Uranijev heksafluorid

Uranij heksafluorid (UF₆) je kemijska tvar koja se koristi u postupku obogaćivanja uranija, kojim se stvara nuklearno gorivo za nuklearne elektrane i nuklearno oružje. Kod standardnog tlaka i temperature stvara bezbojne ili sive kristale. Uranij heksafluorid je vrlo toksičan, reagira snažno s vodom i stvara koroziju na većini metala. S aluminijem reagira umjereno, stvarajući površinski film AlF₃ , koji spriječava daljnju kemijsku reakciju.

Uranijev heksafluorid UF6
IUPAC nomenklatura	Uranij heksafluorid
Ostala imena	Uranij(VI) fluorid
Identifikacijski brojevi
CAS broj	7783-81-5
EC registarski broj
UN broj	2978 (<1% 235U), 2977 (>1% 235U
RTECS broj	YR4720000
Osnovna svojstva
Molarna masa	352,02 g·mol−1
Relativna molekulska masa	352,02
Izgled	bezbojna krutina
Gustoća	5,09 g·cm−3
Talište	64,1 °C
Vrelište	, 56,5 °C
Topljivost u vodi	reagira
Struktura
Oblik molekule	ortorombni kristal
Sigurnosne upute
Znakovi opasnosti Šablon:Znakovi opasnosti Oznake rizika i sigurnosti R: ? S: ?
SI-sustav mjernih jedinica korišten je gdje kod je to moguće. Ukoliko nije drugačije naznačeno, upisane vrijednosti izmjerene su pri standardnim uvjetima.

Dobivanje

Uranijev heksafluorid (UF₆) u staklenoj bočici

Plinski spremnik s uranijevim heksafluoridom (UF₆).

Oštećeni i probijeni plinski spremnik s uranijevim heksafluoridom (UF₆) iz 1986., kada je jedan radnik poginuo i na desetke je ranjeno, jer je ispušteno oko 15 tona uranijevog heksafluorida (SAD)

Uranijev heksafluorid se dobiva iz žutog kolača, koji je koncentrirani (70% do 90%) uranijev oksid (U₃O₈). Žuti kolač se otapa u dušičnoj kiselini, iz koje dobijemo uranil nitrat [UO₂(NO₃)₂]. Pročišćeni uranil nitrat se dobiva izdvajanjem iz otopine, zbog različitih gustoća, pa se zatim obrađuje s amonijakom, da bi se dobio amonijev diurinat (NH₄)2U₂O₇). Redukcija s vodikom daje uranijev dioksid (UO₂), kojem se dodaje fluorovodična kiselina (HF), da bi se dobio uranijev tetrafluorid (UF₄). Oksidacijom s fluorom dobiva se na kraju uranijev heksafluorid (UF₆).

Svojstva

Fizička svojstva

Kod standardnog tlaka, uranijev heksafluorid sublimira na 56,5 °C. Trojna točka je na 64,05 °C i tlaku 1,5 bara. Struktura krute tvari se određuje raspršenjem neutrona na 77 K i 293 K. ^{[1] [2] [3]}

Kemijska svojstva

Uranijev heksafluorid je oksidans. U reakciji s bakar(II) fluoridom u acetonitrilu stvara bakar(II) heptafluorouranat(VI) [Cu(UF₇)₂]. Polimerni uranij(VI) fluorid sadrži organske katione, koji su bili izdvojeni i promatrani s difrakcijom rendgenskih zraka. ^{[4] [5]}

Primjena

Uranij heksafluorid (UF₆) se koristi u postupku obogaćivanja uranija, metodom plinske difuzije i metodom plinskih centrifuga, budući je trojna točka na 64,05 °C i tlaku 1,5 bara, što je malo više od normalnog atmosferskog tlaka. Fluor ima samo jedan prirodni izotop, tako da relativna molekularna masa uranijevog heksafluorida ovisi samo o prisutnim izotopima uranija. Metoda plinskih centrifuga koristi oko 60 puta manje energije nego starija metoda plinske difuzije.

Čuvanje u plinskim spremnicima

Oko 95% osiromašenog uranija je uskladišteno kao uranijev heksafluorid (DUF₆), u čeličnim spremnicima koji leže na otvorenim dvorištima, u blizini postrojenja za obogaćivanje uranija. Svaki spremnik sadrži 12,7 tona krutog uranijevog heksafluorida (UF₆). Samo u SAD, prema podacima iz 2005., ima takvih 57 122 cilindara, u kojima je spremljeno 686 500 tona osiromašenog uranijevog heksafluorida (DUF₆), u blizini mjesta Portsmouth (Ohio), Oak Ridge (Tennessee) i Paducah (Kentucky). Takvo skladištenje prestavlja veliku opasnost za okoliš, zdravlje i sigurnost ljudi, zbog kemijske nestabilnosti uranijevog heksafluorida. Kada dođe u dodir s vlažnim zrakom, reagira s zrakom stvarajući uranil fluorid (UO₂F₂) i fluorovodik (HF), koji se lako tope i vrlo su toksični. Svi uskladišteni spremnici moraju se redovito pregledavati, da se vidi da li ima korozije na njima i ispuštanja u atmosferu. Vijek trajanja takvih spremnika je nekoliko desetaka godina. ^{[6] [7] [8]}

Bilo je nekoliko nesreća u SAD, vezano za rukovanje sa spremnicima uranijevog heksafluorida. Američka vlada planira pretvoriti ga u kruti uranijev oksid, da bi se lakše mogao odlagati, ali je cijena vrlo velika i radovi teku vrlo sporo. ^{[9] [10]}