DE2902607C2 - Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Handhabung von Uranhexafluorid - Google Patents
Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Handhabung von UranhexafluoridInfo
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Description
_.. -_r , , .„ .' „ , , D .. 2 BrF3+ 3 H2O- 2 (Br)+6 HF+ UO2 (V)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung 25 v
festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Handhabung Uranhexafluorid nach dem umgewandelt
Oberbegriff des Anspruches 1. Entstehendes Brom wird nach (IIIa,b) fluoriert
Oberbegriff des Anspruches 1. Entstehendes Brom wird nach (IIIa,b) fluoriert
In solchen Anlagen, insbesondere in Trenndüsenanla- Die vollständige Beseitigung der Ablagerungen er-
gen zur Anreicherung von Uran 235, können kostspieli- 30 folgt nach einer kurzen Inkubationszeit in oft spontaner
ge Betriebsstörungen durch solche Ablagerungen ent- Reaktion. Die entstehenden Produkte sind leichtflüch-
stehen. tig, kaum korrosiv und enthalten keine gefährlichen
Ein Verfahren der obengenannten Art ist aus der Stoffe.
DE-AS 25 04 840 bekannt Diese Methode läßt sich er- Bei Einsatz von JF7 als Fluorierungsmittel werden
folgreich anwenden, wenn die Ablagerungen nur aus 35 gleichzeitig niedere Uranfluoride (UF5, UF4, U2F9) ge-
Reduktionsprodukten des UF6, z.B. UFs.. U2F9 oder UF4 maß DE-AS 25 04 840 beseitigt Zur Beseitigung von
bestehen. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Hydroly- Ablagerungen, die aus Uranoxidfluoriden und niederen
seprodukten des UFe, z. B. Uranylfluorid, UO2F2 und Uranfluoriden bestehen, ist JF7 vorteilhaft als Fluorie-
seinen Hydraten, bleibt die Beseitigung der Ablagerun- rungsmittel einzusetzen. Bestehen die Ablagerungen
gen mit JF7 unvollständig. 40 vorwiegend aus Uranoxidfluoriden, kann auch elemen-
Weitere, verwendete Fluorierungsmittel sind aus der tarisches Fluor (F2) als Fluorlieferant dienen.
DE-AS 15 17 638 bekannt Die Reaktionsgeschwindigkeit des nach dieser VerAufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaf- fahrensweise erzeugten flüssigen BrFj-Films gegenüber fen, das in gleicher Weise wie die JF7-Methode (DE-AS den Ablagerungen ist um Größenordnungen höher, als 25 048 840) technisch einfach durchzuführen ist, Korro- 45 die von CIF3-GaS (DE-AS 15 17 638).
sionen an den Anlageteilen vermeidet, eine Explosions- Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß gefahr ausschließt, aber zusätzlich die Möglichkeit bie- eine Demontage der Anlage vermieden, die Reinigung tet, auch die Ablagerungen zu beseitigen..die aus Hydro- schneller durchgeführt werden kann, daß nur gasförmilyseprodukten des UF6 und anderen sauerstoffhaltigen ge Reaktionsprodukte entstehen, praktisch keine Kor-Uranverbindungen bestehen. 50 rosion an Anlageteilen auftritt und das Risiko der Arbei-
DE-AS 15 17 638 bekannt Die Reaktionsgeschwindigkeit des nach dieser VerAufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaf- fahrensweise erzeugten flüssigen BrFj-Films gegenüber fen, das in gleicher Weise wie die JF7-Methode (DE-AS den Ablagerungen ist um Größenordnungen höher, als 25 048 840) technisch einfach durchzuführen ist, Korro- 45 die von CIF3-GaS (DE-AS 15 17 638).
sionen an den Anlageteilen vermeidet, eine Explosions- Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß gefahr ausschließt, aber zusätzlich die Möglichkeit bie- eine Demontage der Anlage vermieden, die Reinigung tet, auch die Ablagerungen zu beseitigen..die aus Hydro- schneller durchgeführt werden kann, daß nur gasförmilyseprodukten des UF6 und anderen sauerstoffhaltigen ge Reaktionsprodukte entstehen, praktisch keine Kor-Uranverbindungen bestehen. 50 rosion an Anlageteilen auftritt und das Risiko der Arbei-
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Auf- ten mit Chlortrifluorid entfällt. Die Reinigungskosten
gäbe mit den Merkmalen des Anspruches 1. und die Kosten zur Beseitigung des anfallenden radio-
Durch die Fluorierung eines bromhaltigen Stoffes aktiven Abfalls sind jeweils auf ein Minimum bewird
in der Anlage Bromtrifluorid, BrF3, erzeugt, z. B. schränkt. Die uranhaltigen Ablagerungen werden in
„tn ,,,n D c , nc , - IC 55 gasförmiges UF6 überführt und damit können die Verlu-CF3Br
+ 2 JF7 - BrF3 + CF4 + 2 JF5 (Ia) ste an Kernbrennstoff sehr gering gehalten werden. Das
CF3Br + 2 F2 —► BrF3 + CF4 (Ib) Verfahren ist deshalb zur Entfernung von Uran aus still-
gelegten Anlagen und Maschinen des Kernbrennstoff-
Die Brom liefernde Verbindung sollte insbesondere kreislaufes besonders geeignet. Die gasförmigen Prounter
einem solchen Partialdruck eingesetzt werden, 60 dukte werden destillativ oder durch fraktioniertes Ausdaß
das gebildete Bromtrifluorid (BrF3) in flüssiger frieren getrennt. Zur vollständigen Entfernung von Ha-Form
vorliegt und die Anlagenwände befilmt. Flüssiges logenfluoriden aus Uranhexafluorid wird eine Behand-BrF3
reagiert mit Oxiden und Oxidfluoriden wesentlich lung mit Antimonpentafluorid, SbF5 vorgeschlagen,
rascher als gasförmiges BrF3 (Dampfdruck des BrF3: SbF5 überführt Halogenfluoride in nicht flüchtige Fluornur
7 Torr bei 200C) unter Sauerstoff eliminierung und 65 kationpolyfluorantimonate. UF6 zeigt dagegen keine
Bildung von Brom in »statu nascendi«: Reaktion mit SbF5.
Im folgenden werden einige Beispiele zur Erläute-
4 BrF3 liqu + 3 [UO2F2] 4 (Br) + 3 UF6 + 3 O2 (H) rung der Erfingung aufgeführt:
0,67 g entsprechend 2 m Mol. /9-UFs wurden durch
photochemische Zersetzung eines UFe-Hr-Gemisches
staubförmig auf die Wände eines l-l-Edelstahlgefäßes
mit Saphirfenster abgeschieden. Nach Entfernen des unzersetzten UF6-H2-Restes und des HF wird das so dargestellte
/2-UF5 etwa zur Hälfte mit feuchter Luft hydrolysiert.
10
2 [UF5] + 3 H2O [UO2F2 - H2O] + [UF4] + 4 HF
(IV)
Uranylfluoridhydrat und Urantetrafluorid.
15
Durch Einlassen von 30 Torr CFsBr, entsprechend
1,1 m Mol, und anschließendes Zumischen von 300 Torr JF3, entsprechend lim Mol, werden nach rund
10—30 Minuten sämtliche festen Ablagerungen in gasförmige Stoffe umgewandelt Der Chemismus dieser
Vernichtung von Ablagerungen erfolgt gemäß den Gleichungen, Ia, II, IHc und V. Zusätzlich findet eine Fluoriening
von UF4 und UF5 durch JF7 zu UFe statt (vergleiche
DE-AS 25 04 840). Nach Aufarbeitung des entstehenden Gasgemisches durch fraktioniertes Ausfrieren
und Behandlung mit SbFs zur Beseitigung von Halogenfluoridresten
wurde knapp 2 m Mol Uranhexafluorid isoliert
B e i s ρ i e 1 2a
Zu 70,4 g, entsprechend 0,2 Mol, UO2F2 wurden 6,85 g, entsprechend 0,05 Mof, BrF3 aufdestilliert und
anschließend mit 19 g (0,5 Mol) -F2 beaufschlagt Das Reaktionsgefäß
(Inhalt: 51) wurde wassergekühlt Nach 1 — 2 h war das feste UO2F2 verschwunden und es konnten
67 g, entsprechend 0,2 Mol, UF6 isoliert werden. Der
Chemismus der Beseitigung von UO2F2 läßt sich durch
die Gleichungen (II) und (HIb) representieren. Durch
Zusammenfassen von (II) und (HIb) gelangt man zur summarischen Reaktion:
[UO2F2] + 2 F2 BrF3 UF6 + 2 O2 (VII)
Die Reaktion (VII) verläuft durch die katalytische Wirkung des flüssigen BrF3 bereits bei Raumtemperatur
ab, während die Direktfluorierung des UO2F2 erst
oberhalb von 340° mit brauchbarer Geschwindigkeit gelingt
50
70,4 g, entsprechend 0,2 Mol UO2F2 wurden mit
7,45 g, entsprechend 0,05 Mol, CF3Br und anschließend mit 19 g, entsprechend 0,5 Mol, Fluor, F2 in einem 5-1-Reakticnsgefäß
beaufschlagt. Nach 1—2 h war das UO2F2 in flüchtiges UF6 (67 g, entsprechend 0,2 Mol)
überführt.
Die chemischen Vorgänge bei dieser Umsetzung werden durch die Gleichungen Ib, II und HIb wiedergegeben.
65
Claims (2)
1. Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. dert:
staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Hand- 5
staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Hand- 5
habung von Uranhexafluorid, bei dem man die AbIa- 4 (Br) + 6 JF7 — 4 BrF3 + 6 JF5 (IHa)
gerungen bei Raumtemperatur oder einer höheren
Temperatur durch Einwirken der Reaktionsproduk- 4 (Br) + 6 F2 —<■ 4 BrF3 (HIb)
te beseitigt, die beim Umwandeln des_Urans in den
sechswertigen Zustand mit einem Überschuß an 10 Das zurückgebildete BrF3 vermag nach (II) weiteres
Jodheptafluorid 0F7) als Fliiorierungsmittel gebildet UO2F2 in UF6 umzuwandeln. Eine wechselnde Menge
werden, dadurch gekennzeichnet, daß als BrF3 wird jedoch zu unwirksamen Brompentafluorid
zusätzliche Brom liefernde Verbindung entweder weiterfluoriert und somit diesem Kreislauf entzogen:
Trifluorbrommethan oder Difluoridbrommethan zugefügt wird. 15 BrF3 + IF7-BrF5 + JF5 (IVa)
Trifluorbrommethan oder Difluoridbrommethan zugefügt wird. 15 BrF3 + IF7-BrF5 + JF5 (IVa)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die zusätzliche Brom liefernde BrF3 + F2 —► BrFs (rVb)
Verbindung unter einem solchen Partialdruck einsetzt, daß das gebildete Bromtrifluorid in flüssiger Die Reaktionen (IVa) und (IVb) verlaufen in der Gas-Form
vorliegt. 20 phase nur sehr langsam ab.
Das Hydratwasser von UO2F2 und anderer Ablagerungen
wird nach
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DE19792902607 DE2902607C2 (de) | 1979-01-24 | 1979-01-24 | Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Handhabung von Uranhexafluorid |
NL8000087A NL8000087A (nl) | 1979-01-24 | 1980-01-08 | Werkwijze voor het verwijderen van vasthechtende res- pectievelijk stofvormige afzettingen in inrichtingen voor het behandelen van uraniumhexafluoride. |
AU54795/80A AU528516B2 (en) | 1979-01-24 | 1980-01-22 | Cleaning vf 6 equipment |
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FR8001414A FR2447589A1 (fr) | 1979-01-24 | 1980-01-23 | Procede pour eliminer des depots qui se forment dans des installations ou l'on manipule de l'hexafluorure d'uranium |
US06/114,506 US4311678A (en) | 1979-01-24 | 1980-01-23 | Method for removing uranium-containing deposits in uranium hexafluoride processing equipment |
BR8000465A BR8000465A (pt) | 1979-01-24 | 1980-01-23 | Processo para eliminacao de sedimentos pegajosos e/ou porosos em instalcoes para tratamento de hexafluoreto de uranio |
GB8002367A GB2042241B (en) | 1979-01-24 | 1980-01-24 | Method of removing deposits in uranium hexafluoride handling equipment |
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DE2902607A1 DE2902607A1 (de) | 1980-07-31 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE2902607C2 (de) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
DE2930911C2 (de) * | 1979-07-30 | 1986-10-23 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen zur Handhabung von Uranhexafluorid |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE631027A (de) * | 1962-04-18 | |||
DE2504840C3 (de) * | 1975-02-06 | 1979-04-19 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zur Beseitigung festhaftender bzw. staubförmiger Ablagerungen in Anlagen für die Handhabung von Uranhexafluorid |
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1979
- 1979-01-24 DE DE19792902607 patent/DE2902607C2/de not_active Expired
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---|---|
DE2902607A1 (de) | 1980-07-31 |
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