[發明專利]六氟化鈾的轉化和鈾從離子液體中的回收

在審

• 申請號: 201980094825.5
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN114072359A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 大衛·W·哈切特;肯尼斯·R·切爾溫斯基;凱瑟琳·呂布克;卡薩拉·希金斯
• 申請（專利權）人: 內華達高等教育系統董事會代表拉斯維加斯內華達大學
• 主分類號: C01G43/01
• 分類號: C01G43/01
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;曲盛

描述了用于從直接溶解入離子液體中的六氟化鈾回收鈾的方法。

技術領域

本公開內容涉及用于從六氟化鈾回收鈾的方法。

關于聯邦資助研究或開發的聲明

本發明是在由能源部授予的合同號DE-NA0003624、轉包合同159313的政府支持下完成的。政府對本發明享有特定權利。

背景技術

六氟化鈾(UF₆)是鈾的高揮發性和反應性形式，其是國家核材料儲備的一部分。全世界百分之九十五的貧化鈾是UF₆形式。需要將反應性UF₆轉化成能夠在后續的應用中使用的更穩定的材料。然而，UF₆與水劇烈反應，產生氟化鈾酰和氫氟酸(HF)，并且在室溫下是極易揮發的且會升華。

因此，仍然需要安全地轉變UF₆的方法，這是處理目前全世界可獲得的大量儲備材料所需要的。

發明內容

本公開內容提供了用于回收鈾的方法。

在一個方面，所述方法包括將六氟化鈾(UF₆)以大于0M且小于或等于0.5M的濃度直接溶解入離子液體中；和向所述離子液體施加電位以將鈾作為金屬沉積到電極上。

在另一方面，所述方法包括將六氟化鈾(UF₆)以≥0.5M的濃度直接溶解入離子液體溶劑中，以在離子液體溶液中形成固體沉淀物；從所述離子液體溶液中分離出所述固體沉淀物；和熱處理所述固體沉淀物。

根據以下描述和附圖，本公開內容的其它方面和實施方式將變得顯而易見。

附圖說明

本專利或申請文件包含至少一幅彩色附圖。具有彩色附圖的本專利或專利申請公開文件的副本將在請求和支付必要費用后由主管局提供。

圖1是顯示鈾從離子液體中的電化學回收的圖像。左圖是電化學反應的圖像，其中鈾沉積物形成在電極上。右圖是鈾沉積物的掃描電子顯微圖像。

圖2A和圖2B是鈾金屬晶體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖2B中的方框指示幾何金屬晶體。

圖3是鈾、氧、氟、碳和硫的能量色散X-射線光譜(EDS)圖。

圖4是在IL中從UF₆電化學沉積后鈾沉積物的SEM圖像。

圖5顯示圖4的鈾沉積物的元素分析。

圖6是鈾沉淀物的粉末X-射線衍射(PXRD)圖案。

圖7是鈾沉淀物的同時熱重分析和差示掃描量熱法(TGA(綠色)/DSC(藍色))分析的圖。

圖8是在TGA后鈾沉淀物的PXRD圖案。UO2是UO₂，并且UO1指示鈾原子和氧原子的比略小于1:2。UOS中的硫可能來自殘留TFSI。

具體實施方式

本公開內容提供了用于從六氟化鈾回收鈾的方法。六氟化鈾的直接溶解已在沒有任何進一步的化學改性的情況下在離子液體(IL)中實現。另外，六氟化鈾在溶解于IL之前被冷卻以確保材料不揮發。溶解導致六氟化鈾還原成穩定得多且相對無害的四氟化鈾。在溶解之后實現了兩種鈾回收路徑：沉淀和電化學還原。兩種方法都提供了安全轉變UF₆和回收有用形式的鈾的路徑。

1.定義