Гексафторид урана

Uranium Hexafluoride, UF6

Основной конечный продукт конверсии урана (U), исходный материал для изотопного обогащения урана по 235U от естественного содержания (0,71%) до требуемой величины. Обладает двумя важнейшими свойствами, обуславливающими его уникальную ценность для технологий обогащения урана:

1) это единственное соединение урана, которое может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях при технически достижимых температурах и давлениях (тройная точка его диаграммы состояния соответствует 64°С и 1,5 атм.). Кроме того, Г. у. может возгоняться (сублимироваться) из твердого состояния непосредственно в газообразное, минуя жидкую фазу. И наоборот, газообразный Г. у. может быть легко конденсирован в твердое состояние с небольшим отводом тепла. Эти свойства Г. у. позволяют создать реализуемые в промышленных масштабах технологии обращения с ним (включая и транспортировку);

2) природный фтор (F) моноизотопен – он состоит из единственного стабильного изотопа 19F, поэтому различие в массах молекул Г. у. целиком обусловлено различием масс разделяемых изотопов урана. Поскольку главные промышленные способы обогащения урана (газовая диффузия, газовое центрифугирование) основаны на различном поведении в соответствующих физических процессах молекул газообразного вещества с разными массами, это обстоятельство позволяет при разделении выделить лишь две фракции – легкую (235UF6) и тяжелую (238UF6).

Главной проблемой при обращении с Г. у. является его высокая химическая активность. В частности, он интенсивно взаимодействует с воздухом и парами воды, образуя тетрафторид урана (UF4; зеленый порошок, или «зеленая соль»), а также UO2 и UO2F2 с выделением фтористого водорода, или плавиковой кислоты (HF). В силу химической пассивности UF4 осаждается на внутренних поверхностях технологических контуров и емкостей. Это вызывает необходимость высокой степени герметичности оборудования, и в особенности механических соединений. Кроме того, поверхности должны быть тщательно очищены, обезвожены и обезжирены (в частности, совершенно недопустим контакт Г. у. со смазочными маслами). Для их изготовления (или покрытия) должны использоваться химически устойчивые по отношению к Г. у. материалы: никель (Ni), алюминий (Al), магний (Mg), медь (Cu) и их сплавы, а из органических материалов – тефлон (политетрафтор-этилен). Г. у. обладает также высокой химической токсичностью, что вынуждает предпринимать при работе с ним необходимые меры предосторожности.

Производство Г. у. в промышленных масштабах осуществляется в Великобритании, Канаде, Китае, России, США и Франции, а также активно развивается в Бразилии и Иране, заинтересованных в создании собственных мощностей по центрифужному обогащению урана.

Лит.: Справочник по ядерной энерготехнологии. М.: Энергоатомиздат, 1989. С. 122–123;

Апсэ В.А., Шмелев А.Н. Ядерные технологии. М.: МИФИ, 2001. С. 53–55;

Жданов В.М. Тайны разделения изотопов. М.: МИФИ, 2004. С. 37–38.

А.Б. Колдобский