Vorlage

Safeguardsverordnung 732.12

Uranumwandlungsanlagen und -systeme eignen sich für eine oder mehrere Umwandlungen von einer Uranverbindung in eine andere, darunter: Umwandlung von Uranerzkonzentraten in UO3, Umwandlung von UO3 in UO2, Umwandlung von Uranoxid in UF4 oder UF6, Umwandlung von UF6 in UF4, Umwandlung von UF4 in Uranmetall sowie Umwandlung von Uranfluorid in UF2. Viele der wichtigsten Ausrüstungsteile von Uranumwandlungsanlagen werden auch in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet. Ausrüstungsteile bei diesen Verfahren sind beispielsweise: Öfen, Drehöfen, Wirbelschichtreaktoren, Flame-Tower-Reaktoren, Flüssigkeitszentrifugen, Destillationskolonnen und Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonnen. Nur wenige der Teile sind jedoch standardmässig erhältlich, die meisten dürften nach den Anforderungen und Spezifikationen der Kunden hergestellt werden.

In manchen Fällen sind spezielle Auslegungs- und Konstruktionsmassnahmen erforderlich, damit das Teil die nötige Korrosionsbeständigkeit gegen bestimmte verwendete Chemikalien hat (HF, F2, ClF3, und Uranfluoride). Schliesslich ist darauf hinzuweisen, dass bei allen Uranumwandlungsverfahren Geräte, die für sich genommen nicht speziell für die Uranumwandlung ausgelegt oder angefertigt sind, zu Systemen zusammengebaut werden können, die dazu bestimmt sind.

7.1 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von Uranerzkonzentraten in UO3

ERLÄUTERUNG

Uranerzkonzentrate können in UO3 umgewandelt werden, indem das Erz erst in Salpetersäure aufgelöst und reines Uranylnitrat mit Hilfe eines Lösungsmittels wie Tributylphosphat extrahiert wird. Dann wird das Uranylnitrat zu UO3 umgewandelt, indem es entweder konzentriert und denitriert wird oder indem es mit Ammoniakgas zu Ammoniumdiuranat neutralisiert und anschliessend gefiltert, getrocknet und kalziniert wird.

7.2 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO3 in UF6

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UO3 in UF6 kann direkt durch Fluorierung erfolgen. Für das Verfahren ist eine Fluorgas- oder Chlortrifluoridquelle erforderlich.

7.3 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO3 in UO2

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UO3 in UO2 kann durch die Reduktion von UO3 mit Spaltammoniakgas oder Wasserstoff erfolgen.

7.4 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UO2 in UF4

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UO2 in UF4 kann durch die Reaktion von UO2 mit Fluorwasserstoffgas (HF) bei 300 bis 500 °C erfolgen.

7.5 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF4 in UF6

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UF4 in UF6 erfolgt durch die exothermische Reaktion mit Fluor in einem Turmreaktor. UF6 wird aus dem heissen Gasstrom kondensiert, indem der abgehende Strom durch eine auf -10 °C gekühlte Kühlfalle geleitet wird. Für das Verfahren ist eine Fluorgasquelle erforderlich.

7.6 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF4 in Uranmetall

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UF4 in Uranmetall erfolgt durch die Reduktion von Magnesium (bei grossen Mengen) oder Calcium (bei kleinen Mengen). Die Reaktion wird bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt von Uran (1130 °C) durchgeführt.

7.7 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF6 in UO2

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UF6 in UO2 kann durch drei verschiedene Verfahren erfolgen. Beim ersten wird UF6 reduziert und dann mit Wasserstoff oder Dampf zu UO2 hydrolysiert. Beim zweiten Verfahren wird UF6 durch Lösung in Wasser hydrolysiert, Ammoniak hinzugefügt, um Ammoniumdiuranat auszufällen, und das Ammoniumdiuranat wird dann bei 820 °C mit Wasserstoff zu UO2 reduziert. Beim dritten Verfahren werden UF6-Gas, CO2 und NH3 mit Wasser gemischt, wodurch Ammoniumuranylkarbonat ausgefällt wird. Das Ammoniumuranylkarbonat wird bei 500 bis 600 °C mit Dampf und Wasserstoff zusammengebracht, wodurch UO2 entsteht.

Die Umwandlung von UF6 in UO2 wird häufig in der ersten Stufe einer Brennstoffherstellungsanlage durchgeführt.

7.8 Speziell ausgelegte oder angefertigte Systeme zur Umwandlung von UF6 in UF4

ERLÄUTERUNG

Die Umwandlung von UF6 in UF4 erfolgt durch Reduzierung mit Wasserstoff.