Sześciofluorek uranu | |||
Identyfikacja | |||
---|---|---|---|
Nazwa IUPAC |
Sześciofluorek uranu Fluorek uranu (VI) |
||
N O CAS | |||
N O ECHA | 100,029,116 | ||
PubChem | |||
UŚMIECHY |
F [U] (F) (F) (F) (F) F , |
||
InChI |
InChI: InChI = 1 / 6FH.U / h6 * 1H; / q ;;;;;; + 6 / p-6 / f6F.U / h6 * 1h; / q6 * -1; m / rF6U / c1 -7 (2, 3, 4, 5) 6 |
||
Wygląd | rozpływające się kryształy bezbarwne do białych. | ||
Właściwości chemiczne | |||
Brute formula | UF 6 | ||
Masa cząsteczkowa | 352,01933 ± 0 g / mol F 32,38%, U 67,62%, |
||
Moment dwubiegunowy | Nie | ||
Właściwości fizyczne | |||
T ° fuzja | 64,8 ° C | ||
* Temperatura wrzenia | 56,5 ° C (sublimacja) | ||
Rozpuszczalność | w wodzie w 20 ° C : reakcja | ||
Masa objętościowa | 5,09 g · cm -3 ciała stałego | ||
Nasycenie prężności par | przy 20 ° C : 14,2 kPa | ||
Punkt krytyczny | 46,6 bar , 232,65 ° C | ||
Potrójny punkt | 64 ° C , 150 kPa | ||
Termochemia | |||
S 0 stałe | 228 J K −1 mol −1 | ||
Δ f H 0 stałe | −2317 kJ / mol | ||
Właściwości elektroniczne | |||
1 energia re jonizacji | 14,00 ± 0,10 eV (gaz) | ||
Krystalografia | |||
Typowa konstrukcja | Orthorhombic | ||
Kształt cząsteczki | Oktaedr | ||
Koordynacja | Pseudo-oktaedryczny | ||
Środki ostrożności | |||
Związek radioaktywny |
|||
SGH | |||
Niebezpieczeństwo H300, H330, H373, H411, H300 : Połknięcie grozi śmiercią H330 : Wdychanie grozi śmiercią H373 : Może powodować uszkodzenie narządów (wymienić wszystkie narządy dotknięte chorobą, jeśli są znane) przez powtarzane lub długotrwałe narażenie (wskazać drogę narażenia, jeżeli definitywnie udowodniono, że inne drogi narażenia nie powodują zagrożenie) H411 : Działa toksycznie na organizmy wodne, powodując długotrwałe skutki |
|||
Transport | |||
2978 : MATERIAŁ PROMIENIOTWÓRCZY, HEKSAFLUOREK URANU, z wyjątkiem nierozszczepialnych lub rozszczepialnych |
|||
Związki pokrewne | |||
Inne kationy |
Tor (IV) Fluorek Protaktyn (V) Fluorek Neptun (VI) Fluorek Pluton (VI) Fluorek |
||
Inne aniony | Chlorek uranu (VI) | ||
Inne związki |
Uran |
||
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej. | |||
Uranu sześciofluorku (UF 6 ) jest związkiem stosowanym w sposobie wzbogacania uranu . Jego przemysłowe zastosowanie jest związane z jądrowym cyklem paliwowym (procesem produkcji paliwa do reaktorów jądrowych i broni jądrowej ). Jego synteza chemiczna, która zachodzi po ekstrakcji uranu , stanowi następnie wkład do procesu wzbogacania .
Sześciofluorek uranu jest stały w temperaturze pokojowej (~ 20 ° C ), pojawia się jako szare kryształy w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia (CNTP).
Jego ciśnienie pary dociera 1 atmosfery w 56,4 ° C . W otwartym środowisku na powietrzu , to sublimuje nieodwracalnie.
Jego faza ciekła pojawia się w punkcie potrójnym , przy 1,5 atm i 64 ° C ( 337 K ).
Do określenia struktury UF 6 , MoF 6 i WF 6 przy 77 K. wykorzystano dyfrakcję neutronów.
Oprócz radioaktywności związanej z uranem jest produktem silnie toksycznym, który gwałtownie reaguje z wodą. W wilgotnej atmosferze lub w obecności wody przekształca się w fluorek uranylu (UO 2 F 2 ) i kwas fluorowodorowy (HF). Przemiana jest natychmiastowa i gwałtowna i towarzyszy jej emisja obfitych, nieprzejrzystych, drażniących i duszących oparów HF.
Produkt działa korodująco na większość metali. Słabo reaguje z aluminium , tworząc cienką warstwę AlF 3, która jest następnie odporna na korozję ( pasywacja ).
Wykazano, że sześciofluorek uranu jest utleniaczem i kwasem Lewisa, który może wiązać się z fluorkami , np. Uważa się, że reakcja fluorku miedzi z heksafluorkiem uranu w acetonitrylu tworzy Cu [UF 7 ] 2,5 MeCN.
Wyodrębniono polimerowe fluorki uranu (VI) zawierające kationy organiczne i scharakteryzowano je metodą dyfrakcji rentgenowskiej .
Pentafluorek uranu (UF 5 ) i nonafluorek diuranu (U 2 F 9 ) scharakteryzowali CJ Howard, JC Taylor i AB Waugh.
Trifluorek uranu scharakteryzował J. Laveissiere.
Strukturę UOF 4 opisali JH Levy, JC Taylor i PW Wilson.
Wszystkie inne fluorki uranu są nielotnymi ciałami stałymi, które są polimerami koordynacyjnymi .
Sześciofluorek uranu jest stosowany w dwóch głównych metodach wzbogacania uranu, dyfuzji gazów i ultrawirowania , ponieważ ma punkt potrójny w temperaturze 64 ° C i przy ciśnieniu nieco wyższym od ciśnienia atmosferycznego . Ponadto, fluor posiada tylko jeden naturalny stabilnego izotopu ( 19 F), w związku z tym, że masy cząsteczkowe tych izotopomerów UF 6, różnią się tylko uranu izotopów obecne: U-238 , U-235 , albo U-234 .
Sześciofluorek uranu, oprócz jego wykorzystania do wzbogacania , został użyty w zaawansowanym procesie ponownego przetwarzania opracowanym w Czechach . W tym procesie paliwo jądrowe : zużyty tlenek uranu jest traktowany fluorem w celu utworzenia mieszaniny fluorków. Ten ostatni jest następnie destylowany w celu oddzielenia różnych rodzajów materiałów.
Po wzbogaceniu sześciofluorek uranu jest przekształcany w tlenek uranu (UO 2 ) do zastosowań jądrowych.
Konwersję do UO 2 można przeprowadzić na sucho (najczęściej) lub na mokro.
Suchy sposóbWydajność przekracza 99,5%.
Mokry sposóbTen proces ma tę wadę, że wytwarza więcej ścieków niż proces suchy, który ma większy wpływ na środowisko. Z drugiej strony, jest bardziej elastyczny, jest często używany do odzyskiwania materiałów rozszczepialnych ze złomu i odpadów.
Etapy polegają na obróbce UF 6 parą wodną i otrzymywaniu kolejno UO 2 F 2 , soli uranu, diuranianu amonu, UO 3 i UF 4 . Proces ten łączy rozpuszczanie w środowisku azotowym, oczyszczanie rozpuszczalnikiem w pulsacyjnej kolumnie, wytrącanie amoniaku i redukcję wodoru.
Stany ZjednoczoneW Stanach Zjednoczonych około 95% dotychczas wyprodukowanego zubożonego uranu jest składowane w postaci sześciofluorku uranu UF 6 w stalowych zbiornikach na otwartych parkach w pobliżu zakładów wzbogacania. Każdy zbiornik mieści do 12,7 tony UF 6 . Sześciofluorek uranu jest wprowadzany do zbiornika w postaci płynnej. Po ochłodzeniu większość cieczy zestala się, zajmując około 60% zbiornika, podczas gdy resztę przestrzeni zajmuje heksafluorek w postaci gazowej. Gaz ten reaguje ze stalą wewnętrznej powierzchni zbiornika i tworzy warstwę ochronną przed korozją.
560 000 ton Zubożonego UF 6 było przechowywane w 1993 r. I 686 500 ton w 2005 r. W 57122 zbiornikach magazynowych w Portsmouth w Ohio , Oak Ridge w Tennessee i Paducah w stanie Kentucky .
Przechowywanie to stwarza zagrożenie dla środowiska, zdrowia i bezpieczeństwa ze względu na niestabilność chemiczną. Kiedy UF 6 wchodzi w kontakt z wilgotnym powietrzem, reaguje z wodą w powietrzu, tworząc UO 2 F 2 (fluorek uranylu) i HF (fluorowodór), z których oba są bardzo rozpuszczalne i toksyczne. Zbiorniki magazynowe należy regularnie sprawdzać pod kątem oznak korozji lub wycieków. Szacunkowa żywotność stalowego zbiornika jest mierzona w dziesięcioleciach.
Rząd Stanów Zjednoczonych rozpoczął przekształcanie UF 6 w stały tlenek uranu w celu długoterminowego przechowywania. Takie przechowywanie całego zapasu UF 6 może kosztować od 15 milionów do 450 milionów dolarów .
UF6 emituje promieniowanie alfa, beta i gamma. Pod wpływem pary wodnej UF 6 rozkłada się na kwas fluorowodorowy (HF) i fluorek uranylu (UO 2 F 2 ), które są bardzo toksyczne.
Zdarzyło się kilka wypadków z udziałem fluorku uranu w Stanach Zjednoczonych. Wypadki te spowodowały śmierć 2 osób w 1944 r. I jedną śmierć w 1986 r.
Plik 26 października 2014, doszło do wycieku sześciofluorku uranu w zakładzie przetwórstwa uranu Honeywell : 7 osób pod smugą odniosło poparzenia, a 7 do 10 innych osób na terenie zakładu lub w jego pobliżu również odniosło obrażenia.