandelt werden.

Durch Einsatz von JF7 werden sämtliche festen Reduktionsprodukte des UFa, wie z. B. UF4, U1F9. U₄F.? und UF5, bereits bei Temperaturen von 0⁰C mit großer Reaktionsgeschwindigkeit in gasförmiges UF₆ zurückverwandelt. UF₄, UaFsund U₄Fn reagieren dabei mit JF7 zunächst sehr schnell zu /?-UF₅. Die Reaktion des UF-, mit JF7 verläuft etwas langsamer und ist damit der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Die Fluoperung niederer Uranfluoride erfolgt nach folgenden Gleichungen:

2[UF₄], + J F₇-2 [UF₅]_S+ IF₅
2[U₂Fa]₅-I- J F₇- 4 [UF₅],+ IF₅
2[UF₅],+ IF₇-2 UF₆ + JF₅

und bei Raumtemperatur innerhalb weniger Minuten. Das entstehende Jodpentafluorid JF₅ ist leicht flüchtig, kaum korrosiv und reagiert mit Wasser zu nicht störenden Produkten.

Vorläufige Messungen ergaben eine um mehrere Größenordnungen höhere Reaktivität des JF₇ gegenüber UF₅, im Vergleich mit CIF3.

Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß eine Demontage der Anlage vermieden, die Reinigung schneller durchgeführt werden kann, daß nur gasförmige Reaktionsprodukte entstehen, praktisch keine Korrosion an den Anlageteilen auftritt und ein Risiko in bezug auf Sicherheit der Anlage ausschließbar ist. Die Reinigungskosten und die Kosten für die Beseitigung des anfallenden radioaktiven Abfalls sind jeweils auf ein Minimum beschränkt.

Im folgenden werden einige Beispiele zur Erläuterung der Erfindung aufgeführt.

Beispiel 1

0,67 g, entsprechend 2 mMol /?-UF₅ wurden durch photochemische Zersetzung eines äquimolaren UF₆-Hr Gemisches staubförmig auf die Wände eines 1-1-Edelstahlgefäßes mit Saphirfenster abgeschieden. Nach Einlassen von Jodheptafluorid JF₇ bis zu einem Druck von 200 Torr, entsprechend 11 mMol, in das vorher evakuierte Gefäß bei Raumtemperatur konnte ein sofortiges Verschwinden des UF₅ beobachtet werden. Durch freigesetztes UF₆ stieg der Druck im Behälter um 37 Torr, entsprechend 2 mMol UF₆, an.

Beispiel 2

67 g, entsprechend 0,2 Mol UF₄ wurden mit 78 g, entsprechend 0,3 Mol JF₇ behandelt. Unter Wärmeentwicklung hatte sich nach einigen Minuten das grüne UF₄ über schwarzbraun zu grauem UF₅ verfärbt. Nach einer Stunde war das intermediär gebildete UF₅ quantitativ in UF₆überführt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen für die Handhabung von Uranhexafluorid, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerungen mit Jodheptafluorid bei Temperaturen von etwa 20⁰C oder darüber behandelt werden.

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