Hexafluoruro de uranio

Hexafluoruro de uranio (UF₆), (a veces llamado "hex") es un compuesto inorgánico con la fórmula UF₆. El hexafluoruro de uranio es un sólido blanco volátil que reacciona con el agua y libera ácido fluorhídrico corrosivo. El compuesto reacciona levemente con el aluminio, formando una fina capa superficial de AlF3 que resiste cualquier reacción posterior del compuesto. El UF₆ se utiliza en el proceso de enriquecimiento de uranio, que produce combustible para reactores nucleares y armas nucleares.

Preparación

El mineral de uranio molido (U₃O₈ o "torta amarilla") se disuelve en ácido nítrico, lo que produce una solución de nitrato de uranilo UO₂(NO₃)₂. El nitrato de uranilo puro se obtiene mediante extracción con disolventes y luego se trata con amoníaco para producir diuranato de amonio ("ADU", (NH₄)₂U ₂O₇). La reducción con hidrógeno da UO₂, que se convierte con ácido fluorhídrico (HF) en tetrafluoruro de uranio, UF₄. La oxidación con flúor produce UF₆.

La instalación de procesamiento de hexafluoruro de uranio de Honeywell utiliza un proceso diferente.

Durante el reprocesamiento nuclear, el uranio reacciona con trifluoruro de cloro para dar UF₆:

U + 2 ClF₃ → UF₆ + Cl₂

Propiedades

Propiedades físicas

Did you mean:

At atmospheric pressure, UF6 sublimates at 56.5 °C.

La estructura de estado sólido se determinó mediante difracción de neutrones a 77 K y 293 K.

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  Modelo de la célula unitaria de hexafluorida de uranio

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  Longitudes y ángulos de hexafluoruro de uranio gaseoso

Propiedades químicas

Se ha demostrado que el hexafluoruro de uranio es un oxidante y un ácido de Lewis que es capaz de unirse al fluoruro; por ejemplo, se informa que la reacción del fluoruro de cobre (II) con hexafluoruro de uranio en acetonitrilo forma heptafluorouranato (VI) de cobre (II), Cu (UF₇)₂.

Did you mean:

Polymeric uranium(VI) fluoride containing organic cations have been isolated and characterized by X-ray diffraction.

Aplicación en el ciclo del combustible

Como uno de los compuestos más volátiles del uranio, el hexafluoruro de uranio es relativamente conveniente de procesar y se utiliza en los dos principales métodos de enriquecimiento de uranio, a saber, la difusión gaseosa y el método de centrifugación de gas. Dado que el punto triple de UF₆—64 °C (147 °F; 337 K) y 152 kPa (22 psi; 1,5 atm)—está cerca de las condiciones ambientales, las transiciones de fase se pueden lograr en un Instalación de procesamiento con poco trabajo termodinámico.

El flúor tiene un solo isótopo estable natural, por lo que los isotopólogos del UF₆ difieren en su peso molecular basándose únicamente en el isótopo de uranio presente. Esta diferencia es la base para la separación física de isótopos en el enriquecimiento.

Todos los demás fluoruros de uranio son sólidos no volátiles que son polímeros de coordinación.

Did you mean:

The conversion factor for the ²³⁸U isotopologue of UF₆ ("hex") to "Umass " is 0.676.

La difusión gaseosa requiere aproximadamente 60 veces más energía que el proceso de centrifugación de gas: el combustible nuclear producido por difusión gaseosa produce 25 veces más energía de la que se utiliza en el proceso de difusión, mientras que el combustible producido por centrifugación produce 1.500 veces más energía de la que se utiliza en el proceso de centrifugación.

Además de su uso en el enriquecimiento, el hexafluoruro de uranio se ha utilizado en un método de reprocesamiento avanzado (volatilidad del fluoruro), que se desarrolló en la República Checa. En este proceso, el combustible nuclear gastado se trata con gas flúor para transformar los óxidos o metales elementales en una mezcla de fluoruros. Luego, esta mezcla se destila para separar las diferentes clases de material. Algunos productos de fisión forman fluoruros no volátiles que permanecen como sólidos y luego pueden prepararse para su almacenamiento como desechos nucleares o procesarse mediante métodos basados en solvatación o electroquímicamente.

El enriquecimiento de uranio produce grandes cantidades de hexafluoruro de uranio empobrecido, o DUF₆, como producto de desecho. El almacenamiento a largo plazo de DUF₆ presenta riesgos ambientales, de salud y de seguridad debido a su inestabilidad química. Cuando el UF₆ se expone al aire húmedo, reacciona con el agua del aire para producir UO₂F₂ (fluoruro de uranilo) y HF. (fluoruro de hidrógeno), los cuales son altamente corrosivos y tóxicos. En 2005, 686.500 toneladas de DUF₆ estaban alojadas en 57.122 cilindros de almacenamiento ubicados cerca de Portsmouth, Ohio; Oak Ridge, Tennessee; y Paducah, Kentucky. Los cilindros de almacenamiento deben inspeccionarse periódicamente para detectar signos de corrosión y fugas. La vida útil estimada de los cilindros de acero se mide en décadas.

Ha habido varios accidentes relacionados con hexafluoruro de uranio en los EE. UU., incluido un accidente al llenar un cilindro y una liberación de material en Sequoyah Fuels Corporation en 1986. El gobierno de los EE. UU. ha estado convirtiendo DUF₆ en uranio sólido óxidos para su eliminación. Tal eliminación de todo el arsenal de DUF₆ podría costar entre 15 y 450 millones de dólares.