[科普中国]-六氟化铀还原

无论天然铀、富集铀还是贫化铀的六氟化物，其最终都要加工成UO2或金属铀。前者用于反应堆的燃料芯体制造；后者则先要将其转化成UF4，再用Ca或Mg还原成金属。

一、氢气还原法

用氢气还原UF6制备UF4是目前应用最广的方法，其特点是产品的堆密度大、生产能力大而且操作性好。工业上已开发出两种提供起始反应所需能量的方法：一种是经由高温（约650摄氏度）反应器壁供给，成为热壁法；另一种则由引入的F2与H2燃烧释放的反应热来供给，此时反应仅在狭窄的火焰区内进行，器壁仍可维持在较低温度，成为冷壁法。热壁法操作的严重缺点是：在塔壁上会生成熔结层，并不断增厚，需要停车清楚，致使生产不能连续进行；清除工作的劳动强度大，防护条件差；不适宜处理批量大的物料。冷壁法由于还原反应能在火焰中被激发，并于瞬时间内完成，这就从根本上消除了热壁法的缺点，且可顺利实现连续气相转化过程。为使此过程更经济，还开发了以 ClF3取代F2作为引发剂的方法。

二、四氯化碳还原法

当还原小批量的高富集度UF6时，控制温度在150摄氏度以上并且让CCl4大量过剩，UF6即可氟化CCl4并发生取代反应，被完全还原成UF4，其他反应物有各种氟氯烷（主要是CCl3F）及Cl2。反应要在热压釜中批式地进行。当转化大量的低富集度或贫化的UF6时，可在350-400摄氏度下用回转炉处理。与氢气还原法相比，此方法的操作裕度小，对工艺条件的控制要求较为严格；而且CCl4的消耗量大，尾气组成复杂，氟氯甲烷的组成又不恒定，以致回收和利用都困难。

三、氨还原法

UF6与NH3在300-400摄氏度发生反应，生成NH4 UF5，再在大于450摄氏度的温度下，于惰性气体中分解可得。前段采用火焰反应器；后段则用卧式搅拌炉或流化床反应器1。

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宋培峰 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心