DE69502001T2

DE69502001T2 - Herstellung von uranoxid

Info

Publication number: DE69502001T2
Application number: DE69502001T
Authority: DE
Inventors: Robert Carter; Jon Semeraz
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2015-06-03
Also published as: JPH09504113A; DE69502001D1; ES2117429T3; ZA954605B; EP0712380A1; EP0712380B1; GB9411096D0; US5723100A; KR960703806A; WO1995033689A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Uranoxiden, insbesondere die Herstellung von Urandioxid (UO&sub2;).
Die Herstellung von UO&sub2;-Pulver keramischer Qualität ist ein bedeutsamer Teil des nuklearen Brennstoffkreislaufes. UO&sub2; keramischer Qualität wird schon seit vielen Jahren mittels vielfältiger Verfahren hergestellt.
Eine Anzahl bekannter Verfahren zur Herstellung von UO&sub2;- keramischer Qualität findet unter Verwendung von Fluidbettreaktoren und anderen Reaktionsbehältern statt, die in Reihe zur Umsetzung von Uranhexafluorid (UF&sub6;) nacheinander zu Uranylfluorid (UO&sub2;F&sub2;) und anschließend des UO&sub2;F&sub2; in UO&sub2; miteinander verbunden. Bei diesen Verfahren werden die Reaktionspartner und Produkte nacheinander von einem Gefäß zum anderen auf Basis eines einzigen Durchlaufs durchgeleitet. Derartige Verfahren sind in den Patentschriften GB 1280865, GB 1281508, GB 1536239 und EP 0230087A beschrieben.
Bei einem besonders erfolgreichen Verfahren zur Herstellung von UO&sub2; keramischer Qualität wird das UF&sub6; direkt in UO&sub2; mittels der Reaktion mit einem gasförmigen Gemisch aus Dampf und Wasserstoff in einem einstufigen Brennofenverfahren umgesetzt. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein tonnenförmiger Behälter vom Brennofentyp unter Rotieren und Neigung eingesetzt. Eine Einlaßkammer mit einer Filtereintragsvorrichtung ist mit dem oberen Ende (Ende mit Gasauslaß) des tonnenförmigen Brennofenbehälters verbunden, wobei diese Einlaßkammer den ersten Bereich des Einfachprozeßbehälters bildet. Der tonnenförmige Behälter des Brennofens bildet den zweiten Bereich des Reaktionsgefäßes Der Brennofen wird mit einem Gegenstromdurchsatz Gas/Feststoffe betrieben.
Das UF&sub6; wird zerstäubt und in die Einlaßkammer eindosiert, wo dessen Reaktion mit dem Dampf strahlförmig in einer Zone in dem untersten Bereich der Filtereintragsvorrichtung am Gasauslaßende des Brennofens stattfindet. Die Reaktion des UF&sub6; und der Dampf führt zur Gewinnung eines festen Zwischenprodukts aus UO&sub2;F&sub2;, das in den Brennofen über eine Rollenbeschickung befördert wird. Das UO&sub2;F&sub2; wird durch einen gegenläufigen Strom aus Dampf und Wasserstoff in dem Brennofen pyrohydrolysiert und reduziert, sodann in das untere Ende (Pulveraustragsende) des tonnenförmigen Brennofenbehälters zur Bildung von UO&sub2;-Pulver keramischer Qualität eingeleitet, das aus dem unteren Ende des Brennofens ausgetragen wird.
Die erforderliche Produktqualität wird durch Steuerung der Brennofentemperatur in drei Temperaturzonen in Richtung eines geeigneten Profils im Bereich von 500 ºC bis 800 ºC erzielt. Das UO&sub2;-Pulver, das durch das Verfahren herstellbar ist, weist in typischer Weise ein Verhältnis von Sauerstoff zu Uran (O/U) von etwa 2,05, eine mittlere spezifische Oberfläche (SSA) von annäherungsweise 2,7 m²/g, sowie einen Grad an Fluorverunreinigungen von etwa 25 ppm auf Basis des Urangewichts auf.
Selbst bei einem erfolgreichen Verfahren kann, wie es sich bei dem vorstehend beschriebenen handelt, gelegentlich eine kleine Menge von UO&sub2;-Produkt außerhalb des gewünschten Spezifikationsbereichs liegen. Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß die Werte außerhalb der UO&sub2;-Spezifikation öfter einen höheren Fluoridgehalt im Vergleich zu dem annehmbaren Gehalt und ein höheres O/U-Verhältnis aufweisen, als akzeptiert werden kann. Diese Verunreinigung legt für gewöhnlich in Form von Uranylfluorid (UO&sub2;F&sub2;) vor, wobei ein derartiges Produkt als "UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil" bezeichnet wird.
Bei einem vorgeschriebenen Verfahren kann jeglicher Wert außerhalb der Spezifikation des Produkts oft einen signifikanten Kostenfaktor ohne Gewinn darstellen, so daß eine Verminderung dieser Unkosten wünschenswert ist.
Ein bekanntes Verfahren zur Rückführung von Produktanteilen außerhalb der Spezifikation von UO&sub2; in dem Umwandlungsprozeß von UF&sub6; wird in der Patentschrift EP 0148707A beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das Material außerhalb der Spezifikation für UO&sub2; in eine Umwandlungsapparatur für UF&sub6; vom Brennofentyp gleichzeitig mit der Einspeisung von UF&sub6; in die Apparatur zur Herstellung von "frischem" UO&sub2; zurückgeleitet. Ein derartiges Verfahren macht eine äußerst genaue Kontrolle der Betriebsparameter notwendig und schließt eine sorgfältige Einstellung der Eintragsmengen der Reaktionspartner zum Erhalt eines konstanten Austrags aus dem Reaktionsbehälter ein. Ein Nachteil eines derartigen Betriebs ist die Tatsache, daß die Rückführung des Materials außerhalb der Produktspezifikation eine Störung der hauptsächlichen Umwandlungsreaktion des UF&sub6; zur Folge haben könnte, und so zur Produktion weiteren Materials außerhalb der Produktspezifikation beiträgt. Ein zusätzlicher Nachteil stellt die Verwendung von Rollenförderern außerhalb des Reaktionsbehälters zum Transportieren des rückzuführenden Materials in das Reaktionsgefäß dar, was zu Betriebsproblemen einschließlich Bedarfs an erhöhter Instandhaltung führen kann.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Uranoxid zur Verfügung gestellt, bei dem das UF&sub6; mittels einer Dampfreaktion in UO&sub2;F&sub2; in einem ersten Schritt und durch eine weitere Reaktion von UO&sub2;F&sub2; mit Dampf und/oder Wasserstoff in einem zweiten Schritt zur Herstellung von Uranoxid umgewandelt, wobei dieses Verfahren in einer Apparatur zur Ausführung gelangt, die einen einzelnen Brennofenbehälter mit einem ersten Bereich mit jeweils einem Einlaß für UF&sub6; und Dampf umfaßt, wobei das Verfahren die weiteren Schritte der Analyse des produzierten Uranoxids zur Bestimmung der Menge von anwesendem Fluorid und dem Verhältnis von Sauerstoff zu Uran (O/U) mit einschließt, und zwar in den Fällen, bei denen die vorhandene Menge an Fluorid in einem unannehmbar hohen Bereich liegt, und das Verfahren die Maßnahme mit umfaßt, das Uranoxid in den zweiten Bereich zur Gewinnung von Uranoxid mit einem niedrigeren Fluoridgehalt und einem niedrigeren Verhältnis von Sauerstoff und Uran zurückzuleiten und bei dem dieses Uranoxid mit einem unannehmbaren hohen Gehalt an Fluorid in den ersten Bereich des Behälters bei Abwesenheit jeglicher UF&sub2;- oder Dampfzufuhr eingeleitet wird, und mittels einer Fördereinrichtung direkt in den zweiten Behälterbereich befördert wird.
Dieses Uranoxid kann in Form von Urandioxid vorliegen.
Vorzugsweise kann das Produkt aus der Umwandlung des UF&sub6; aus dem Behälter in Chargen unter Verwendung geeigneter Gefäße, wie zum Beispiel Trommeln, aufgefangen werden.
Gewünschtenfalls kann jede Produktcharge, die aus dem Behälter zusammengetragen wurde, auf dessen Fluorgehalt und das O/U-Verhältnis auf der Grundlage von standardisierten analytischen Vorrichtungen zur Identifizierung von Chargen, die einen unannehmbar hohen Fluoridgehalt und ein unannehmbar hohes O/U-Verhältnis aufweisen, quantitativ untersucht werden.
Vorteilhafterweise können Produktchargen mit einem unannehmbar hohen Fluoridgehalt und O/U-Verhältnis in den Brennofenbehälter zurückgeleitet werden, wobei der Behälter zuvor in geeigneter Weise an die Zurückleitung des Produkts mit hohem Fluoridgehalt in entsprechender Weise umgebaut wurde, beispielsweise durch die Demontage des jeweiligen Auslasses für UF&sub6; und Dampf, die für den ersten Schritt in dem vorstehend erwähnten Umwandlungsprozeß an sich benötigt werden.
Günstigerweise läßt sich das Produkt mit einem hohen Gehalt an Fluorid und O/U-Verhältnis in den ersten Bereich des Behälters aus einer Pulvertransportlinie unter Verwendung eines inerten Trägergases, wie zum Beispiel Stickstoff, zurückleiten.
Das außerhalb den Spezifikationsanforderungen liegende Produkt läßt sich in die Transportlinie mittels eines parallelen Einleitungssystems, das zwei Einspeiseeintragsvorrichtungen umfassen kann, einleiten.
Günstigerweise läßt sich das Produkt mit einem hohen Fluoridgehalt und O/U-Verhältnis aus dem ersten Behälterbereich in den zweiten Bereich mittels einer Rotationsrollenvorrichtung transportieren.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung lassen sich Produktchargen mit einem unannehmbar hohen Fluoridgehalt und O/U- Verhältnis in den Brennofenbehälter ohne vorherige Demontage des jeweiligen Auslasses für UF&sub6; und Dampf zurückleiten, und zwar mittels einer geeigneten Anordnung zum Pulvereintrag, die einen Schneckenförderer oder eine andere Vorrichtung einschließen kann, die in der Fachwelt, die mit dem Umgang von Pulvern vertraut ist, wohlbekannt sind.
In überraschender und vorteilhafter Weise hat sich herausgestellt, daß UO&sub2; mit einem unannehmbar hohen Fluoridgehalt und O/U-Verhältnis, das dergestalt beschaffen ist, daß es sich von Zeit zu Zeit in einem einfachen einstufigen Brennofenverfahren zur direkten Umwandlung von UF&sub6; in UO&sub2; keramischer Qualität herstellen läßt, zu einem derartigen Brennofen rückgeleitet und entfluoriert werden kann, um so ein Produkt mit einem annehmbar niedrigen Fluoridgehalt und O/U-Verhältnis sowie einer vernachlässigbaren Veränderung hinsichtlich der spezifischen Oberfläche zu ergeben. Die Auswirkungen dabei sind eine Verminderung der Gesamtbetriebskosten des besagten einstufigen Brennofenprozesses mittels Rückführung jeglichen Produkts, das außerhalb der erforderlichen Spezifikation liegt und einen unannehmbar hohen Fluoridgehalt sowie ein unannehmbar hohes O/U-Verhältnis aufweist, um so bei der Rückführung in den Brennofenbehälter ein Produkt mit den entsprechenden Qualitätsanforderungen zu gewinnen. Das zurückgeleitete Produkt zeigt annehmbare Sintereigenschaften zur Verwendung bei der Herstellung von nuklearen Brennstoffpellets.
Ein weiterer Vorteil der Rückführung von UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil zurück durch den vorstehend erwähnten Brennofenbehälter ist der, daß dadurch die Notwendigkeit für kostenaufwendige Ofeninstandsetzungsarbeiten oder eine Naßchemieproduktionsanlage vermieden wird. Deshalb wird auch der Bedarf für eine getrennte Rückgewinnungsanlage für UO&sub2;-Material außerhalb der Spezifikation umgangen.
Im Vergleich zu dem Rückführungsprozeß des Standes der Technik läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei niedrigeren Kapitaleinsatzkosten unter Verwendung einer relativ weniger komplizierten Ausrüstung ausführen. Beispielsweise wird der Austrag des Materials der erforderlichen Spezifikation durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung unter Verwendung von Vakuum- und Gastransportsystemen für die Produktförderung vereinfacht, wodurch die Stütze auf Schneckenförderer, was sich häufig beim Betrieb als problematisch erweist, entfällt. Durch die Rückführung des außerhalb der Spezifikation liegenden Materials in den Reaktionsbehälter in dem Moment, wo der jeweilige Eintrag von UF&sub6; und Dampf in den ersten Behälterbereich unterbrochen ist, wird die Steuerung des Rückleitungsprozesses vereinfacht; trotzdem unterliegt die hauptsächliche Umwandlung der UF&sub6;-Reaktion dabei keinen Störungen.
Im folgenden werden erfindungsgemäße Ausgestaltungen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin
die Abbildung 1 eine frontale Diagrammaufsicht eines Teils der Entfluorierungsapparatur für UO&sub2; mit einem hohen Fluoridgehalt darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Abbildung 1 wird eine Apparatur 10 für die Entfluorierung von UO&sub2;-Pulver mit hohem Fluoridgehalt mit einem Prozeßbehälter 12 dargestellt. Der Prozeßbehälter 12 weist zwei Bereiche auf: eine Einlaßkammer 14 mit einer Filtereintragsvorrichtung (die Filter sind nicht dargestellt), welche den ersten Bereich bildet, und einen geneigten Rotationstonnenbehälter vom Brennofentyp 16, der den zweiten Bereich bildet, sowie das obere Ende (Einlaßende) des Brennofenbehälters 16, der mit der Einlaßkammer 14 verbunden ist. Der Brennofenbehälter 16 wird von drei Zonenheizbehältern 18 (zwei davon sind dargestellt) umgeben. Das untere Ende (Austragsende) des Brennofens 16 (nicht dargestellt) weist jeweils einen Einlaß für Wasserstoff und hochgespannten Dampf sowie einen Auslaß für das verarbeitete Pulver auf. Ein Rotationsrollenförderer 20 ist am untersten Ende des Einlaßgehäuses 14 angeordnet.
Das Einlaßgehäuse 14 ist mit dem einen Ende der Transportleitung 22 verbunden, wobei die Leitung 22 mit ihrem anderen Ende mit einer Stickstoffgasquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Stickstoffdruck in der Transportleitung 22 beträgt 1 bar. Beide UO&sub2;-Eintragsvorrichtungen 24, 26 sind mit der Transportleitung 22 verbunden und an Punkten angeordnet, die sich zwischen der Stickstoffquelle und dem Einlaßgehäuse 14 befinden. Die Transportleitung 22 weist eine Anordnung auf, bei der sich ein Isolierkugelventil 23 dicht an dem Einlaßgehäuse 14 befindet, wobei zwischen dem Kugelventil 23 und dem Gehäuse 14 eine Stickstoffspülgasleitung 25 angeordnet ist.
Die Eintragsvorrichtung 24 ist mit einer Quelle 28 für UO&sub2; mit hohem Fluoridgehalt über die Leitung 32 verbunden. Das Auslaßende 36 der Eintragsvorrichtung 24 ist mit einem Förderer 40 verbunden, der seinerseits mit einem Reduzierstück 48 über das Kugelventil 44 verbunden ist. Das Reduzierstück 48 ist mit der Transportlinie 22 verbunden. Die Eintragsvorrichtung 24 ist mit einer Quelle (nicht dargestellt) für Stickstoffspülgas bei einem Druck von 1 bar über die Leitungen 52 und 54 verbunden, die ihrerseits den Zutritt des Spülgases in den jeweiligen Bereich des obersten und untersten Endes der Eintragsvorrichtung 24 ermöglichen. Auf dem obersten Ende der Eintragsvorrichtung 24 ist ein Paar Kohlenstofffilter 60 angeordnet. Das gefilterte Gas verläßt die Eintragsvorrichtung 24 über die Filter 60 und Leitungen 64, die ihrerseits mit einer Extraktionsleitung 68 verbunden sind.
Der Beschickungstrichter 26 ist mit einem Behälter 30 für Ausgangsmaterial aus UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil über die Leitung 34 verbunden. Das Austragsende 38 der Beschickungseinrichtung 26 ist mit einem Förderer 42 verbunden, der seinerseits mit einem Reduzierstück 50 über ein Kugelventil 46 verbunden ist. Das Reduzierstück so ist mit der Förderleitung 22 verbunden. Die Beschickungseinrichtung 26 ist mit einer Einspeisevorrichtung (nicht dargestellt) für Stickstoff zum Spülen bei einem Druck von 1 bar über die Leitungen 56 und 58 verbunden, die jeweils den Zutritt des Spülgases in das oberste Ende und den untersten Bereich der Beschickungseinrichtung 26 gestattet. Ein Paar Kohlenstofffilter 62 sind am obersten Ende der Beschickungseinrichtung 26 angeordnet. Über die Filter 62 und die Leitungen 66, die mit der Extraktionsleitung 68 verbunden sind, entweicht das gefilterte Gas.
Beim Betrieb der Apparatur 10 wird die Beschickungseinrichtung 24 für die Zufuhr anfänglich mit dem UO&sub2;-Pulver mit hohem Fluoridanteil gefüllt. Das Pulver wird aus dem Austragsende 36 der Beschickungseinrichtung 24 über den Förderer 40 zu der Förderleitung 22 über das offene Kugelventil 44 und das Reduzierstück 48 zugeführt. In der Förderleitung 22 wird das Pulver zu dem Einlaßgehäuse 14 mittels 1 bar Stickstoffgaszufluß aus der Zuleitungseinrichtung für Stickstoffgas befördert. Das Pulver wird durch das Unterbrecher-Kugelventil 23 geführt und direkt in den Spindelförderer 20 im Einlaßgehäuse 14 eingebracht. Der Spindelförderer 20 entläßt das UO&sub2; Pulver in das obere Ende (Einlaßende) des Brennofenbehälters 16. Sobald der Brennofenbehälter 16 in Rotation gebracht ist, wird das Pulver zu dem Austragsende des Brennofens 16 bewegt und mit der Gegenstrom-Einspeisung aus Wasserstoff und überspanntem Dampf in Berührung gebracht, was durch deren jeweilige Einlaßöffnungen am Austragsende des Brennofens 16 ermöglicht wird. Die Temperatur des Brennofens 16 wird in drei Zonen (d.h. Eintragszone, Mittelzone und Austragszone) im Bereich von 450 ºC bis 800 ºC mittels der drei Zonenheizvorrichtungen gesteuert. Das UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil wird in dem Gegenstrom-Gasfluß entsprechend den folgenden Reaktionen entfluorisiert:
Das entfluorierte UO&sub2;-Pulver wird an dem unteren Ende des Brennofens 16 ausgetragen.
Bei dem Verfahren werden Abgase produziert, die aus einem Überschuß an Wasserstoff, Stickstoff als Trägergas, Fluorwasserstoffgas und Dampf bestehen. Diese Gase werden über ein Filtersystem (nicht dargestellt), das in dem mit Filter ausgestattetem Beschickungstrichter 14 zum Entfernen von mitgerissenem UO&sub2; eingebaut ist, gefiltert. Der Fluorwasserstoff wird in einem geeigneten Naßabscheider, wie beispielsweise in einem kaustischen Naßabscheider, entfernt, wobei die übrigen Gase in die Atmosphäre über eine Flammenrückschlagsicherung abgegeben werden.
Sobald UO&sub2; mit einem hohen Fluoridanteil in den Reaktionsbehälter 12 aus dem Beschickungstrichter 24 zugeführt wird, füllt sich der Beschickungstrichter 26 mit UO&sub2; mit einem hohen Fluoridanteil aus dem Behälter 30 für Ausgangsmaterial über die Leitung 34. Das Kugelventil 46 befindet sich in geschlossener Stellung zum Abriegeln des Beschickungstrichters 26 von der Förderleitung 22. In dem Moment, wo sich die Beschickungsrichtung 24 leert, wird das Ventil 44 geschlossen und das Ventil 46 geöffnet, so daß das Pulver in den Reaktionsbehälter 12 aus dem Beschickungstrichter 26 eintreten kann. Der Beschickungstrichter 24 wird dann wiederum mit weiterem UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil aus dem Vorratsbehälter 28 über die Leitung 32 befüllt. Auf diese Weise läßt sich unter Benutzung der beiden Beschickungstrichter 24 und 26 das Verfahren entweder chargenweise oder im kontinuierlichen Betrieb durchführen.
Bei einem alternativen System (nicht dargestellt) zur Entfluorierung von UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil läßt sich ein Einstufenbrennofen des Typs zum Einsatz bringen, wie er auch für die direkte Umwandlung von UF&sub6; in UO&sub2; keramischer Qualität verwendet wird. Bei diesem vorstehend beschriebenen Brennofentyp ist ein UF&sub6;- und Dampfstrahlsystem in der Einlaßkammer vorhanden, obwohl die Einleitung von UF&sub6; und Dampf abgestellt ist, so daß infolgedessen eine alternative Anordnung für den Eintrag von UO&sub2;-Pulver mit hohem Fluoridanteil in den Brennofen notwendig ist. Ein geeignetes Pulvereintragssystem kann einen Schneckenförderer zum direkten Transport des UO&sub2; mit hohem Fluoridanteil in den Brennofenbehälter mit einschließen.
Spezielle Beispiele der Verwendung der Apparatur 10 gemäß Darstellung in der Abbildung sind wie folgt:

BEISPIEL 1

In der vorstehend beschriebenen Weise wurde das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte UO&sub2;-Pulver mit einem Fluoridgehalt von 9000 ppm in den Reaktionsbehälter 12 eingetragen. Die Stickstoffdurchflußrate in der Förderleitung 22 betrug 15 m³/h, was einer durchschnittlichen Pulvereintragsrate von 18,1 kg/h entspricht. Die Rotationsgeschwindigkeit des Brennofens 16 wurde bei 5 Upm (Umdrehungen pro Minute) aufrechterhalten, wobei das Temperaturprofil des Brennofenbehälters so beschaffen war, daß die jeweilige Temperatur der Eintragszone, der mittigen Zone und der Austragszone im Bereich von 500 ºC bis 800 ºC lagen. In das Austragsende des Brennofens wurde Dampf bei einer Einströmrate von 15 kg/h eingeleitet, wobei der Wasserstoff in ähnlicher Weise bei einer Einströmrate von 9,0 m³/h eingeleitet wurde. Das entfluorierte UO&sub2;-Pulver wurde aus dem Austragsende des Ofens in Chargen von annäherungsweise 25 kg aufgefangen und auf ihren Fluoridgehalt hin analysiert, und zwar die spezifische Oberfläche (SSA) und das Verhältnis Sauerstoff/Uran (O/U). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wie folgt zusammengefaßt. Tabelle 1
In der Tabelle 1 entsprechen SSA und das Verhältnis O/U den vorstehenden Definitionen.

BEISPIEL 2

UO&sub2;-Pulver mit einem Fluoridgehalt von 2700 ppm wurde in den Reaktionsbehälter wie zuvor mit einer durchschnittlichen Pulvereintragsrate von 19,0 kg/h eingetragen. Der Wasserstoff wurde an das Austragsende des Brennofens mit einer Einströmrate von 6 m³/h eingeleitet. Alle übrigen Bedingungen waren mit jenen des Beispiels 1 identisch. Die Chargen des ausgetragenen UO&sub2;-Pulvers wurden wie zuvor analysiert, wobei die Ergebnisse in der Tabelle 2 wie folgt zusammengefaßt sind: Tabelle 2
In der Tabelle 1 entsprechen SSA (spezifische Oberfläche) und das Verhältnis O/U den vorstehenden Definitionen.

BEISPIEL 3

UO&sub2;-Pulver mit einem Fluoridgehalt von 750 ppm wurde in den Reaktionsbehälter wie zuvor mit einer durchschnittlichen Pulvereintragsrate von 19,9 kg/h eingetragen. Das Profil der Brennofentemperatur war mit jenem gemäß Beispiel 1 identisch, wobei auch alle übrigen Bedingungen mit jenen gemäß Beispiel 2 identisch waren. Die Ergebnisse der Analyse des ausgetragenen UO&sub2;-Pulvers sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3
In der Tabelle 3 sind die spezifische Oberfläche (SSA) und das Verhältnis O/U dieselben wie in der Tabelle 1.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 3 zeigen, daß UO&sub2; mit einem hohen Anteil an Fluorid, wie es beispielsweise von Zeit zu Zeit in einem Einstufen-Brennofenverfahren zur direkten Umwandlung von UO&sub6; in UO&sub2; keramischer Qualität produziert werden kann, sich in einen derartigen Brennofen zurückbefördem und entfluorieren läßt, um auf diese Weise ein Produkt mit einem niedrigen Fluoridgehalt und einem annehmbaren Verhältnis von Sauerstoff zu Uran bei einer vernachlässigbaren Veränderung hinsichtlich der spezifischen Oberfläche zu ergeben. Weitere Versuche haben gezeigt, daß das entfluorierte UO&sub2;Pulver annehmbare Sintereigenschaften zur Verwendung bei der Herstellung von nuklearen Brennstoffpellets aufweist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Uranoxid, bei dem UF&sub6; durch Dampfreaktion zu UO&sub2;F&sub2; in einem ersten Schritt und durch eine weitere Reaktion des UO&sub2;F&sub2; mit Dampf und/oder Wasserstoff in einem zweiten Schritt zur Herstellung eines Uranoxids umgesetzt wird, wobei das Verfahren in einer Apparatur durchgeführt wird, die einen einzigen Brennofenbehälter mit einem ersten Bereich und einem jeweiligen Einlaß für UF&sub6; und Dampf umfaßt, worin die erste Stufe ausgeführt werden kann, sowie einen zweiten Bereich, worin sich die zweite Stufe ausführen läßt, wobei dieses Verfahren die weiteren Schritte der Analyse des produzierten Uranoxids zur Bestimmung der vorhandenen Menge an Fluorid und dessen Verhältnis Sauerstoff zu Uran (O/U) mit einschließt, und wobei in dem Falle, daß der Pegel des vorhandenen Fluorids unannehmbar hoch ist, das Uranoxid sich in diesen zweiten Bereich zur Herstellung eines Uranoxids mit einem geringeren Gehalt an Fluorid und einem niedrigeren Verhältnis Sauerstoff zu Uran zurückgeführt wird und wobei dieses Uranoxid mit einem unannehmbar hohen Fluoridgehalt in den ersten Behälterbereich in Abwesenheit jeglichen eingeleiteten UF&sub6; oder Dampf eingetragen wird, und mittels Fördervorrichtungen direkt in den zweiten Behälterbereich transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es sich bei dem Uranoxid um Urandioxid handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Produkt aus der Umsetzung des UF&sub6; aus dem Behälter chargenweise unter Verwendung geeigneter Behälter, wie beispielsweise trommelförmiger Behälter, aufgefangen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jede aus dem Behälter aufgefangene Produktcharge auf seinen Fluoridgehalt und das Verhältnis O/U hin mittels standardisierter analytischer Vorrichtungen analysiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Produktchargen mit einem unannehmbaren hohen Fluoridgehalt und Verhältnis O/U in den ersten Bereich des Brennofenbehälters zurückgeführt werden, wobei der Behälter zuvor in geeigneter Weise an die Aufnahme des zurückgeführten Produkts angepaßt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Behälter in der Weise angepaßt ist, daß die jeweiligen Einlaßstellen für UF&sub6; und Dampf, die für die erste Stufe in dem zuvor erwähnten Umsetzungsprozeß benötigt werden, montiert sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei dem das Produkt mit einem unannehmbaren hohen Fluoridgehalt und Verhältnis O/U in den Behälter aus einer Pulvertransportleitung unter Verwendung eines inerten Trägergases wie Stickstoff zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Produkt in die Transportleitung mittels eines parallelen Fördersystems, das zwei Beschickungstrichter umfaßt, eingetragen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem das Produkt aus dem ersten Behälterbereich in den zweiten Bereich mittels eines Rotationsspindelförderers transportiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Produktchargen mit einem unannehmbar hohen Gehalt an Fluorid und Verhältnis an O/U in den Brennofenbehälter zurückgeführt werden, ohne daß zuerst der jeweilige Einlaß für UF&sub6; und Dampf entfernt wurden, und zwar mittels einer geeigneten Pulvereintragsvorrichtungsanordnung unter Einbeziehung eines Schneckenförderers.