Sześciofluorek uranu - Uranium hexafluoride

Sześciofluorek uranu
Sześciofluorek uranu-2D-V2.svg
Sześciofluorek uranu-3D-vdW.png
Kryształ-sześciofluorku uranu-3D-vdW.png
Nazwy
Nazwy IUPAC
Sześciofluorek uranu
Fluorek(VI) uranu
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CZEBI
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.029.116 Edytuj to na Wikidata
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
UNII
Numer ONZ 2978 (<1% 235
jedn. ) 2977 (>1% 235 jedn.)
  • InChI=1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6 sprawdzaćTak
    Klucz: SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H sprawdzaćTak
  • InChI=1/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6/rF6U/c1-7(2,3,4,5)6
    Klucz: SANRKQGLYCLAFE-IIYYNVFAAT
  • F[U](F)(F)(F)(F)F
Nieruchomości
UF 6
Masa cząsteczkowa 352,02 g/mol
Wygląd zewnętrzny Bezbarwne ciało stałe
Gęstość 5,09  g / cm 3 , stałe
Temperatura wrzenia 56,5°C (133,7°F; 329,6 K) (sublimuje, przy ciśnieniu atmosferycznym)
Hydrolizuje
Rozpuszczalność
Struktura
rombowe , oP28
PNMA, nr 62
Oktaedryczny ( O h )
0
Termochemia
Zagrożenia
Arkusz danych dotyczących bezpieczeństwa ICSC 1250
Bardzo toksyczny T+ (T+) N (N)
Niebezpieczny dla środowiska (przyrody)
Zwroty R (nieaktualne) R26/28 , R33 , R51/53
Zwroty S (nieaktualne) (S1/2) , S20/21 , S45 , S61
NFPA 704 (ognisty diament)
4
0
2
Temperatura zapłonu Nie palne
Związki pokrewne
Inne aniony
Sześciochlorek uranu
Inne kationy
Sześciofluorek Neptuna Sześciofluorek
plutonu
Powiązane fluorki uranu
 Fluorek uranu(III) Fluorek
uranu(IV) Fluorek
uranu(V)
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
sprawdzaćTak zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Sześciofluorku uranu ( U C 6 ), potocznie znane jako „ hex ” w przemyśle jądrowym, jest związkiem stosowanym w sposobie według uranu wzbogacania , który wytwarza paliwa dla reaktorów jądrowych i broni jądrowej .

Hex tworzy stałe szare kryształy w standardowej temperaturze i ciśnieniu , jest wysoce toksyczny, reaguje z wodą i powoduje korozję większości metali. Że związek reaguje słabo z aluminium , tworząc cienką warstwę powierzchniową alf 3 , która jest odporna na dalszej reakcji ze związkiem.

Przygotowanie

Zmielona ruda uranu — U 3 O 8 lub „ żółty placek ” — rozpuszcza się w kwasie azotowym , otrzymując roztwór azotanu uranylu UO 2 (NO 3 ) 2 . Czysty azotan uranylu otrzymuje się przez ekstrakcję rozpuszczalnikiem , a następnie potraktowano amoniakiem w celu wytworzenia diuranate amonu ( "ADU", (NH 4 ) 2 U 2 O 7 ). Redukcja wodorem daje UO 2 , który za pomocą kwasu fluorowodorowego (HF) przekształca się w tetrafluorek uranu UF 4 . Utlenianie fluorem daje UF 6 .

Podczas ponownego przetwarzania jądrowego uran poddaje się reakcji z trifluorkiem chloru w celu uzyskania UF 6 :

U + 2 ClF 3 → UF 6 + Cl 2

Nieruchomości

Właściwości fizyczne

Przy ciśnieniu atmosferycznym , to sublimuje w temperaturze 56,5 ° C.

UF 6 w szklanej ampułce .

Strukturę ciała stałego określono metodą dyfrakcji neutronów w 77 K i 293 K.

Właściwości chemiczne

Wykazano, że sześciofluorek uranu jest utleniaczem i kwasem Lewisa zdolnym do wiązania się z fluorkiem ; Na przykład, reakcja z miedzi (II), fluorek z uranu w acetonitrylu ocenia się formy miedzi (II), heptafluorouranate (VI), Cu (UF 7 ) 2 .

Wyizolowano i scharakteryzowano metodą dyfrakcji rentgenowskiej polimeryczne fluorki uranu(VI) zawierające kationy organiczne.

Zastosowanie w jądrowym cyklu paliwowym

Diagram fazowy UF 6 .

UF 6 jest stosowany w obu głównych metodach wzbogacania uranu — dyfuzji gazowej i metodzie wirowania gazowego — ponieważ jego punkt potrójny ma temperaturę 64,05 °C (147 °F, 337 K) i jest tylko nieznacznie wyższy niż normalne ciśnienie atmosferyczne. Fluor ma tylko jeden naturalnie występujący stabilny izotop, więc izotopologi UF 6 różnią się masą cząsteczkową w oparciu wyłącznie o obecny izotop uranu .

Wszystkie pozostałe fluorki uranu są nielotnymi ciałami stałymi, które są polimerami koordynacyjnymi .

Dyfuzja gazowa wymaga około 60 razy więcej energii niż proces wirowania gazowego: paliwo jądrowe wytwarzane w procesie dyfuzji gazowej wytwarza 25 razy więcej energii niż zużywa się w procesie dyfuzji, podczas gdy paliwo wytwarzane przez wirówkę wytwarza 1500 razy więcej energii niż jest używane w wirówce proces.

Oprócz zastosowania we wzbogacaniu, sześciofluorek uranu został wykorzystany w zaawansowanej metodzie przetwarzania ( lotność fluoru ), która została opracowana w Republice Czeskiej . W tym procesie zużyte paliwo jądrowe w postaci tlenków jest poddawane obróbce gazowym fluorem w celu wytworzenia mieszaniny fluorków. Ta mieszanina jest następnie destylowana w celu oddzielenia różnych klas materiałów.

Wzbogacanie uranu wytwarza duże ilości zubożonego sześciofluorku uranu lub DUF 6 , jako produkt odpadowy. Długoterminowe przechowywanie DUF 6 stanowi zagrożenie dla środowiska, zdrowia i bezpieczeństwa ze względu na jego niestabilność chemiczną. Gdy UF 6 jest wystawiony na działanie wilgotnego powietrza, reaguje z wodą w powietrzu, tworząc UO 2 F 2 ( fluorek uranylu ) i HF ( fluorowodór ), które są wysoce korozyjne i toksyczne. W 2005 roku 686 500 ton DUF 6 mieściło się w 57.122 butlach znajdujących się w pobliżu Portsmouth w stanie Ohio ; Oak Ridge, Tennessee ; i Paducah, Kentucky . Butle magazynowe należy regularnie sprawdzać pod kątem oznak korozji i wycieków. Szacunkowa żywotność butli stalowych mierzona jest w dziesięcioleciach.

W Stanach Zjednoczonych miało miejsce kilka wypadków związanych z sześciofluorkiem uranu, w tym wypadek napełniania butli i uwolnienia materiału w firmie Sequoyah Fuels Corporation w 1986 roku. Rząd Stanów Zjednoczonych konwertuje DUF 6 na tlenki uranu w postaci stałej do utylizacji. Takie usuwanie całego DUF 6 inwentaryzacji mógłby kosztować od $ 15 do $ 450 mln mln zł.

  • Pęknięty 14-tonowy cylinder transportowy UF 6 . 1 ofiara śmiertelna, dziesiątki rannych. Uwolniono ~29500 funtów materiału. Sequoyah Fuels Corporation 1986.

  • Plac składowy DUF 6 z daleka

  • Cylindry DUF 6 : pomalowane (po lewej) i skorodowane (po prawej)

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie , System Nr. 55, Uran, Teil A, s. 121-123.
  • Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie , System Nr. 55, Uran, Teil C 8, s. 71–163.
  • R. DeWitt: Sześciofluorek uranu: Przegląd właściwości fizykochemicznych , Raport techniczny, GAT-280; Goodyear Atomic Corp., Portsmouth, Ohio; 12. sierpnia 1960; doi : 10.2172/4025868 .
  • Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt , Stephen F. Wolf: Uran , w: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (hr.): The Chemistry of pierwiastki aktynowe i transaktynowe , Springer, Dordrecht 2006; ISBN  1-4020-3555-1 , s. 253-698; doi : 10.1007/1-4020-3598-5_5 (s. 530-531, 557-564).
  • Patent USA 2535572: Wytwarzanie UF 6 ; 26. Grudzień 1950.
  • Patent USA 5723837: Oczyszczanie sześciofluorku uranu ; 3. Marzec 1998.

Linki zewnętrzne