https://chemicalportal.ru/compounds/ftorid-urana-vi/

Фторид урана (VI)

Фторид урана(VI)
Содержание
Физические свойства
Получение
Применение
Запасы и утилизация
Опасность
Биологическая опасность
Химическая опасность
Пожарная опасность

Фторид урана
— бинарное соединение урана со фтором,
прозрачные летучие светло-серые кристаллы.
Связь уран-фтор в нём носит ковалентный характер.

Обладает молекулярной кристаллической решеткой.

Очень ядовит.

Фторид урана?(VI)?

Общие
Систематическое
наименование Фторид урана?(VI)?
Хим. формула UF6
Физические свойства
Молярная масса 351,99 г/моль
Плотность 5,09 г/см3 (тв., 20 °C);
4,9 г/см3 (тв., 50 °C);
13,3 г/л (г., 60 °C)
Термические свойства
Температура
• плавления 64,0 °C (1,44 МПа)
• кипения возгоняется при 56,4 °C
Тройная точка 64,052 °C при 151 кПа
Критическая точка   
• температура 230,2 °C °C
• давление 4,61 МПа
Энтальпия
• образования ?2317 кДж/моль
Удельная теплота испарения 83,333 Дж/кг (при 64 °C)
Удельная теплота плавления 54,167 Дж/кг (при 64 °C)
Химические свойства
Растворимость
• в воде реагирует

Безопасность
Токсичность радиоактивен
Пиктограммы ECB Пиктограмма «T+: Крайне токсично» системы ECBПиктограмма «O: Окислитель» системы ECBПиктограмма «N: Опасно для окружающей среды» системы ECB
NFPA 704 

Является единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре, в связи с этим широко используется в обогащении урана — разделении изотопов 235U и 238U, одном из основных этапов производства топлива для ядерных реакторов.

Физические свойства

Кристаллическая структура

При нормальных условиях гексафторид урана

представляет собой светло-серые или прозрачные летучие кристаллы с плотностью 5,09 г/см3.

При атмосферном давлении возгоняется при нагреве до 56,4 °C,
однако при небольшом увеличении давления (например, при нагреве в запаянной ампуле)

может быть переведён в жидкость.
Критическая температура 230,2 °C, критическое давление 4,61 МПа.

Гексафторид урана радиоактивен,

вклад в его радиоактивность вносят все три природных изотопа урана (234U, 235U и 238U).

Удельная активность гексафторида урана с природным содержанием изотопов урана

(не обеднённого и не обогащённого) составляет 1,7?104 Бк/

Удельная активность обеднённого (то есть с уменьшенным содержанием 235U) гексафторида урана несколько ниже,
высокообогащённого по изотопу уран-235 может быть даже на два порядка выше и зависит от степени обогащения ураном-235.

Величины радиоактивности относятся к свежеприготовленному веществу,
в котором отсутствуют все дочерние нуклиды уранового ряда,
кроме урана-234.

С течением времени, через примерно 150 дней

после получения соединения в гексафториде урана накапливаются дочерние изотопы

и восстанавливается естественное радиоактивное равновесие по концентрации короткоживущих дочерних нуклидов 234Th и 231Th

(продуктов альфа-распада 238U и 235U, соответственно); в результате
удельная активность «старого» гексафторида урана

с исходно природным содержанием изотопов увеличивается до 4,0?104 Бк/г.

Плотность паров гексафторида урана в большом диапазоне давлений и температур может быть выражена формулой:

+ 424,7 кДж/моль.
Из фтористого винилиденфторида образуется 1,1,1,2-тетрафторэтан:

+ 344,6 кДж/моль.
Фторирование трихлорэтилена сопровождается образованием 1,2-дифтор-1,1,2-трихлорэтана:

.}
Фторирование предельных органических соединений фторидом урана(VI) сопровождается замещением одного или нескольких атомов водорода в исходном соединении на фтор:

+ 219,1 кДж/моль.

Получение
В российском ядерном топливном цикле:

Получается взаимодействием соединений урана (например тетрафторида UF4, оксидов)

с F2 (в промышленности реакцию проводят в пламени смеси H2 и F2)

или некоторыми другими фторирующими агентами,

а затем очищают ректификацией или центрифугированием в газовой центрифуге.

В американском ядерном топливном цикле:

Переработанные в U3O8 («закись-окись урана» или «жёлтый кек»)

урансодержащие руды растворяют в азотной кислоте,
получая раствор уранилнитрата UO2(NO3)2.

Чистый нитрат уранила получается с помощью жидкостной экстракции (например ТБФ или Д2ЭГФК),

а затем, подвергаясь воздействию аммиака, получается диуранат аммония.

Восстановление водородом даёт диоксид урана UO2, который затем превращается с помощью плавиковой кислоты HF в тетрафторид урана UF4. Окисление фтором даёт UF6.

Применение

Применяется при разделении изотопов 235U и 238U
методами газовой диффузии
или

центрифугирования для обеспечения делящимся веществом различных ядерных технологий.

При этом образуется значительное количество неиспользуемых остатков
(обеднённых по урану-235),

обычно хранимых в виде гексафторида урана в контейнерах.

Ныне на площадках при обогатительных заводах накоплены огромные количества гексафторида.
Общее количество накопившегося гексафторида урана в мире на 2010 г. составляет около 2 млн тонн.

Обеднённый гексафторид урана используют для фторирования органических соединений.

Получаемые с использованием гексафторида урана в качестве фторирующего агента октафторпропан

(C3F8, хладон-218, R-218, FC-218) и 1,1,1,2-тетрафторэтан (CF3-CFH2, хладон-134a, R-134, HFC-134a)

являются альтернативной заменой озоноразрушающим хладоагентам.

Озоноразрушающий потенциал ODP равен нулю.

1,2-дифтортрихлорэтан (CFCl2CFClH, хладон-122а, R-122a, HCFC-122a) является альтернативной заменой

озоноразрушающих фторхлоруглеродных растворителей.

Его можно применить в качестве
растворителя, экстрагента, вспенивающего агента при производстве полимерных изделий, анестетика для животных.

Запасы и утилизация

На конец 2010-х годов в результате изотопного обогащения урана в мире накоплено около 1,5-2 млн тонн обедненного урана,

ежегодно добавляется ещё 40-60 тыс. тонн обедненного урана.

Подавляющая часть этого объёма хранится в виде обедненного гексафторида урана (ОГФУ)

в специальных стальных емкостях
По мере совершенствования технологий изотопного обогащения старые запасы ОГФУ иногда дообогащают.

Однако длительное хранение столь большого количества химически опасных веществ нежелательно,

поэтому существуют технологии конверсии гексафторида урана в менее опасные формы,
например оксиды урана
или тетрафторид урана UF4.

Известны проекты химической переработки гексафторида

во Франции, США, России, Великобритании.

Производительность действующих на 2018 год предприятий конверсии ОГФУ — свыше 60 тыс. тонн в год
в пересчете на уран.

Во Франции конверсия ведется с 1980-х годов,
на 2018 год мощность — 20 тыс. тонн в год.

В 2000-х годах две установки мощностью 18 тыс. и 13,5 тыс. тонн в год введены в строй в США.

В Великобритании строят установку мощностью 7 тыс. тонн.

В России первая промышленная установка по французской технологии введена в строй в 2009 году

на электрохимическом заводе в Красноярском крае.

В 2010 году там же введена в строй установка восстановления ОГФУ в низкотемпературной плазме по российской технологии.

Мощность этих двух установок — около 10 тыс. тонн в год.

Все эти установки получают закись-окись урана и фтороводород.

Также на ангарском химкомбинате разрабатывают опытно-демонстрационную установку
«Кедр» мощностью 2 тыс. тонн в год

с получением тетрафторида урана по технологии восстановления ОГФУ в водородном пламени.

Опасность

Биологическая опасность

В России — класс опасности 1, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны — 0,015 мг/м3 (1998 год). В США предельный пороговый уровень однократного воздействия согласно ACGIH — 0,6 мг/м3 (1995 год).

Чрезвычайно едкое вещество, разъедающее любую живую органику с образованием химических ожогов.

При контакте рекомендуется промывка большим количеством воды.

Воздействие паров и аэрозолей вызывает отёк лёгких.

Всасывается в организм через лёгкие или желудочно-кишечный тракт.
Очень токсичен, вызывает тяжёлые отравления.

Обладает кумулятивным эффектом с поражением печени и почек.

Уран слаборадиоактивен.
Загрязнение окружающей среды соединениями урана создаёт риск радиационных аварий.

В нормальных условиях представляет собой быстро испаряющееся твёрдое вещество.
Парциальное давление паров — 14 кПа.
Вокруг твёрдого вещества быстро образуется опасная концентрация паров.

Химическая опасность

Бурно реагирует с водой, в том числе с атмосферной влагой с образованием UO2F2 (фторид уранила русск.) и фтороводорода HF.

Вещество является сильным окислителем. Хорошо реагирует с органическими веществами. Медленно реагирует со многими металлами, образуя фториды металлов. Агрессивен в отношении резины и многих пластиков. Реагирует с ароматическими соединениями типа бензола и толуола.

Пожарная опасность
Не горюч, но при нагреве (в том числе в огне) выделяет едкие токсичные пары.

Запрещается применение воды при тушении пожара.

Допустимо применение порошковых и углекислотных средств тушения.