JPS62197318A - 二酸化ウランを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業分　野） 本発明は、六フッ化ウランの変換により、原子炉燃料製
造に適したＵＯ□粉末を製造する方法の一つであるＡＤ
Ｕ法の改良に関する。

（従来技術とその問題点） 六フッ化ウランを原子炉燃料用二酸化ウラン粉末に変換
する方法には湿式法と乾式法とがある。

湿式法はＵＦ’ｆｌガスを気液反応で加水分解してウラ
ニルイオン含有液とし、これ罠化学物質を加えて沈殿物
とした後、濾別、乾燥、ばい焼、還元の各工程を経て二
酸化ウラン粉末を得る方法であるが、湿式法は上述した
ように、工程数が多くぎｑ雑でかつ廃液発生量が多いな
どの欠点を有するが、生成する二酸化ウラン粉末は峙性
において優れ、かつ残留Ｆ量が少ない等の利点を有して
いる。

湿式法ではＡＤＵ（重ウラン酸アンモニウム）法が最も
多く用いられている。この方法は上記ウラニルイオン含
有液にアンモニア水溶液を添加して重ウラン酸アンモニ
ウムの沈殿物を得たのち、濾過、乾燥、ばい焼、還元の
各工程を経て二酸化ウラン粉末を得る方法で次の如き反
応式であられすことができる。

Ｕ　Ｆａ　＋２　Ｈｚ　Ｃ）→ＵＯｔ　Ｆｔ　＋４ＨＦ
　（加水分解）　−−−−（１１ＵＯｔＦｔ　＋４ＨＦ
＋７ＮＨ４０Ｈ→（ＮＨ４）！　Ｕｔ　Ｏｙ＋６ＮＨ４
Ｆ＋７ＨｔＯ（沈殿）　−−−−−−−−（２１この反
応では、アンモニア水が目的生成物であるＡＤＵの沈殿
反応の他に、（１）式において副生ずるＨＦとも反応す
るために、本来目的とする量より過剰のアンモニア水を
必要とする。また、ＮＨ，Ｆにれは後続する濾過工程で
ｒ液中へ移行する）の発生にもつながる。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来のＡＤＵ法におけるアンモニア水
の使用量を減少させ、ＮＨ，Ｆの発生量を軽減させると
ともに、ＵＦ６ガスの加水分解によって得られるウラニ
ルイオン含有溶液中のウラン濃度を、ＡＤＵ法の場合よ
り増加させることにより、関連装置のコンパクト化を可
能ならしめる二酸化ウランを農造する方法を提供するに
ある。

（発明の構成） すなわち、本発明によれば、ＵＦａガスを二酸化ウラン
に変換する方法において、 （ａｌ　　ＵＦｓガスとスチームの気相反応により、Ｕ
Ｏ２Ｆｚ粉粒子ＨＦガスに分離する第１ステツプ、（ｂ
ｌ　　第１ステツプからのＵＯ２Ｆ’２粒子を水に溶解
させる第２ステツプ、 （ｃｌ　　第２ステツプのＵＯｚＦｚ水溶液にアンモニ
ア水溶液を添加して重ウラン酸アンモニウムを沈殿させ
る第３ステツプ、 （ｄｌ　　第３ステツプの重ウラン酸アンモニウム沈殿
を濾過、乾燥する第４ステツプ、及び （ｅｌ　　ｇ４ステップの乾燥した重ウラン酸アンモニ
ウムを焙焼、還元してＵＯ，粉末に変換する第５ステツ
プ、 の組合せよりなることを特徴とする六フツ化ウランを変
換して二酸化ウラン粉末を製造する方法、が得られる。

次に、本発明を図面によって説明する。添付図面は本発
明の一実施例に使用される装置系統図である。

図において、第１ステツプでは、ＵＦ、ガスは気化器ｌ
で気化され、第１ｉｅ層反応装置２内のノズルから、装
置２内に噴霧導入される。同時に、反応ガスおよび流動
化ガスとしての水蒸気が導管９より装置２の底部に導入
される。ノズルから噴霧されたＵＦａガスはこの水蒸気
と反応してｕｏ、　Ｆ。

の粒子を生成する。第１流動層反応装置２の操作温間は
４００℃以下、好ましくは流動層の粒径コントロールな
どの点から２２０〜３　（Ｊ　Ｎ　℃の範囲である。

なお、第］流ＩｖＩ層反応装置２で副生するＨＦガスは
ＨＦ凝縮器２ａによってＨＦ’水溶液として回収され、
ＨＦ受器２ｂに受けられる。

次に、第２ステツプとして、生成した００１Ｆ’、粒子
は流動層からオーバーフローして装置２より排出されて
浴解装ｇ１３に４人されて、そこでＺ導管１゜かも導入
される水てよって溶解される。第３ステツプでは、ＵＯ
，ら水溶１夜は反応装置４に送られ、反応装置４では２
．（ｐ管１１がらアンモニア水溶液を導入してＵＯ，Ｆ
、水溶液と反応させ重ウラン酸アンモニウムに変換する
。第４ステツプではこの重ウラン酸アンモニウム沈殿と
アンモニア水溶液は濾過装置５で濾過され、沈殿とＰ液
に分離され、濾別された沈殿は乾燥される。第５ステツ
プでは第４ステツプで乾燥された重ウラン酸アンモニウ
ムは還元装置７に送られ、導管１２より導入されるＨ！
　Ｉ　Ｎｔｔ水蒸気により焙焼、還元され、ＵＯ，を生
成し、製品二酸化ウラン粉末として容器８に受容される
。なお１３は排気処理系である。

本発明は以上のように、従来のＡＤＵ法Ｃ法王以下来法
という）の加水分解工程を、流動層反応装置等にＵＦ、
ガスと水蒸気を吹き込んで、ＵＯ２Ｆ２粒子を得る工程
に変換したものである。

すなわち、本発明のメリットは従来法に比較して次の２
点にある。

（１）従来法に比較して、アンモニア水の使用量及び副
生ＮＨ，Ｆの発生量の減少が可能である。

本発明方法では湿式の加水分解工程に乾式の加水分解工
程を導入することにより、加水分解工程で副生ずるＨＦ
が気体としてＵＯ！Ｆ！粉末との分離が可能となり、こ
れによって、従来法と比較してＡＤＵ化の工程でのアン
モニア水の使用量が約４割に減少し、またＮＨ４Ｆの発
生量も１７３程度となム また本発明方法では加水分解工程から発生するＨＦガス
は凝縮させて回収し、回収ＨＦ水溶液についてはＨ，Ｓ
　Ｏ，を作用させた抽出蒸留の操作を加えることにより
、無水フッ酸として回収可能である。この無水フッ酸は
、ウラン濃縮の原料であるＵＦ６の製造工場の原料とし
て再利用が可能である。

これに対して、従来法ではフッ素分はすべてＮＨ４Ｆの
形態であり、このＮＨ４Ｆより無水フッ酸を得るにはい
くつかの方法があるが、例えば、ＮＨ４ＦＫＣａ　（Ｏ
Ｈ）ｔを作用させ、アンモニア水を回収した後、残った
ＣａＦ、にＨ，ＳＯ４を作用させて無水ＨＦを回収する
方法ではＨＦの回収は可能となるが、ＣａＳＯ３の副生
品を生じることになる。

（２）ウラニルイオン含有溶液中のウラン濃度の大幅な
上昇をもたらし、それによって関連装置等のコンパクト
化が可能である。

本発明の方法によれば、従来法に比して、ＵＦ６ガスを
加水分解して得られるウラニルイオン含有溶液（ＵＯ＝
Ｆｔ溶液：本発明では雫許請求の範囲ｔｂ１項記載の第
２ステツプでＵＯ２Ｆ、を溶解して得られる液）中のウ
ラン濃度を実用的に大幅に増大させることができる。

従来法においてはＵＦａガスを直接水（液体状態）中に
吹き込んで反応させるため、生成したウラニルイオン含
有液中にはＵＯｔＦｔのほかにＨＦが残留するが、本発
明方法ではＨＦはＨＦガスとして生成され、ＵＯｔＦｔ
と分離される。

ウラニルイオン含有液中にＨＦが含有されると、次の問
題が発生する。

（ａｌ　　ＨＦを含有するウラニルイオン含有液はＨＦ
を含有しない液に比し、ウランの溶解度が低い、（ｂｌ
ＨＦを含有するウラニルイオン含有液でウラン濃度を高
め、その後のステップによりＵ　Ｏｔを製造した場合、
ＨＦ’を含有しない液に比し生成されるＵＯ，の活性度
が低くなり、原子炉燃料としては１００〜２５０．９　
Ｕ／、　が限度となる。

本発明方法によれば、ＵＯｔＦｔ粒子は生成されたＨＦ
ガスと分離された後、溶解されるため、液中のＨＦ濃度
が小となることから、溶解０度を約１２００　、！ｉ＋
　’／まで上げることが可能であり、実！ 用操作範囲としても、製造されるＵＯｚが原子炉燃料と
しての要求基準を満たす条件のもとで、ウラニルイオン
含有液中のウラン濃度を４００〜９００ｇＵへまで上げ
ることが可能となる。したがって、本発明方法により、
関連する装置を従来法の装置に比し約１／２〜１１５　
Ｎ　度にコンパクト化することができる。

このことは、供給するＵｔを同量として、溶解工程以降
、同一サイズの槽、反応装置を用いた場合、本発明の方
法は従来法に比べて、数倍の処理速度をもつことを意味
し、多大の効果をもたらす。

逆に処理速度を同程度に保つためには、従来法は装置、
種類の容積を増大させなければならない。

また、本発明により、得られたＵＯ２粉末は物性におい
ては実施例の第２表に従来法における物性と比較して示
すが、はぼ同等の値が得られており、原子炉用燃料とし
て問題はない。すなわち、本発明は、従来法に比べて副
生品（Ｎ　Ｈ４Ｆ　）を減少させ、かつ関連する装置の
コンパクト化を可能ならしめるＵＦａのＵＯｔ粉末への
転換法を提供するものである。

次Ｋ、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
が、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものではな
い。

実施例 本実施例で使用される流励眉反応装置の反応部の径は８
．３　ｃｍであり、主要な操作条件は次の通りである。

操作条件：処理速度（Ｕ　Ｆ’ａ）　　　Ｂｋｐ−ｍｏ
！３／ｈｒ反応温度　　　　２８０℃ 流動化ガス速Ｍ　　　１５ＣｒｒＶ／ｓ（ガスとしてＨ
，Ｏ使用、線速度） 第１表に本発明による方法と従来法の代表的な方法との
比較を示す。なお、従来法についてはＡＤＵ法の代表的
データを同一処理速度に換算しである。

第１表　本発明と従来法の場合の代表的データの比較６
全Ｆに対するＨＦガスとして回収される割合中２２７０
　、！ｉ’　−ＮＨｓ／ｌの液書換算傘３後続の工程へ
送られる液１歳の比率以上のようＫ、本発明方法によれ
ば、特許請求の範囲の第３ステツプＣＡＤＵ化）の時点
でのア、ンモニア水の使用量が従来法に比し約４０％に
減少し、ＮＨ，Ｆ　の発生量も約７３となる。従来法で
は、後続の工程で生成したＮＨ４Ｆ液よりアンモニアを
回収するとともにＦ分はＣａ　Ｆ　ｔとして固定される
。したがって、本発明方法によれば、ＡＤＵ化の部分の
みでな（、後続する工程の装置の一部のコンパクト化も
可能となる。

第２表に本発明方法ならびに従来法により製造したＵ　
Ｏを粒子の代表的物性の比較を示す。第２表から明らか
なように５本発明方法によるＵＯ□は従来法の場合のＵ
　Ｏｔに比し、響に物性に差異はみられず、原子炉焼料
用の原料としての要求基準を光分清足させていることが
わかる。

第２表。

傘１　１７００℃で焼結した時の値 （発明の効果） 本発明は以上のように、従来のＡＤＵ法の加水分解工程
を乾式に変更することによって、次の効果を奏するもの
である。

＋１１　０ＦＩガスの加水分解によって得られるウラニ
ルイオン含有溶液中のウラン濃度を実用的に大幅に増大
させることができるので処理能力が増大する。

＋２１ＡＤＵ化工穆におけるアンモニア水の使用−徽は
従来法に比し約４０％に減少する。

（３）副生品のＮ　１１４　Ｆ’の生成量は従来法に比
し約１／３となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実楕例に使用される装置系統図である
。 図において、 １−一一一気化器 ２−一一一流動膚反応装置 ２ａ−−−−）（Ｆ　ｔｌ　Ｗａ　’ｄ７ｐ２ｂ−−−
−ＨＦ水溶液受器 ３−一一一溶解装蓋 ４−−−−　Ａ　Ｄ　Ｕ化装置 ５−−−−　Ｆ’過装置 ６−−−−乾燥装置 ７−−−−焙焼還元装置 ８−一一一製品受器 ９−一一一水蒸気供給管 １０−−−一水供給管 １］−−−−アンモニア水供給管 １２−−−−　Ｈｔｔ　Ｎ１ｍ水蒸気供給管１３−−−
一排気処理系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 六フツ化ウランを二酸化ウラン粉末に変換する方法にお
   いて、 （ａ）ＵＦ＿６ガスとスチームとの気相反応によりＵＯ
   ＿２Ｆ＿２粒子とＨＦガスに分離する第１ステツプ、（
   ｂ）第１ステツプからのＵＯ＿２Ｆ＿２粒子を水に溶解
   させる第２ステツプ、 （ｃ）第２ステツプのＵＯ＿２Ｆ＿２水溶液にアンモニ
   ア水溶液を添加して重ウラン酸アンモニウムを沈殿させ
   る第３ステツプ、 （ｄ）第３ステツプの重ウラン酸アンモニウム沈殿を濾
   別、乾燥する第４ステツプ、及び （ｅ）第４ステツプの乾燥した重ウラン酸アンモニウム
   を焙焼、還元してＵＯ＿２粉末に変換する第５ステツプ
   、 の組合せよりなることを特徴とする二酸化ウランを製造
   する方法。