干法转化工艺制备UO2粉末的热力学计算

doi:10.3866/PKU.WHXB2014Ac19

摘要/Abstract

摘要：

UO₂粉末干法转化工艺是把固体UF₆汽化后在反应室中与来自同心喷咀的水蒸汽反应生成中间化合物UO₂F₂, 然后通过螺旋装置输送到回转还原炉(回转炉)中与逆向的H₂-H₂O混合气体转化成UO₂粉末. 本文介绍了从气态UF₆到固体UO₂粉末在几个不同阶段的主要化学反应热力学, 包括UO₂F₂+H₂O/H₂→UO₂/UO₃和UO₂+HF→UF₄, 从热力学角度讨论了回转炉第一个温区的温度和气氛(H₂O-H₂-HF)对UO₂被HF氟化成UF₄的影响.此外, 结合工艺鉴定试验结果, 分析和讨论了反应室和回转炉中干法转化工艺参数对UO₂粉末物理性能的影响.

关键词: 干法转化, UO₂粉末, UO₂F₂, 氟化反应

Abstract:

A dry conversion process to produce UO₂ powder is reported. Uranium fluoride (UF₆) is directly hydrolyzed with water vapor from a concentric nozzle to form uranyl fluoride (UO₂F₂), which is transferred to a rotary kiln by a screw and reduced to ceramic-grade uranium dioxide (UO₂) powder with backward mixing gases of vapor and hydrogen. Several of the main reactions and thermodynamics calculations for conversion of gaseous UF₆ to UO₂ powder are reported, including reactions for UO₂F₂+H₂O/H₂→UO₂/UO₃ and UO₂+HF→UF₄. The influence of the temperature of the first zone and the gas atmosphere of H₂O-H₂-HF on the fluorization of UO₂ by HF in term of thermodynamics are also discussed. Moreover, the influences of the dry conversion process parameters on the UO₂ physical properties are analyzed by qualification test results.

Key words: Dry conversion process, UO₂ powder, UO₂F₂, Fluorization reaction

MSC2000:

O641

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干法转化工艺制备UO₂粉末的热力学计算

Thermodynamic Calculations for UO₂ Powder Fabrication by a Dry Conversion Process

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