DE3650339T2

DE3650339T2 - Herstellung von Urandioxid-Material.

Info

Publication number: DE3650339T2
Application number: DE3650339T
Authority: DE
Inventors: Inaky Joe Urza
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2006-03-19
Also published as: KR930001216B1; ES553114A0; JPS62167220A; EP0230087B1; EP0230087A2; EP0230087A3; ES8705526A1; CA1273777A; JP2708407B2; DE3650339D1; KR870007059A; US4830841A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung von Uranhexafluorid zur Herstellung von Urandioxid, insbesondere von keramisch aktivem Urandioxid. Der Begriff Urandioxid wird im nachfolgenden definiert.
Die Umsetzung von Uranhexafluorid (UF&sub6;) mit trockenem Wasserdampf zur Erzeugung von Uranylfluorid (UO&sub2;F&sub2;) ist wohlbekannt. Die Entfluorierung/Reduktion von Uranylfluorid mit Wasserdampf und Wasserstoff zur Erzeugung von Urandioxid mit geringem Fluoridgehalt ist gleichfalls wohlbekannt. Man hat verschiedene Typen von Reaktoren und Drehrohröfen eingesetzt, um nacheinander die sogenannte trockene Umwandlung von Uranhexafluorid zu Uranylfluorid und die nachfolgende Entfluorierung und Reduktion von Uranylfluorid zu Urandioxid (UO&sub2;) durchzuführen.
Typisch für Verfahren zur Umwandlung von Uranhexafluorid in Urandioxid in Öfen und Drehrohröfen und dergleichen sind die folgenden: US-PS 3 168 369; US-PS 3 260 575; US-PS 3 353 327; US-PS 3 845 193; US-PS 4 112 055 und US-PS 4 397 824.
Typische Beispiele für Verfahren, bei denen die Umwandlung in einer oder mehreren Fluidschichten durchgeführt wird, finden sich in US-PS 3 547 598; US-PS 3 765 844; US-PS 3 978 194; US-PS 4 020 146; US-PS 4 053 559. Überdies offenbart DE-A-2 532 821 ein Verfahren, bei dem verwirbeltes Uranylfluorid mit Uranhexafluorid umgesetzt wird, um U&sub3;O&sub8; zu erzeugen.
Die Mängel der vorhergehenden Verfahren sind wohlbekannt. So wird in manchen Fällen die Durchsatzleistung durch die Entfluorierungsgeschwindigkeit von UO&sub2;F&sub2; beschränkt. In anderen Fällen ist das erhaltene UO&sub2;F&sub2;- Pulver sehr fein, hat schlechte Fließeigenschaften, ist keramisch inaktiv, und zur Pelletierung sind Mahlen, hohe Preßdrücke und ein Bindemittel erforderlich. Bei weiteren Verfahren erschwert die Verwendung mehrerer komplizierter Reaktoren die Steuerung des Verfahrens und erhöht überdies die mit der Erzeugung des gewünschten Urandioxids verbundenen Kosten. Tatsächlich bezeugt die Zahl an offenbarten Verfahren an sich schon das weiterhin bestehende Bedürfnis nach einem neuen, verbesserten Verfahren zur Umwandlung von Uranhexafluorid in Urandioxid.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Kurz gesagt, befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Umwandlung von Uranhexafluorid mit Wasserdampf, Trockendampf oder Heißdampf in einer Dampf phasenreaktion zur Erzeugung eines Uranylfluorid-(UO&sub2;F&sub2;)- Pulvers mit einer Teilchengröße im Submikronbereich. Das UO&sub2;F&sub2; wird agglomeriert, entfluoriert und in einer Wirbelschicht reduziert, die im wesentlichen aus einem Uranoxid mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2 bis 1:2,67 besteht, wodurch ein fluoridhaltiges oder mit Fluorid verunreinigtes Material erhalten wird, das im wesentlichen aus einem Uranoxidmaterial besteht, welches weitgehend die gleiche Zusammensetzung wie das Uranoxidmaterial der Fluidschicht aufweist. Das so erzeugte fluoridhaltige oder mit Fluorid verunreinigte Material wird mit Wasserdampf und Wasserstoff behandelt (zum Beispiel in einem Drehrohrofen), um den Fluoridgehalt (die Fluoridverunreinigung) zu verringern und Urandioxid keramischer Qualität zu erzeugen.
Es hat sich gezeigt, daß, wenn Uranylfluoridpulver mit einer Teilchengröße im Submikronbereich, mit niedriger Schüttdichte und hoher spezifischer Oberfläche in einer Wirbelschicht, die im wesentlichen aus Uranoxiden mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von etwa 1:2,0 bis etwa 1:2,67 besteht, agglomeriert und verdichtet wird, die primäre Teilchenidentität des Uranylfluoridpulvers erhalten bleibt, was ein Agglomerat hoher Porosität ergibt. Tatsächlich überträgt sich die poröse Beschaffenheit des Uranylfluoridagglomerats auf das Urandioxidendprodukt, und man erhält ein keramisch aktives, reproduzierbar sinterbares Urandioxidprodukt, das ohne Bindemittel pelletiert werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Zum besseren Verständnis der Erfindung bezieht
sich die Beschreibung auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Ansicht, teilweise im senkrechten Querschnitt, zur Erläuterung einer bei der erfindungsgemäß in einem durchgehenden Prozeß verwendeten geeigneten Anordnung von Reaktoren darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie die Figur zeigt, umfaßt Reaktor 10 eine erste Reaktionszone 12, in welche Uranhexafluorid und Wasserdampf durch eine Ringspaltdüse (nicht dargestellt) über Leitungen 13 bzw. 14 eingeblasen werden. Auch umfaßt der Reaktor 10 eine Wirbelschichtreaktionszone 15 zur Entfluorierung und Reduzierung von Uranylfluoridteilchen durch Berührung mit über Leitung 16 eingeleiteten Wasserdampf und Wasserstoff. Die Reaktionszone 15 ist mit einer Schüttung aus verwirbelbaren Teilchen von Urandioxid oder einem Uranoxidmaterial versehen, etwa einem solchen aus einem vorhergehenden Lauf, mit einem Uran-Sauerstoff- Verhältnis von etwa 1:2,0 bis etwa 1:2,67. Außerdem ist Reaktor 10 mit einer Filterzone 17 oben im Reaktor 10 ausgestattet. Wie die Figur zeigt, ist die Filterzone 10 mit mehreren Rückspülfiltern 18 zur Abtrennung der Uranylfluoridteilchen einer Teilchengröße im Submikronbereich ausgestattet, die von den über die Leitung 19 augetragenen Prozeßabgasen mitgerissen werden. Die Filter sind natürlich mit (nicht dargestellten) Einrichtungen zu ihrer Rückspülung mittels eines Stoßes von unter Druck stehendem Stickstoff ausgestattet, um angesammelte Feststoffe zu entfernen. Da die Filter über der Wirbelschicht angeordnet sind, fallen die so entfernten Feststoffe unmittelbar in die Wirbelschicht.
Leitung 20 ist zuia Austragen eines fluoridhaltigen Uranoxids mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2,0 bis 1:2,67 vorgesehen. Das Uranoxidmaterial wird in einem Aufgabetrichter 21 aufgefangen und danach durch Fördereinrichtung 22 zum Drehrohrofen 23 gefördert. Das fluoridhaltige Uranoxidmaterial wird im Drehrohrofen mit über die Leitungen 24 bzw. 25 eingebrachtem Wasserstoff und Wasserdampf in Berührung gebracht, wodurch das
Urandioxidprodukt erzeugt wird. Das Urandioxidprodukt wird über Leitung 26 ausgetragen.
Das Abgas aus dem Drehrohrofen wird über Leitung 27 zu einer Filterkammer 28 geführt, in der zum beispiel ein poröses Vorfilter angeordnet ist, wo mitgerissene Feststoffe aus dem Abgas abgeschieden und über Leitung 29 zum Aufgabetrichter 21 zurückgeführt werden. Die Abgase aus der Filterkammer werden über Leitung 30 zur Leitung 19 geführt, wo sie vereinigt und vorzugsweise durch einen Kühler 33 geleitet werden, um Fluorwasserstoffdampf abzutrennen. Dieses Nebenprodukt, Flußsäure, wird über Leitung 31 abgezogen, während die restlichen Abgase über Leitung 32 abgeführt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Uranhexafluorid in Umsetzungszone 12 des Reaktors 10 hydrolysiert, indem das Uranhexafluorid und ein Gemisch aus vorgewärmtem Wasserdampf und Stickstoff durch eine Ringspaltdüse über Leitungen 13 und 14 so eingespeist werden, daß sich gasförmige und feste Umsetzungsprodukte ergeben. Diese Hydrolyse von Uranhexafluorid zu Uranylfluorid, wie in Gleichung 1 dargestellt, läuft mit überschüssigem Wasserdampf,
UF&sub6; + 2H&sub2;O T UO&sub2;F&sub2; &sbplus; 4HF GL. 1
selbst bei niedrigen Temperaturen, fast augenblicklich vollständig ab; auch kann sie über einen sehr großen Temperaturbereich durchgeführt werden, wenngleich die Erfahrung gezeigt hat, daß bei der Durchführung der Hydrolysereaktion unter etwa 300ºC eine Neigung zur Ablagerung von Uranylfluorid an den Wänden des Behälters im Bereich der Düse besteht. Daher wird erfindungsgemäß besonders bevorzugt, die Umsetzung bei Temperaturen über etwa 300ºC und vorzugsweise im Bereich von etwa 350ºC bis 500ºC durchzuführen. Auch liegt erfindungsgemäß die zur Hydrolyse des Uranylfluorids eingesetzte Wasserdampfmenge über der zur Hydrolyse des Uranhexafluorids erforderlichen stöchiometrischen Menge, zum Beispiel zwischen etwa 4,0 und 7,0 Mol Dampf je Mol Uran. Gegebenenfalls wird der Heißdampf mit Stickstoff in einer Menge verdünnt, die im allgemeinen zwischen etwa 0,5 und 1,5 Mol Stickstoff je Mol Uran liegt.
Es leuchtet unmittelbar ein, daß bei der Dampfphasenreaktion von trockenem Wasserdampf mit Uranhexafluorid äußerst feines, leichtes Uranylfluoridpulver gebildet wird. Tatsächlich liegt die Größe des Uranylfluoridpulvers im Submikronbereich, d.h. unter 1,0 um und im allgemeinen zwischen 0,05 und 0,2 um. Die physikalischen Eigenschaften eines unter diesen Bedingungen gebildeten typischen Uranylfluoridpulvers sind nachfolgend in Tabelle I dargestellt. Tabelle I Physikalische Eigenschaften von Uranylfluoridpulver Spezifische Oberfläche Schüttdichte Teilchengröße
Zum Zeitpunkt der Eintragung des Uranhexafluorids in Reaktionszone 12 des Reaktors 10, zusammen mit dem Heißdampf und gegebenenfalls Stickstoff, wird in dem Reaktor 10 eine Schüttung aus einem Uranoxidmaterial mit dem besagten Uran-Sauerstoff-Verhältnis, etwa Urandioxid oder eine Mischung aus UO&sub2; und U&sub3;O&sub8; oder dergleichen, vorgelegt, die in Zone 15 durch ein Gemisch aus vorgewärmtem Wasserdampf, Stickstoff und Wasserstoff verwirbelt wird. Auf jeden Fall wird, wie in den Gleichungen 2 und 3 dargestellt, das in die Reaktionszone 12 eingetragene Uranylfluorid entfluoriert und reduziert.
UO&sub2;F&sub2; + H&sub2; T UO&sub2; + 2HF Gl. 2
3UO&sub2;F&sub2; + 3H&sub2;O T U&sub3;O&sub8; + 6HF + 1/2 O&sub2; Gl. 3
Die Geschwindigkeit der Entfluorierung und Reduktion des Uranylfluorids hängt natürlich von der
Gaszusammensetzung, der Wirbelgasgeschwindigkeit, der Verweilzeit und der Temperatur ab. Im allgemeinen erfolgt die Entfluorierung/Reduktion von Uranylfluorid in Wirbelschicht 15 bei Temperaturen im Bereich von etwa 580ºC bis etwa 700ºC. Auch ist die Menge an eingesetztem Wasserdampf bzw. Wasserstoff größer als die zur Umwandlung von Uranylfluorid zu einem Uranoxidmaterial mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von etwa 1:2,0 bis 1:2,67 erforderliche stöchiometrische Menge. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß es erfindungsgemäß besonders erwünscht ist, die Entfluorierung und Reduktion von Uranylfluorid in der Wirbelschicht 15 bis zu einem Fluoridgehalt im Bereich von etwa 0,1 bis 1,2 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 1,0 Gew.-% durchzuführen. Dies erfordert im allgemeinen durchschnittliche Verweilzeiten des Materials in der Schicht im Bereich ab etwa 2,5 Stunden. Während des ganzen Prozesses wird das fluoridhaltige Urandioxid kontinuierlich über Leitung 20 zum Trichter 21 mit einer zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Schichthöhe ausreichenden Geschwindigkeit ausgetragen.
Wenden wir uns nun wieder der Hydrolyse von Uranhexafluorid zu Uranylfluorid in Reaktionszone 12 zu. Wie zu erwarten, vereinigen sich die aus der Dampfphasenreaktion des UF&sub6; und Wasserdampf stammenden Gase mit den Wirbelgasen, die durch die Wirbelschicht aus Uranoxidmaterial getreten sind, wodurch eine erhebliche Menge des Uranylfluorids von den Wirbel- und Reaktionsgasen mitgerissen und zu den darüber angeordneten Rückspülfiltern 18 geführt wird. Die Rückspülfilter 18 werden von Zeit zu Zeit mit einem Stickstoffstoß druckbeaufschlagt, wodurch die auf den Filtern angesammelten Uranylfluoridfeststoffe abgelöst werden. So fällt das Uranylfluorid von den Filtern, wie auch das nicht mitgerissene Uranylfluorid, in die Wirbelschicht, wo es im oberen Teil der Schicht in größere Agglomerate umgewandelt wird und wo es dann während seiner Entfluorierung und Reduktion verdichtet und agglomeriert wird. Dieser Agglomerierungs-, Entfluorierungs- und Reduktionsprozeß ermöglicht die Verarbeitung des Uranylfluoridfeinkorns in einer Fluidschicht. Überdies wird, wie unmittelbar einleuchtet, die Schichthöhe durch Austragen von fluoridhaltigem Urandioxid über Leitung 20 konstant gehalten, wie bereits erwähnt.
Nach Entfluorierung und Reduktion des Uranylfluorids auf einen vorgegebenen Fluoridgehalt (z.B. 0,1 bis 1,2 Gew.-% Fluorid), wird das fluoridhaltige Uranoxidmaterial über Leitung 20 zum Trichter 21 ausgetragen, wo es danach über eine Fördereinrichtung einem Drehrohrofen zwecks weiterer Reduktion und Entfluorierung zugeführt wird. Im allgemeinen wird die Temperatur im Drehrohrofen im Bereich von etwa 580ºC bis 800ºC gehalten, während der Uranoxid-Einsatzstoff mit einem Gegenstrom von überschüssigem Wasserdampf und Wasserstoff in Berührung gebracht wird. Die Menge an Wasserdampf und Wasserstoff reicht im allgemeinen zur Verringerung des Fluoridgehalts des Produkts auf weniger als 100 Teile pro Million und vorzugsweise weniger als 70 Teile pro Million, zum Beispiel im Bereich von 70 bis 10 Teilen pro Million, aus.
Bei der vorliegenden Erfindung ergeben sich eine Reihe von wesentlichen Vorteilen, von denen einige unten aufgeführt sind. Erstens entsteht bei der Dampfphasenhydrolyse von UF&sub6; ein feines, leichtes UO&sub2;F&sub2;-Pulver mit einer Teilchengröße im Submikronbereich, welches während des gesamten Umwandlungsprozesses seine primäre Teilchenidentität beibehält und so zu einem keramisch aktiven Pulver führt. Zweitens verbessert die Agglomeration und Entfluorierung/Reduktion von UO&sub2;F&sub2; in einer Wirbelschicht den Durchsatz des Verfahrens, ohne die keramische Qualität zu gefährden. Drittens wird, wie unmittelbar einleuchten sollte, die unerwünschte Bildung von Urantetrafluorid auf ein Mindestmaß verringert, indem die Berührung des uranoxidhaltigen Materials mit einer hohen Konzentration von Fluorwasserstoffdampf vermieden wird. Bei diesem Prozeß fließen Feststoffe im Reaktorgefäß von oben nach unten, wo das Produkt ausgetragen wird. Die höchste Konzentration an HF tritt über der UF&sub6;-Reaktionsdüse auf, wo UO&sub2;F&sub2; vorliegt. Daher ist die Konzentration von HF in der Wirbelschicht verhältnismäßig gering, zumal das durch Entfluorierung des Uranylfluorids gebildete HF zusammen mit dem Wirbelgas fortgerissen wird.
Ohnehin ist das Produkt aus dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichbleibend einheitlich, weist gute keramische Aktivität auf, kann ohne Bindemittel pelletiert werden und sintert unter Erzielung der Sollwerte ohne Verwendung von Sinterhilfsmitteln. Tatsächlich sintert das Produkt der vorliegenden Erfindung reproduzierbar auf eine theoretische Dichte von etwa 94 bis 96 Prozent mit für gute Bestrahlungsleistung in einem Reaktor günstigen Porenweiten-Volumenverteilungen. In typischen Fällen machen Porenweiten von 10 Mikron und darunter 80% der gesamten Volumenporosität aus.
Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung folgen nun einige Ausführungsbeispiele.

BEISPIEL 1

In diesem Beispiel wurde ein Wirbelschichtreaktor mit einem Innendurchmesser von 4 Zoll (10 cm) eingesetzt. Uranoxidmaterial, das in etwa der Zusammensetzung von UO&sub2; entsprach, wurde im Wirbelschichtteil des Reaktors eingetragen, um die Ausgangsschicht aus verwirbelten Feststoffen vorzulegen. Der Wirbelschichtteil und die Reaktionszone des Gefäßes wurden mit Hilfe äußerer elektrischer Heizungen bei 650ºC bzw. 500ºC gehalten. Ein vorgewärmtes Gemisch aus Stickstoff, Wasserstoff und Wasserdampf wurde zur Verwirbelung der Schicht benützt. Uranhexafluorid wurde in die Reaktionszone zusammen mit vorgewärmtem Wasserdampf und Stickstoff mit einem Uranhexafluoriddurchsatz von 8,7 kg/h eingespeist. Das Molverhältnis der Gase zum Uran in jedem Teil des Reaktors ist in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt. Tabelle II Reaktionszone, Gas Gas/U-Molverhältnis Düse Fluidschicht (Dampf)
Das dabei gebildete Uranylfluorid wurde auf einem über der Reaktionszone angebrachten Sintermetallfilter aufgefangen und von Zeit zu Zeit in die Wirbelschicht zurückgespült.
Produkt aus dem Reaktor wurde routinemäßig entfernt, um die Schichthöhe konstant zu halten. Das Produkt war körnig und rieselfähig und wies eine Schüttdichte von 2,5 g/cm³ auf. Die Zusammensetzung des fluoridhaltigen Uranoxidprodukts belief sich auf 87,1 Gew.-% Uran und 0,24 Gew.-% Fluorid. Nach Beendigung des UF&sub6;- Stroms wurde das Schichtmaterial zwecks weiterer Entfluorierung und Reduktion noch 30 Minuten lang im Wirbelbett gehalten. Der Fluoridgehalt des zurückgehaltenen Uranoxidschichtmaterials verringerte sich auf 50 ppm.
Da das Produkt relativ wenig Fluorid enthielt, wurde es zur Prüfung von Pelletierungs- und Sintereigenschaften des Pulvers verwendet. Normalerweise wird Produkt aus dem Fluidschichtreaktor zum endgültigen Entfluorierungs- bzw. Reduktionsschritt durch einen Drehrohrofen geleitet. Zur Verringerung der Sinterdichte wurde das Uranoxidpulver mit etwa 20 Gew.-% U&sub3;O&sub8; vermischt. Dann wurde es in einer Hammermühle gemahlen und zu Pellets verpreßt. Die Pellets wurden bei 1780ºC 2,3 Stunden lang gesintert. Die Endsinterdichte lag im Bereich von 95,0 bis 95,4 Prozent der theoretischen Dichte. Die mittlere Korngröße der gesinterten Pellets betrug etwa 15 Mikron.

BEISPIEL 2

Bei diesem Beispiel wurde ein Prototyp-Wirbelschichtreaktor wie Reaktor 10 zur kontinuierlichen Umwandlung von UF&sub6; in ein fluoridarmes Uranoxidmaterial verwendet, das in etwa der Zusammensetzung von UO&sub2; entsprach. Gasförmiges UF&sub6; wurde in Reaktionszone 12 mit Heißdampf in Berührung gebracht. Der UF&sub6;-Durchfluß betrug 51,0 kg/h und der Wasserdampfdurchfluß 10,4 kg/h. Die Trennung des dabei gebildeten UO&sub2;F&sub2; im Submikronbereich vom Abgas erfolgte durch ein über der Reaktionszone angebrachtes Sintermetallfilter. Von Zeit zu Zeit wurde das aufgefangene UO&sub2;F&sub2; vom Filter in den oberen Teil der Wirbelschicht zurückgespült. Bei der Ausgangswirbelschicht handelte es sich um ein in der Schicht aus einem vorangegangenen Einsatz des Reaktors zurückgehaltenes Uranoxidmaterial. Das Wirbelgas zur Wirbelschicht setzte sich aus 44,8% Wasserdampf (7,7 kg/h), 24,6% Wasserstoff (3,3 scfm) (5,6 Nm³/h) und 30,6% Stickstoff (4,1 scfm) (7 Nm³/h) zusammen. Der Austrag des Reaktorprodukts aus der Wirbelschicht erfolgte in einer dem UF&sub6;-Durchsatz entsprechenden Menge, um die Schichthöhe konstant zu halten. Ein typisches Produkt aus dieser Anlage weist einen Fluoridgehalt von 1,0 Gew.-% auf.

BEISPIEL 3

Bei diesem Beispiel wurde Produkt aus dem Wirbelbettreaktor aus Beispiel 2 in einem Drehrohrofen mit Wasserstoff und Wasserdampfentfluoriert bzw. reduziert. Das Temperaturprofil des Röstofens wurde auf 600ºC/750ºC (von vorn nach hinten) eingestellt. Der Fluoridgehalt des Uranoxid-Einsatzstoffs verringerte sich auf 14 ppm. Die physikalischen Eigenschaften von typischem, unter diesen Bedingungen hergestellten UO&sub2;-Pulver sind in der folgenden Tabelle III angeführt. Tabelle III Physikalische Eigenschaften von UO&sub2;-Pulver Teilchengröße (um) (Medium - Coulter Counter) Schüttdichte (g/cm³) Spezifische Oberfläche (m²/g)
Das UO&sub2;-Pulver wurde mit etwa 15 Gew.-% U&sub3;O&sub8; gemischt, gemahlen, vorverdichtet, granuliert und verpreßt. Die Pellets wurden 2,3 Stunden lang bei 1780ºC gesintert. Die durchschnittliche Sinterpelletdichte betrug 94,2% der theoretischen Dichte, bei einer Standardabweichung von 0,16%.
In den vorangegangenen Beispielen lag die Größe des gebildeten Uranylfluorids im Submikronbereich, und Bezugnahmen auf "Uranoxidmaterial, dessen Zusammensetzung in etwa UO&sub2; entsprach" sind als U:O-Verhältnis zwischen etwa 1:2,0 und 1:2,67 zu verstehen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen annähernd UO&sub2; entsprechenden Uranoxidmaterials aus Uranhexafluorid, gekennzeichnet durch:

(a) Umsetzen in der Dampfphase von Uranhexafluorid mit Wasserdampf zur Herstellung von Uranylfluoridpulver mit einer Teilchengröße im Submikronbereich;

(b) Verwirbeln einer Schüttung eines Uranoxidmaterials mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2,0 bis 1:2,67 mit einem Gemisch aus Wasserdampf, Wasserstoff und vorzugsweise außerdem einem inerten Gas bei einer Schichttemperatur im Bereich von etwa 580ºC bis etwa 700ºC;

(c) Fördern des Uranylfluoridpulvers im Submikronbereich zur Wirbelschicht, vorzugsweise zum oberen Ende derselben, wodurch das Pulver agglomeriert, verdichtet, verwirbelt, entfluoriert und zu einem fluoridhaltigen Uranoxidmaterial mit einem Uran-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2,0 bis 1:2,67 reduziert wird; und

(d) Austragen des Materials aus der Wirbelschicht mit einer zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Höhe der Wirbelschicht ausreichenden Geschwindigkeit; sowie

(e) Inberührungbringen des ausgetragenen Materials mit Wasserstoff und Wasserdampf bei einer Temperatur im Bereich von etwa 580ºC bis 800ºC, um so ein Uranoxidmaterial mit verringertem Fluoridgehalt zu gewinnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Uranhexafluorid mit dem Wasserdampf in größerer als der zur Umwandlung des Uranhexafluorids zu Uranylfluorid erforderlichen stöchiometrischen Menge umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Uranhexafluorid mit dem Wasserdampf über der Wirbelschicht eines Einschichtreaktors umgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umsetzung bei einer Temperatur über 300ºC durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von etwa 350ºC bis 500ºC durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Uranylfluoridteilchen zum oberen Ende der Wirbelschicht gefördert werden und das fluoridhaltige Uranoxidmaterial mit einer zur Ermöglichung einer durchschnittlichen Verweilzeit in der Schicht von 2,5 bis 4 Stunden ausreichenden Geschwindigkeit ausgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das fluoridhaltige Material aus der Schicht ausgetragen wird, wenn der Fluoridgehalt im Bereich von etwa 0,1 bis 1,2 Gewichtsprozent liegt.

8. Verfahren zur Umwandlung von Uranhexafluorid in ein keramisch aktives Urandioxidmaterial, gekennzeichnet durch:

(1) Vorlegen einer Wirbelschicht aus Uranoxidteilchen, die ein Uran-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2,0 bis 1:2,67 aufweisen;

(2) Umsetzen von Uranhexafluorid mit überschüssigem Wasserdampf bei einer über 300ºC liegenden Temperatur über der Wirbelschicht, wodurch Uranylfluoridpulver mit einer Teilchengröße im Submikronbereich gebildet wird, von dem ein Teil auf oder in die Wirbelschicht fällt, und von dem ein erheblicher Teil im überschüssigen Wasserdampf mitgerissen wird;

(3) Abtrennen des mitgerissenen Uranylfluorids vom überschüssigen Wasserdampf;

(4) Fördern des abgetrennten Uranylfluorids zur Wirbelschicht; vorzugsweise zu dessen oberem Ende;

(5) Entfluorierung und Reduktion des Uranylfluorids in der Schicht durch Berührung mit Wasserstoff und Wasserdampf bei einer Temperatur im Bereich von 580ºC bis etwa 700ºC während einer zur Herstellung eines fluoridhaltigen Uranoxidmaterials mit einem Uran- Sauerstoff-Verhältnis von 1:2,0 bis 1:2,67 ausreichenden Zeit;

(6) Austragen des fluoridhaltigen Uranoxidmaterials mit einer zur Aufrechterhaltung einer im

wesentlichen konstanten Schichthöhe ausreichenden Geschwindigkeit; und

(7) Inberührungbringen des ausgetragenen Materials in einem Drehrohrofen mit Wasserstoff und wasserdampf bei Temperaturen im Bereich von etwa 580ºC bis etwa 800ºC, wodurch ein keramisch aktives Urandioxidprodukt erhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte 1 bis 6 kontinuierlich durchgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt 7 gleichfalls kontinuierlich durchgeführt wird.