RU2211185C2

RU2211185C2 - Method of converting uranium hexafluoride into uranium oxides and installation

Info

Publication number: RU2211185C2
Application number: RU2001116814A
Authority: RU
Inventors: О.Л. Седельников; Г.Г. Потоскаев; В.С. Курсков; А.М. Белынцев; О.В. Милованов; С.И. Камордин; С.П. Старовойтов; С.С. Пикалов; В.А. Кравцов; В.Г. Фролов; Н.Г. Кутяшев; А.А. Семочкин; Е.А. Благов; А.М. Евтюхов; В.В. Тимофеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: : nuclear power engineering. SUBSTANCE: invention relates to production of uranium oxides by reaction of uranium hexafluoride having any ²³⁵U isotope level with oxygen-hydrogen flame combustion products. Hydrogen, oxygen-containing gas, and uranium hexafluoride are introduced into combustion chamber, wherein reaction is carried out at stoichiometric hydrogen-to-oxygen ratio or with excess of oxygen in torch. Oxygen-containing gas is fed into combustion chamber around central passage and hydrogen around oxygen-containing gas flow. Uranium hexafluoride is fed into combustion chamber at velocity superior to that of oxygen-containing gas and hydrogen flows. EFFECT: ensured production of uranium dioxide powder with desired physicochemical characteristics, increased stability and flexibility in equipment operation, and increased productivity of installation. 15 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии получения оксидов урана из гексафторида урана за счет взаимодействия гексафторида урана любой степени обогащения по изотопу U²³⁵ с водородом в кислород-водородном пламени и является первым этапом получения любых оксидов урана в зависимости от последующей стадии переработки.The invention relates to a technology for producing uranium oxides from uranium hexafluoride due to the interaction of uranium hexafluoride of any degree of enrichment in the U ²³⁵ isotope with hydrogen in an oxygen-hydrogen flame and is the first step in the production of any uranium oxides depending on the subsequent processing stage.

Уровень техники
Известен способ и устройство для конверсии гексафторида урана до оксидов урана путем подачи гексафторида урана в газопламенный факел воздушно-кислородного пламени (US 4031029, С 01 G 43/02, 21.06.1977). Процесс в соответствии с известным решением осуществляют следующим образом. Гексафторид урана вместе с газом-носителем, главным образом с воздухом, подают при мольном соотношении UF₆:O₂:Н₂=1:(2,75-4,75):(9,4-15,7) в реакционную зону реактора по (6-8) трубкам, расположенным по окружности в центральной части цилиндрической горелки. Наличие (6-8) трубок, по которым подают гексафторид урана с газом-носителем, существенно повышает вероятность их забивания твердыми продуктами реакции вследствие малого внутреннего диаметра трубок.State of the art
A known method and device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides by feeding uranium hexafluoride to a gas-flame flame of an air-oxygen flame (US 4031029, 01 G 43/02, 06/21/1977). The process in accordance with the known solution is as follows. Uranium hexafluoride together with a carrier gas, mainly with air, is supplied at a molar ratio of UF ₆ : O ₂ : H ₂ = 1: (2.75-4.75) :( 9.4-15.7) to the reaction zone reactor along (6-8) tubes located in a circle in the central part of the cylindrical burner. The presence of (6-8) tubes, through which uranium hexafluoride with a carrier gas is supplied, significantly increases the likelihood of clogging with solid reaction products due to the small inner diameter of the tubes.

Газ-восстановитель - водород подают по внешнему каналу горелки, коаксиально окружающему трубки для подачи гексафторида урана с газом-носителем. В область между данными газовыми потоками вводят экранирующий газ для предотвращения преждевременного возникновения пламени вблизи сопел горелки и уменьшения их забивания твердыми продуктами реакции. Процесс ведут при избытке водорода и давлении в аппарате (27-54) кПа. Зажигание воздушно-водородного пламени осуществляют дополнительной горелкой, расположенной на боковой части корпуса аппарата на уровне торцов сопел основной горелки. В дополнительную горелку постоянно подают воздушно-водородную смесь, горение которой исключает затухание пламени основной горелки. Для обеспечения взрывобезопасности устройства водород сжигают путем подачи через дополнительные патрубки избытка воздуха в зону пламени, расположенную в конце факела, где, фактически, завершена конверсия гексафторида урана в диоксид урана. За счет этого достигается более равномерное распределение тепловыделения и, следовательно, температуры по объему факела. Воздух можно подавать также по патрубкам, расположенным в один или два яруса по высоте корпуса аппарата. Reducing gas - hydrogen is supplied through the external channel of the burner, coaxially surrounding the tube for supplying uranium hexafluoride with a carrier gas. Shielding gas is introduced into the area between these gas streams to prevent premature occurrence of flame near the nozzles of the burner and to reduce their clogging by solid reaction products. The process is conducted with an excess of hydrogen and pressure in the apparatus (27-54) kPa. Ignition of an air-hydrogen flame is carried out by an additional burner located on the side of the apparatus body at the level of the ends of the nozzles of the main burner. An air-hydrogen mixture is constantly supplied to the additional burner, the combustion of which eliminates the attenuation of the flame of the main burner. To ensure the explosion safety of the device, hydrogen is burned by supplying excess air through additional nozzles to the flame zone located at the end of the flame, where, in fact, the conversion of uranium hexafluoride to uranium dioxide is completed. Due to this, a more uniform distribution of heat and, consequently, temperature throughout the volume of the flame is achieved. Air can also be supplied through nozzles located in one or two tiers along the height of the apparatus.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому способу является способ конверсии гексафторида урана в оксиды урана, включающий подачу в камеру сгорания, снабженную центральным каналом, водорода, кислородсодержащего газа и гексафторида урана, который подают по центральному каналу, и взаимодействие гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени (US 4090976, С 01 G 43/02, 23.05.1978). В данном способе по центральному каналу подают гексафторид урана совместно с газом-носителем, в качестве которого используют азот или водород. Вокруг потока гексафторида урана коаксиально последнему подают защитный газ, в качестве которого также используют водород. Кислородсодержащий газ подают по патрубкам, расположенным на периферии цилиндрического корпуса камеры сгорания. Защитный газ отделяет поток гексафторида урана от факела пламени на некотором расстоянии от сопла центрального канала, исключая образование оксидов вблизи торца сопла. В результате снижается забивание торца сопла центрального канала частицами оксидов урана. Использование в качестве газа-носителя и защитного газа водорода предполагает образование факела пламени и его горение при избытке водорода. В результате происходит полное восстановление оксидов урана до диоксида урана. Однако при этом получают мелкодисперсную фракцию частиц диоксида урана, которые, опускаясь вниз в факеле пламени, частично окисляются. Кроме того, конверсия гексафторида урана при избытке водорода предотвращает вероятность возможного взрыва смеси при гашении пламени. The closest in technical essence and the achieved result to the described method is a method of converting uranium hexafluoride to uranium oxides, including supplying to the combustion chamber provided with a central channel hydrogen, an oxygen-containing gas and uranium hexafluoride, which is supplied through the central channel, and the interaction of uranium hexafluoride with products combustion of an oxygen-hydrogen flame (US 4090976, C 01 G 43/02, 05.23.1978). In this method, uranium hexafluoride is fed through a central channel together with a carrier gas, which is nitrogen or hydrogen. Around the stream of uranium hexafluoride, a protective gas is supplied coaxially to the latter, which also uses hydrogen. Oxygen-containing gas is supplied through nozzles located on the periphery of the cylindrical body of the combustion chamber. Shielding gas separates the flow of uranium hexafluoride from the flame at a certain distance from the nozzle of the central channel, eliminating the formation of oxides near the end of the nozzle. As a result, clogging of the end face of the central channel nozzle by uranium oxide particles is reduced. The use of hydrogen as a carrier gas and a protective gas implies the formation of a flame torch and its combustion with an excess of hydrogen. The result is a complete reduction of uranium oxides to uranium dioxide. However, a finely dispersed fraction of uranium dioxide particles is obtained, which, dropping down in a flame plume, are partially oxidized. In addition, the conversion of uranium hexafluoride with an excess of hydrogen prevents the likelihood of a possible explosion of the mixture when the flame is extinguished.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому устройству является устройство для конверсии гексафторида урана в оксиды урана, содержащее корпус, образующий камеру сгорания, в которой установлен центральный канал, снабженный соплом для подачи гексафторида урана, средство подачи кислородсодержащего газа и средство подачи водорода (US 4090976, С 01 G 43/02, 23.05.1978). Известное устройство содержит камеру сгорания, образованную цилиндрическим корпусом, в верхней части которого установлен центральный канал для подачи гексафторида урана с газом-носителем. Наличие цилиндрического корпуса приводит к образованию в факеле пламени зон горения с различной температурой, поскольку объем факела пламени стеснен габаритами корпуса, что предполагает наличие локальных вихревых зон, температура которых существенно отличается от средней температуры факела пламени. The closest in technical essence and the achieved result to the described device is a device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides, containing a housing forming a combustion chamber, in which a central channel is installed, equipped with a nozzle for supplying uranium hexafluoride, an oxygen-containing gas supply means and a hydrogen supply means ( US 4090976, C 01 G 43/02, 05.23.1978). The known device comprises a combustion chamber formed by a cylindrical body, in the upper part of which there is a central channel for supplying uranium hexafluoride with a carrier gas. The presence of a cylindrical body leads to the formation of combustion zones with different temperatures in the flame, since the volume of the flame is limited by the dimensions of the body, which suggests the presence of local vortex zones, the temperature of which differs significantly from the average temperature of the flame.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа и устройства для конверсии гексафторида урана в оксиды урана, обладающих улучшенными параметрами.SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention is the development and creation of a method and device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides with improved parameters.

В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что обеспечивается возможность получения порошков оксидов урана с требуемыми физико-химическими характеристиками, повышается стабильность и маневренность работы оборудования для осуществления процесса конверсии гексафторида урана в оксиды урана, увеличивается производительность установки, а также уменьшается неравномерность температуры по объему факела пламени и повышается взрывобезопасность установки. As a result of solving this problem, it is possible to obtain technical results consisting in the possibility of obtaining powders of uranium oxides with the required physicochemical characteristics, increasing the stability and maneuverability of the equipment for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides, increasing the productivity of the installation, as well as the uneven temperature in the volume of the flame is reduced and the explosion safety of the installation is increased.

Данные технические результаты достигаются тем, что в способе конверсии гексафторида урана в оксиды урана, включающем подачу в камеру сгорания, снабженную центральным каналом, водорода, кислородсодержащего газа и гексафторида урана, который подают по центральному каналу, и взаимодействие гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени, взаимодействие гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени осуществляют при стехиометрическом соотношении водорода и кислорода или при избытке кислорода в факеле кислород-водородного пламени по отношению к водороду, причем кислородсодержащий газ подают в камеру сгорания вокруг центрального канала, водород - вокруг потока кислородсодержащего газа, а гексафторид урана подают в камеру сгорания со скоростью истечения, большей скорости истечения в камеру сгорания кислородсодержащего газа и водорода. These technical results are achieved by the fact that in the method of converting uranium hexafluoride to uranium oxides, which includes supplying to the combustion chamber provided with a central channel hydrogen, an oxygen-containing gas and uranium hexafluoride, which is supplied through the central channel, and the interaction of uranium hexafluoride with oxygen-hydrogen combustion products flame, the interaction of uranium hexafluoride with the combustion products of an oxygen-hydrogen flame is carried out with a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen or with an excess of oxygen in an oxygen-hydrogen flame torch with respect to hydrogen, the oxygen-containing gas being supplied to the combustion chamber around the central channel, hydrogen around the oxygen-containing gas stream, and uranium hexafluoride is supplied to the combustion chamber with an outflow velocity greater than the outflowing velocity into the combustion chamber of oxygen-containing gas and hydrogen .

Для этого в устройстве для конверсии гексафторида урана в оксиды урана, содержащем корпус, образующий камеру сгорания, в которой установлен центральный канал, снабженный соплом для подачи гексафторида урана, средство подачи кислородсодержащего газа и средство подачи водорода, корпус выполнен в виде последовательно расположенных диффузорного, цилиндрического и конфузорного участков, причем в диффузорном участке расположено сопло центрального канала, вокруг которого размещен открытый торец средства подачи кислородсодержащего газа, а открытый торец средства подачи водорода расположен вокруг открытого торца средства подачи кислородсодержащего газа. To do this, in the device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides, containing a housing forming a combustion chamber in which a central channel is installed, equipped with a nozzle for supplying uranium hexafluoride, an oxygen-containing gas supply means and a hydrogen supply means, the body is made in the form of sequentially arranged diffuser cylindrical and confuser sections, and in the diffuser section there is a nozzle of the central channel around which an open end face of the oxygen-containing gas supply means is arranged, and the open end of the hydrogen supply means is located around the open end of the oxygen supply gas means.

Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в следующем. За счет того, что взаимодействие гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени осуществляют при стехиометрическом соотношении водорода и кислорода или при избытке кислорода в факеле кислород-водородного пламени по отношению к водороду, происходит образование частиц оксидов урана с размером порядка (0,15-0,20) мкм. Причем экспериментально установлено, что для этого необходимо кислородсодержащий газ подавать в камеру сгорания вокруг центрального канала, т.е. использовать кислородсодержащий газ в качестве защитного газа. При этом водород подают вокруг потока кислородсодержащего газа, осуществляя тем самым защиту стенки камеры сгорания. Подача гексафторида урана в камеру сгорания со скоростью истечения больше скорости истечения в камеру сгорания кислородсодержащего газа и водорода совместно с другими признаками обеспечивает получение технических результатов, т.к. объем факела кислород-водородного пламени находится в этом случае ниже сопла центрального канала и гексафторид урана с большой скоростью вводится в факел пламени. A distinctive feature of the present invention is as follows. Due to the fact that the interaction of uranium hexafluoride with combustion products of an oxygen-hydrogen flame is carried out at a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen or with an excess of oxygen in the oxygen-hydrogen flame plume with respect to hydrogen, particles of uranium oxides with a size of the order of (0.15- 0.20) microns. Moreover, it was experimentally established that for this it is necessary to supply an oxygen-containing gas to the combustion chamber around the central channel, i.e. use oxygen-containing gas as a protective gas. In this case, hydrogen is supplied around the flow of oxygen-containing gas, thereby protecting the wall of the combustion chamber. The supply of uranium hexafluoride to the combustion chamber with an outflow velocity greater than the outflow velocity of the oxygen-containing gas and hydrogen into the combustion chamber together with other features provides technical results, because the volume of the oxygen-hydrogen flame torch is in this case below the nozzle of the central channel and uranium hexafluoride is introduced into the flame torch with high speed.

Поскольку корпус камеры сгорания выполнен в виде последовательно расположенных диффузорного, цилиндрического и конфузорного участков, в большей степени обеспечивается геометрическое соответствие камеры сгорания и факела кислород-водородного пламени, который имеет форму элипсоида вращения. Для этого необходимо, чтобы в диффузорном участке было расположено сопло центрального канала, вокруг которого размещен открытый торец средства подачи кислородсодержащего газа, и открытый торец средства подачи водорода был расположен вокруг открытого торца средства подачи кислородсодержащего газа. В результате в факеле кислород-водородного пламени отсутствуют локальные зоны с ярко выраженными температурными аномалиями. Since the body of the combustion chamber is made in the form of consecutively located diffuser, cylindrical and confuser sections, the geometric correspondence of the combustion chamber and the flame of the oxygen-hydrogen flame, which has the form of an ellipsoid of rotation, is more ensured. For this, it is necessary that the nozzle of the central channel is located in the diffuser section, around which the open end of the oxygen-containing gas supply means is placed, and the open end of the hydrogen supply means is located around the open end of the oxygen-containing gas supply means. As a result, there are no local zones with pronounced temperature anomalies in the oxygen-hydrogen flame plume.

Кроме того, в качестве кислородсодержащего газа используют воздух, а взаимодействие гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени ведут при давлении (100±0,7) кПа и подают в камеру сгорания гексафторид урана, кислородсодержащий газ, водород и водяной пар в мольном соотношении UF₆:O₂:Н₂:Н₂О=1:(1,5-3):(3-6):(1,5-4,5).In addition, air is used as an oxygen-containing gas, and the interaction of uranium hexafluoride with combustion products of an oxygen-hydrogen flame is carried out at a pressure of (100 ± 0.7) kPa and the molar ratio of uranium hexafluoride, oxygen-containing gas, hydrogen and water vapor is supplied to the combustion chamber UF ₆ : O ₂ : H ₂ : H ₂ O = 1: (1.5-3) :( 3-6) :( 1.5-4.5).

Целесообразно также в факел кислород-водородного пламени совместно с водородом подавать водяной пар, для чего средство подачи водорода снабжено патрубком подачи водяного пара. It is also advisable to supply water vapor to the oxygen-hydrogen flame torch together with hydrogen, for which the hydrogen supply means is equipped with a water vapor supply pipe.

Предпочтительно подавать гексафторид урана в камеру сгорания со скоростью истечения от 15 до 20 м/с, кислородсодержащий газ - со скоростью истечения от 6 до 10 м/с, а водород (совместно с водяным паром) - со скоростью истечения от 12 до 15 м/с. It is preferable to supply uranium hexafluoride to the combustion chamber with an exhaust velocity of 15 to 20 m / s, an oxygen-containing gas with an exhaust velocity of 6 to 10 m / s, and hydrogen (together with water vapor) with an exhaust velocity of 12 to 15 m / from.

Для зажигания факела кислород-водородного пламени в камере сгорания установлен высокочастотный электроразрядник. To ignite a flame of an oxygen-hydrogen flame, a high-frequency electric discharge is installed in the combustion chamber.

Для контроля наличия факела кислород-водородного пламени камера сгорания снабжена смотровым патрубком, который посредством стекловолоконного волновода соединен с монитором. Центральный канал может быть выполнен с возможностью замены. To control the presence of an oxygen-hydrogen flame torch, the combustion chamber is equipped with an inspection pipe, which is connected to a monitor by means of a fiberglass waveguide. The central channel may be replaceable.

Перечень фигур чертежей
На чертеже показан общий вид устройства для конверсии гексафторида урана в оксиды урана.List of drawings
The drawing shows a General view of a device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Устройство для конверсии гексафторида урана в оксиды урана содержит корпус, образующий камеру сгорания. Корпус выполнен в виде последовательно расположенных диффузорного 1, цилиндрического 2 и конфузорного 3 участков. В диффузорном участке 1 расположено сопло центрального канала 4, вокруг которого размещен открытый торец средства 5 подачи кислородсодержащего газа. Открытый торец средства 6 подачи водорода расположен вокруг открытого торца средства 5 подачи кислородсодержащего газа. Средство 6 подачи водорода может быть снабжено (на чертеже не показан) патрубком подачи водяного пара, что позволяет обеспечить оптимальное соотношение компонентов при проведении процесса конверсии, поскольку водяной пар образуется собственно в результате горения водорода в кислородсодержащем газе и позволяет регулировать температуру факела кислород-водородного пламени, а следовательно, и крупность частиц образующихся оксидов урана.Information confirming the possibility of carrying out the invention
A device for the conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides contains a housing forming a combustion chamber. The housing is made in the form of sequentially arranged diffuser 1, cylindrical 2 and confusor 3 sections. In the diffuser section 1, a nozzle of the central channel 4 is located, around which an open end of the oxygen-containing gas supply means 5 is placed. The open end of the hydrogen supply means 6 is arranged around the open end of the oxygen supply gas means 5. The hydrogen supply means 6 can be equipped with a steam supply pipe (not shown), which ensures the optimal ratio of components during the conversion process, since water vapor is formed as a result of the combustion of hydrogen in an oxygen-containing gas and allows the temperature of the oxygen-hydrogen flame to be regulated and, consequently, the particle size of the formed uranium oxides.

Для зажигания факела кислород-водородного пламени в камере сгорания установлен высокочастотный электроразрядник (на чертеже не показан). Очевидно, что патрубок подачи водяного пара и высокочастотный газоразрядник могут быть выполнены любым известным образом. To ignite the flame of the oxygen-hydrogen flame in the combustion chamber installed high-frequency electric discharge (not shown). Obviously, the steam supply pipe and the high-frequency gas discharge can be performed in any known manner.

Для контроля наличия факела водород-кислородного пламени камера сгорания снабжена смотровым патрубком (на чертеже не показан). Целесообразно расположить смотровой патрубок в районе верхней крышки камеры сгорания таким образом, чтобы иметь возможность замены центрального канала при забивании его частицами оксидов урана. Отображение наличия факела кислород-водородного пламени осуществляют на экране монитора, с которым посредством стекловолоконного волновода соединен смотровой патрубок. To control the presence of a hydrogen-oxygen flame torch, the combustion chamber is equipped with an inspection pipe (not shown in the drawing). It is advisable to position the inspection pipe in the region of the upper cover of the combustion chamber in such a way as to be able to replace the central channel when clogged with uranium oxide particles. The presence of the oxygen-hydrogen flame torch is displayed on a monitor screen to which an inspection pipe is connected via a fiberglass waveguide.

Средство 5 подачи кислородсодержащего газа и средство 6 подачи водорода предпочтительно можно выполнить в виде коаксиально расположенных раструбов с углом раскрытия (120-140)^o. Естественно, что средство подачи водорода окружает средство подачи кислородсодержащего газа, поскольку водород подают при реализации способа вокруг потока кислородсодержащего газа.Means 5 for supplying oxygen-containing gas and means 6 for supplying hydrogen can preferably be made in the form of coaxially arranged sockets with an opening angle of (120-140) ^o . Naturally, the hydrogen supply means surrounds the oxygen-containing gas supply means, since hydrogen is supplied during the implementation of the method around a stream of oxygen-containing gas.

Описываемый способ при помощи данного устройства реализуют следующим образом. В камере сгорания при взаимодействии гексафторида урана с продуктами горения кислород-водородного пламени и с водяным паром образуются фтороксиды и оксиды урана, с размером частиц порядка (0,15-0,20) мкм, что существенно снижает их адгезию к стенкам камеры сгорания. Вследствие организации подачи потока водорода вокруг потока кислорода при их стехиометрическом соотношении или при избытке кислорода по отношению к водороду процесс конверсии происходит более интенсивно при пониженной средней температуре во всем объеме факела кислород-водородного пламени. В результате понижена температура стенок камеры сгорания - (250-350)^oС, что оказывает положительное влияние на ресурс работы оборудования. Подача гесафторида урана со скоростью, большей скорости подачи кислородсодержащего газа и водорода, позволяет направить основной поток гексафторида урана в центр факела кислород-водородного пламени, т.е. в зону с оптимальными температурными режимами для процесса конверсии. При затухании факела кислород-водородного пламени процесс может быть автоматически остановлен при помощи формирования соответствующего сигнала с экрана монитора.The described method using this device is implemented as follows. In the combustion chamber, when uranium hexafluoride interacts with the combustion products of an oxygen-hydrogen flame and with water vapor, uranium fluoroxides and oxides are formed with a particle size of the order of (0.15-0.20) μm, which significantly reduces their adhesion to the walls of the combustion chamber. Due to the organization of the supply of a hydrogen stream around the oxygen stream with their stoichiometric ratio or with an excess of oxygen with respect to hydrogen, the conversion process occurs more intensively at a lower average temperature in the entire volume of the oxygen-hydrogen flame flame. As a result, the temperature of the walls of the combustion chamber is reduced - (250-350) ^o С, which has a positive effect on the life of the equipment. The supply of uranium hesafluoride with a speed greater than the supply rate of oxygen-containing gas and hydrogen allows us to direct the main stream of uranium hexafluoride to the center of the oxygen-hydrogen flame torch, i.e. into the zone with optimal temperature conditions for the conversion process. When the flame of the oxygen-hydrogen flame attenuates, the process can be automatically stopped by generating an appropriate signal from the monitor screen.

Далее, образующиеся фтороксиды и оксиды урана (в основном закись-окись урана) в виде пылегазовой смеси направляют для дальнейшей обработки любым известным способом. Изначально пылегазовую смесь можно направить в фильтр, содержащий гирлянду металлокерамических сборок. После фильтра порошок направляют в печь, где производят его обесфторирование и восстановление водородом и водяным паром до диоксида урана. Таким образом, за счет первого этапа конверсии в кислород-водородном пламени после окончательной обработки получают порошок диоксида урана с содержанием урана от 87,7 до 88,0%, фтора от 0,0001 до 0,005%, влажностью до 0,4%, насыпной плотностью от 2,1 до 2,5 г/см³ и удельной поверхностью от 2,0 до 2,5 м²/г. Полученный порошок удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к порошкам керамического сорта для изготовления из него таблеток ядерного топлива высокого качества.Next, the resulting fluoroxides and uranium oxides (mainly uranium oxide) in the form of a dust-gas mixture are sent for further processing by any known method. Initially, the dust-gas mixture can be sent to a filter containing a garland of cermet assemblies. After the filter, the powder is sent to the furnace, where it is defluorinated and reduced with hydrogen and water vapor to uranium dioxide. Thus, due to the first stage of conversion in an oxygen-hydrogen flame, after final processing, uranium dioxide powder is obtained with a uranium content from 87.7 to 88.0%, fluorine from 0.0001 to 0.005%, humidity up to 0.4%, bulk a density of from 2.1 to 2.5 g / cm ³ and a specific surface area of from 2.0 to 2.5 m ² / g. The resulting powder meets the technical requirements for ceramic grade powders for the manufacture of high quality nuclear fuel tablets from it.

Claims

1. The method of conversion of uranium hexafluoride to uranium oxides, comprising supplying to the combustion chamber provided with a central channel hydrogen, an oxygen-containing gas and uranium hexafluoride, which is supplied through a central channel, and the interaction of uranium hexafluoride with combustion products of an oxygen-hydrogen flame, characterized in that the interaction of uranium hexafluoride with the combustion products of an oxygen-hydrogen flame is carried out with a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen or with an excess of oxygen in an oxygen-hydrogen flame flame with respect to hydrogen, with oxygen-containing gas being supplied to the combustion chamber around the central channel, hydrogen around the flow of oxygen-containing gas, and uranium hexafluoride is fed into the combustion chamber at a higher flow rate into the combustion chamber of oxygen-containing gas and hydrogen.

2. The method according to p. 1, characterized in that air is used as an oxygen-containing gas.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the interaction of uranium hexafluoride with combustion products of an oxygen-hydrogen flame is carried out at a pressure of (100 ± 0.7) kPa.

4. The method according to p. 1, or 2, or 3, characterized in that water vapor is supplied to the oxygen-hydrogen flame torch.

5. The method according to p. 4, characterized in that the water vapor is supplied together with hydrogen.

6. The method according to p. 4 or 5, characterized in that the uranium hexafluoride, oxygen-containing gas, hydrogen and water vapor are fed into the combustion chamber in a molar ratio of UF ₆ : O ₂ : H ₂ : H ₂ O = 1: (1.5 ÷ 3): (3 ÷ 6): (1,5 ÷ 4,5).

7. The method according to p. 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that the uranium hexafluoride is fed into the combustion chamber at a flow rate of 15 to 20 m / s.

8. The method according to p. 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, characterized in that the oxygen-containing gas is fed into the combustion chamber at a flow rate of 6 to 10 m / s.

9. The method according to p. 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that hydrogen is fed into the combustion chamber at a flow rate of 12 to 15 m / s.

10. A device for converting uranium hexafluoride to uranium oxides, comprising a housing forming a combustion chamber, in which a central channel is installed, provided with a nozzle for supplying uranium hexafluoride, oxygen-containing gas supply means and hydrogen supply means, characterized in that the body is made in the form of sequentially arranged diffuser, cylindrical and confuser sections, and in the diffuser section there is a nozzle of the central channel around which an open end of the oxygen supply means is placed -gas, and the open end of hydrogen supply means is arranged around the open end of the oxygen-containing gas supply means.

11. The device according to p. 10, characterized in that the hydrogen supply means is provided with a water vapor supply pipe.

12. The device according to p. 10 or 11, characterized in that a high-frequency electric discharge is installed in the combustion chamber.

13. The device according to p. 10, or 11, or 12, characterized in that the combustion chamber is equipped with an inspection pipe.

14. The device according to p. 13, characterized in that the inspection pipe by means of a fiberglass waveguide is connected to the monitor.

15. The device according to p. 10, or 11, or 12, or 14, characterized in that the Central channel is made with the possibility of replacement.