[發明專利]從溶解在離子性液體中的UF6

在審

• 申請號: 202180017779.6
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN115335331A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 大衛·W·哈切特;卡薩拉·J·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: C01G43/00
• 分類號: C01G43/00;G21C21/00;G21C19/48
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊青;郭翠霞

本文描述了從六氟化鈾(UF₆)回收四氟化鈾(UF₄)的方法，所述方法包括將UF₆直接溶解在離子性液體中并回收UF₄，所述UF₄可以被加工以獲得UO₂(s)或金屬鈾。

與相關申請的交叉引用

本申請要求2020年3月6日提交的美國臨時專利申請號62/986,059的優先權，所述臨時申請整體通過參考并入本文。

聯邦資助的研究

本發明在美國能源部授予的主合同號為DE-NA-0003624、子合同號為159313、任務訂單號為26和37的美國政府支持下做出。美國政府在本發明中具有一定權利。

技術領域

本文描述了從六氟化鈾(UF₆)回收四氟化鈾(UF₄)的方法，所述方法包括將UF₆直接溶解在離子性液體中并回收UF₄，所述UF₄可以被加工以獲得UO₂(s)或金屬鈾。

背景技術

六氟化鈾(UF₆)是一種高揮發性和反應性的鈾形式，是國家核材料儲備的一部分。全世界95％的貧化鈾以UF₆的形式存在。UF₆與水劇烈反應產生氟化鈾酰(UO₂F₂)和氫氟酸(HF)，在室溫下極易揮發和升華。

對于將反應性UF₆轉變成可用于后續應用的更穩定的鈾化合物的方法，存在著需求。

發明內容

本文描述的一個實施方式是一種將六氟化鈾(UF₆)轉變成四氟化鈾(UF₄)的方法，所述方法包括：將UF₆以0.01M至3.0M的濃度直接溶解在室溫離子性液體中；將溶液溫育一個時間段；和向所述溶液添加水以沉淀固體UF₄。在一種情況下，所述離子性液體中的UF₆濃度低于約2.0M。在另一種情況下，所述離子性液體中的UF₆濃度為約0.01M、約0.02M、約0.03M、約0.04M、約0.05M、約0.06M、約0.07M、約0.08M、約0.09M、0.01M、約0.02M、約0.03M、約0.04M、約0.05M、約0.06M、約0.07M、約0.08M、約0.09M、約0.1M、約0.2M、約0.3M、約0.4M、約0.5M、約0.6M、約0.7M、約0.8M、約0.9M、約1.0M、約1.1M、約1.2M、約1.3M、約1.4M、約1.5M、約1.6M、約1.7M、約1.8M、約1.9M、約2.0M、約2.1M、約2.2M、約2.3M、約2.4M、約2.5M或約3.0M。在另一種情況下，所述方法還包括在將所述UF₆溶解在所述離子性液體中之前激冷所述UF₆。在另一種情況下，所述時間段包含約1小時至約200天。在另一種情況下，所述時間段包含約1小時至約1天。在另一種情況下，所述離子性液體包含帶有孤對電子的陰離子。在另一種情況下，所述離子性液體包含選自n-雙(三氟甲磺酰亞胺)(TFSI)、雙氰胺、三氟乙酸根、烷基磺酸根、烷基硫酸根、雙(氟磺酰)亞胺和三氟甲基乙酸根的陰離子。在另一種情況下，所述離子性液體包含n-雙(三氟甲磺酰亞胺)陰離子(TFSI^-)。在另一種情況下，所述離子性液體包含選自烷基取代或未取代的銨陽離子、烷基取代或未取代的哌啶鎓陽離子和烷基取代或未取代的吡咯烷鎓陽離子的陽離子。在另一種情況下，所述離子性液體包含選自四烷基銨陽離子、二烷基哌啶鎓陽離子和二烷基吡咯烷鎓陽離子的陽離子。在另一種情況下，所述離子性液體包含1-甲基-1-丙基哌啶鎓陽離子。在另一種情況下，所述離子性液體包含1-甲基-1-丙基哌啶鎓雙(三氟甲磺酰亞胺)([MPPi][TFSI])。在另一種情況下，UF₄的回收率約為100％。