CH353728A - Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von     Urantetrafluorid       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  Verfahren zur Herstellung von     Urantetrafluorid.     



  Es wurde bereits behauptet, dass     Urantetrafluorid     aus     Uranhexafluorid    hergestellt werden kann, indem  man letzteres mit einem wasserfreien organischen       Fluoracceptor,    wie     Tetrachlorkohlenstoff,        Äthylen-          dichlorid,        Trichloräthylen    und Chloroform, umsetzt.  Die Bedingungen, unter welchen diese Reaktionen zu  erwarten sind, sowie die Art der während der Re  aktion gebildeten Produkte (mit Ausnahme von       Urantetrafluorid    selbst) wurden jedoch nicht be  kanntgegeben.  



  Die     Erfinder    haben die Möglichkeit untersucht,       Urantetrafluorid    aus     Uranhexafluorid    und Tetra  chlorkohlenstoff durch ein     Dampfphasen-Verfahren     herzustellen, und haben gefunden, dass die Bedin  gungen, unter welchen die Reaktion     durchgeführt     wird, streng überwacht werden müssen, insbeson  dere, wenn das Verfahren durch Vermischen von  Strömen der Reaktionsteilnehmer in Dampfform  durchgeführt wird, um die Bildung eines     Urantetra-          fluorides    zu     verhindern,    das mit festen     Uranfluorid-          Zwischenprodukten,

      wie     UF.,        UZF9    und     U4F17,    ver  unreinigt ist. Es wurde gefunden, dass ein Urantetra  fluorid von befriedigender Reinheit erhalten werden  kann durch Anwendung einer Temperatur von 150  bis 400  C und durch Verwendung von     Tetrachlor-          kohlenstoff    und     Uranhexafluorid    im Verhältnis von  2 bis 4,5     Mol        Tetrachlorkohlenstoff    zu 1     Mol        Uran-          hexafluorid.    (Da die     Molekulargewichte    dieser Ver  bindungen 154 bzw.

   352 betragen, sind die verwen  deten     Gewichtsverhältnisse    308 bis 693 Gewichts  teile     CC14    zu 352 Gewichtsteilen     UF..)     Es wurde ferner gefunden, dass die Reaktion  durch Anwendung einer Temperatur von 270 bis  350  C und     Molverhältnissen    von 2,5 bis 3,7 Tetra  chlorkohlenstoff zu 1     Mol        Uranhexafluorid,    unter    Bildung eines grossen Anteils der wertvollen Chlor  fluorkohlenstoffe     CC13F    und     CC12F2    erfolgt.  



  Wird das Verfahren durch Vermischen von       Tetrachlorkohlenstoff    und     Uranhexafluoriddämpfen     durchgeführt, so werden diese Ströme vor dem Mi  schen vorzugsweise auf eine Temperatur von min  destens 150  C vorgeheizt, um die Reaktion zu be  schleunigen.  



  Die Reaktion wird durch das gebildete     Uran-          tetrafluorid    katalysiert.  



  <I>Beispiel</I>  Die zum Durchführen dieses Beispiels verwen  dete Apparatur war eine solche bekannter Art und       umfasste    einen schrägen Drehofen aus rostfreiem  Stahl mit Nickelauskleidung von 14 Litern Inhalt  und einem Grössenverhältnis von Länge zu innerem  Durchmesser von 14: 1, der an seinen Enden in       Rollenlagern    gelagert war, welche mit einem mit  verstellbaren Füssen versehenen Gestell verbunden  waren, so dass die Neigung des Ofens     verändert    wer  den konnte. Der Ofen konnte mittels eines Ketten  antriebes     rotiert    und durch einen,     annähernd    den  ganzen Ofen     innerhalb    der     Walzlager    umfassenden  Feuerraum erhitzt werden.

    



  Zwei     konzentrische    Rohre aus rostfreiem Stahl  führten durch eine     Polytetrafluoräthylen-Dichtung     in das obere Ende des Ofens; das äussere Rohr  diente der Einleitung von     Tetrachlorkohlenstoff-          dampf    und das innere der Einleitung von     Uran-          hexafluoriddampf.    Das innere Rohr wies eine ver  engte Öffnung auf, um ein     Rückdiffundieren    des       Tetrachlorkohlenstoffdampfes    zu verhindern.

   An  diese     Einlassrohre    war eine     Ablenkplatte        befestigt,     durch welche die, aus     dvn    Rohren austretenden  Dämpfe der Reaktionsteilnehmer nach unten abge  lenkt und dadurch rasch     vermischt    wurden.      Das untere Ende des Ofens führte durch eine       Polytetrafluoräthylendichtung    in eine     Absetzkammer.     Diese Kammer umfasste einen, durch ein Ventil       schliessbaren    Ausgang für     Feststoffe    an seinem  untern Teil und eine Leitung für entweichende  Dämpfe an seinem     obern    Teil.  



  Der Ofen war mit einem Schaber ausgestattet,  um ein     Ansammeln    von festem     Urantetrafluorid    an  der Ofenwand zu verhindern, und mit einer Tasche  zur     Aufnahme    eines     Nickelthermoelementes,    welches  sich der Mittelachse des Ofens entlang erstreckte  und die     Aufzeichnung    der Temperatur beim Einlass,  in der Mitte und beim     Auslass    des Ofens ermöglichte.  



  Bei einer Schrägstellung des Ofens von 71/2  zur       Horizontalen    und einer Rotationsgeschwindigkeit  von 10 Umdrehungen pro Minute wurden     Uran-          hexafluoriddämpfe    und trockene     Tetrachlorkohlen-          stoffdämpfe,    beide auf 200  C vorgewärmt, bei einem  überdruck von etwa 15 mm     Hg    in das innere bzw.

    äussere der koaxialen Rohre einströmen gelassen,  wobei die     Zuflussgeschwindigkeit    derart reguliert  wurde, dass auf 1     Mol        Uranhexafluorid    3,1     Mol          Tetrachlorkohlenstoff    entfielen und die absolute     Zu-          flussgeschwindigkeit    des     Uranhexafiuorids    1 kg Uran  pro Stunde äquivalent war. Der Ofen wurde derart  erhitzt, dass der grössere Teil seiner Länge auf einer  Temperatur zwischen 285 und 310  C gehalten wer  den konnte, wobei der unmittelbar an den     Auslass     angrenzende Teil     eine    Temperatur von 170  C auf  wies.  



  Das durch die Reaktion entstandene, feste Pro  dukt     wanderte    allmählich gegen das untere Ende des  Drehofens (das Produkt blieb im wesentlichen 15  Minuten im Ofen) und gelangte in die     Absetzkam-          mer,    aus welcher es periodisch durch den     Auslass    am  untern     Kammernende        entfernt    wurde.

   Das derart  gewonnene Produkt war ein annähernd von     Fluorid-          zwischenprodukten    freies     Urantetrafluorid    mit einem  Gehalt von 0,4     Gew.II/o        U02F2,    welch letzteres Ma  terial durch die Reaktion von     UF,    mit Feuchtigkeit  entstanden war. Das Produkt wurde sodann mit  trockener Luft bei 300  C     behandelt,    um absorbierte  Dämpfe zu     entfernen.     



  Die entweichenden Dämpfe verliessen die Ab  setzkammer durch die Leitung am obern Ende der    Kammer und gelangten in eine     Staubabscheidevor-          richtung,    in welcher feine Teilchen von     Urantetra-          fluorid    gewonnen wurden.

   Diese derart von Fest  körpern befreiten Dämpfe wurden sodann auf 20  C  abgekühlt, wobei der grösste Teil des überschüssi  gen     Tetrachlorkohlenstoffes    kondensiert wurde, und  durch eine mit     Atznatron        beschickte        Gaswaschvor-          richtung    geleitet, in welcher das Chlor     adsorbiert    und  weiterer     Tetrachlorkohlenstoff    kondensiert wurde.

    Die aus der Waschvorrichtung austretenden Dämpfe,  welche     hauptsächlich    aus     CC13F    und     CC12F2    mit sehr  kleinen Mengen     CCIF    3 und zuvor nicht kondensier  tem     Tetrachlorkohlenstoff    bestanden, wurden so  dann zur Gewinnung dieser Verbindungen teilweise  durch     Adsorption    an Aktivkohle und     teilweise     durch Kondensation bei     -20     C und     anschliessende     fraktionierte Destillation behandelt.  



  Der aus den entweichenden Dämpfen gewonnene       Tetrachlorkohlenstoff    wurde nach den üblichen Ver  fahren gereinigt und wieder in den Prozess einge  schaltet.  



  Die vorliegende Erfindung findet besonders Ver  wendung zur Umwandlung von     UF,    in     UF4    unter  Berücksichtigung von U235.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid durch Umsetzung von Uranhexafluorid mit Tetra chlorkohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Uranhexafluoriddämpfen und Tetra chlorkohlenstoffdämpfen, in welchen 2 bis 4,5 Mol Tetrachlorkohlenstoff pro Mol Uranhexafluorid vorhanden sind, einer Temperatur von 150 bis 400 C unterworfen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gemisch 2,5 bis 3,7 Mol Tetrachlorkohlenstoff pro Mol Uranhexafluorid ent hält, und dass dieses Gemisch einer Temperatur von 270 bis 350 C unterworfen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dämpfe vor ihrer Vermi schung auf eine Temperatur von mindestens 150 C erwärmt werden.