BE570912A - - Google Patents

Description

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   L'invention a pour objet un perfectionnement à la préparation de l' hexafluorure   d'uranium.   



   Elle consiste d'une manière générale à appliquer la technique bien connue de la fluidisation à la préparation d'hexafluorure d'uranium par l'action du fluor gazeux sur le   tétrafluorure   d'urandum. 



   On connaît depuis longtemps la réaction : 
 EMI1.1 
   KATZ   et   RABINOVITCH   décrivent cette réaction qui s'effectue en deux stades : 
 EMI1.2 
 
L'hexafluorure s'échappe de la zone de réaotion sous forme gazeuse tandis   que., le   tétrafluorure et le pentafluorure ne sont pas volatilso 
Au-dessous de 250 C la réaction (2) se fait beaucoup plus rapidement que la réaction (3) de sorte que peu d'UF6 n'apparaît, tant que tout UF4 n'a pas été transformé en UF5 
Les réactions sont beaucoup plus rapides pour des températures com- prises entre 300 et   400 C,   mais toujours avec la formation de la phase intermédiai- re UF5. 



   On sait , d'autre part, que le pentafluorure d'uranium se ramollit à une température inférieure à   400 00   Ce phénomène entraîne le collage des parti- cules solides provenant de la transformation plus ou moins complète du tétrafluo- rure d'uranium en pentafluorure et ralentit de façon très sensible la formation de l'hexafluorure d'uranium. 



   Il est donc avantageux d'opérer la fluoruration à une température bien contrôlée, c'est-à-dire assez élevée pour que l'on ait des vitesses de réac- tion suffisantes, mais sans toutefois atteindre, même localement ,la température de collage des particules élémentaires. 



   La fluidisation est, d'une façon générale, une technique permettant un contrôle facile de la températureo Malheureusement, il est connu que les par- ticules très denses et généralement fines du   tétrafluorure   (et des autres   sels )   d'uranium se prêtent mal, par elles-mêmes , à la fluidisation. 



   La présente invention, due aux travaux de MM. Robert LICHTENBERGER et Albert LEVEL de la Société d'Electrochimie, d'Electrométallurgie et des Acié- ries Electriques d'UGINE, concerne un perfectionnement aux procédés de   fluidi-   sation qui pallie cet   inconvéniento   
Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé en ce que l'on introduit le tétrafluorure d'uranium dans un lit de particules fluidisées, cons-- tituées par un matériau solide chimiquement inerte   vis-à-vis   du fluor et de l'hexafluorure d'uranium, et servant en outre de diluant pour la réaction. 



   Le procédé suivant l'invention peut encore comporter les points sui- vants pris'séparément ou en combinaison g 
1 / Le matériau inerte employé peut être un fluorure minéral dont la teneur en fluor correspond à la valeur supérieure d'oxydation,tel que CaF2, MgF2, AlF3, CoF3, un oxyde tel que   l'alumine   cal- cinée ou la zircone, un métal en particules fluidisables (cuivre, 

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 nickel, bronze). 



   2 / Le diamètre des particules est compris entre 100 et 400 microns,' 
Dans un procédé industriel continu, l'addition du tétrafluorure doit' se faire proportionnellement au débit du fluor suivant l'équation (1). 



   On sait que dans une masse fluidisée les particules de solide sont soulevées et maintenues en suspension par le courant gazeux, chaque particule de- venant dynamiquement indépendante des autres. 



   Dans le procédé conforme à l'invention, les particules de   tétrafluoru-   re d'uranium se trouvent diluées par les particules du corps solide inerte et le, nombre de collisions entre grains de tétrafluorure est plus faible, ce qui expli- que que l'on diminue le danger de collage qui tendrait à apparaître au-dessus d' une certaine proportion depentafluorure d'uranium. 



   On choisit de préférence un corps solide inerte possédant en propre . de bonnes qualités de fluidisation.Ceci présente l'avantage de permettre l'emploi de particules de tétrafluorure d'uranium dont les qualités de fluidisation peu- vent être médiocres; la fluidisation de l'ensemble du lit n'en est pas perturbée. 



  Il est essentiel que les particules du   matériau   inerte ne varient pas de dimensions pendant la réaction. 



   Un autre avantage important de l'emploi d'un corps inerte est de   @   pouvoir.absorber les calories dégagées pendant la réaction et de jouer un rôle modérateur sur   l'exothermicité   de la réaction. 



   'Parmi les matériaux utilisables on peut citer tous les fluorures miné- raux   dont, la, teneur   en fluor correspond à la valeur supérieure d'oxydation, tels:   que le fluorure de calcium F2Ca, le fluorure de magnésium MgF2, le fluorure d'    aluminium AlF3, le trifluorure de cobalt CoF3, etc.... qui sont inactifs vis-à-vis du fluor élémentaire, et les oxydes tels que l'alumine calcinée, la zircone,   @   ainsi que les métaux en particules fluidisables (cuivre, nickel, bronze).

   Mais cette liste   n'est   aucunement limitative et le choix de telle ou telle matière est lié principalement à la facilité d'obtenir les particules de granulométrie déter- minée souhaitables pour une bonne mise en fluidisation. ; Én général, lorsqu'on choisit des oxydes ou des fluorures, le   diamè-     tre des grains doit être compris entre 100//.et 400 , et la dispersion de la taille des particules peut même dans certains cas être encore plus grande.    



   La fluidisation des particules de tétrafluorure d'uranium est   égale-.-.   ment bonne lorsque le diamètre des particules est compris entre 100 et 400 . avec une proportion importante de grains d'environ 200 . Mais, comme prévu ci- . dessus, le procédé permet l'emploi de grains d'UF4 difficilement fluidisables. ' 
L'appareillage est identique à celui utilisé couramment dans la   techni   que de fluidisation. On a intérêt à employer les appareils à alimentation conti- nue et comportant deux ou trois étages successifs, de sorte que le fluor pénétrant au bas du premier lit traverse successivement les lits superposés. 



   On sait que dans la technique de la fluidisation, les échanges thermi- ques se font particulièrement bien. Dans la réaction selon l'invention on peut éliminer les calories dégagées, soit 59.000 calories/molécule, par l'emploi d'un fluide maintenu à une température convenable (supérieure à la température ambian- te) qui régularise la température du milieu de réaction par circulation dans un ' système indépendant noyé dans la masse fluidisée. 



    @   Le gaz fluor peut être employé, soit pur, soit dilué par un gaz iner- te tel que l'azote. Cette dilution permet de réduire dans de fortes proportions 1 exothermicité de la réaction, mais elle rend   beaucoup 'plus   difficile la condensa- tion ultérieure de l'hexafluorure d'uranium en diluant ses vapeurs par un gaz inerte. 

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   L'excès de fluor n'ayant pas réagi est entraîné à la partie supérieu- re de l'appareillage dans le courant d'hexafluorure d'uranium formé et séparé de celui-ci dans le système de condensation en même temps qu'éventuellement le    gaz de dilution et les gaz tels que O2, F2O, SiF4, etc.... présents à titre d'impuretés.   



   Lorsque la matière solide circule par gravité d'un étage à un autre, le   chemin parcouru   par celle-ci doit être à contre-courant des gaz. Dans ce cas, au lieu d'introduire séparément le corps inerte et le tétrafluorure d'uranium, on peut les mélanger à l'avance et introduire de façon continue le mélange dans l'étage supérieur du réacteur. Un dispositif continu peut permettre de recycler le mélange du corps inerte et du tétrafluorure d'uranium solide qui n'a pas réagi, recueilli au bas de l'appareil de fluidisation. 



   L'appareil comporte de préférence à la partie supérieure un cyclone pour permettre la séparation des particules les plus fines. 



   Comme déjà indiqué, le chauffage ou le refroidissement peuvent être réalisés de plusieurs manières. On peut chauffer extérieurement chacun des étages ou prévoir à chaque étage des tubes danslesquels circule un fluide chaud. Ces tu- bes peuvent servir au refroidissement dans le cas d'élévation anormale de tempéra- ture. 



   Cette technique s'applique aussi bien à la fluoruration d'autres sels que le tétrafluorure d'uranium. Certains sels doubles d'uranium et de sodium, tels que NaUF5, ou d'uranium et de potassium tels que KUF5, par exemple, peuvent être transformés en hexafluorure suivant le procédé décrit. 



   On peut également avoir à transformer en hexafluorure d'uranium des sels ou des oxydes d'uranium à teneur élevée en U235; le procédé classique de transformation en UF4 est long et susceptible de provoquer des pertes en U235. 



  Il est avantageux dans certains cas de traiter directement ces matières par le fluor suivant la technique de l'invention.

Claims (1)

1. RESUME.

   La présente invention conoerne un perfectionnement aux procédés de fabrication d'hexafluorure d'uranium par fluoruration du tétrafluorure ou d'autres dérivés de l'uranium par le procédé de fluidisation.

   Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé en ce que l'on introduit le tétrafluorure d'uranium dans un lit de particules fluidisées cons- , tituées par un matériau solide chimiquement inerte vis-à-vis du fluor et de 1' hexafluorure-d'uranium et servant en outre de diluant pour la réaction.

   Le procédé suivant l'invention peut encore comporter les points sui- vants pris séparément ou en combinaison : 1 / Le matériau inerte employé peut être un fluorure minéral dont la teneur en fluor correspond à la valeur supérieure d'oxydation, tel que CaF2, MgF2, AlF3, CoF3, un oxyde tel que l'alumine calci- née ou la zircone, un métal en particules fluidisables (cuivre, nickel, bronze).

   2 / Le diamètre des particules est compris entre 100 et 400 microns.