鈾氧化物的活化

活化目的

在鈾工藝中，由硝酸鈾醯製得的UO₃，反應性較低，尤其是流化床脫硝產品的反應性更低。當用這種UO₃還原為UO₂，以及隨後UO₂經氫氟化製備UF₄時，由於反應速度很慢，常需要消耗過多的氣體反應劑和延長反應時間，所以提高UO₃反應性是改進還原和氫氟化過程的技術經濟指標的決定因素。

1.硫酸鹽活化法:向硝酸鈾醯料液中添加少量硫酸鹽（約1000-3000ppm）可提高UO₃及其還原產品UO₂的反應性。此法簡便易行，工業上已普遍採用。

2.微粒化活化法:通過研磨脫硝產品，增大表面積，也可收到提高UO3反應性的效果。

3.水合活化法:UO₃經水合作用轉變為水合晶體，隨後進行脫水還原生成具有很高反應性的UO_2.。

4.氧化-還原活化法:氧化低反應性UO₂為U₃O₈，之後再用氫還原，可生成高反應性的UO₂

前兩種方法屬物理作用，未涉及改變UO₃的晶體結構，因而活化作用是有限度的。後兩種方法則屬化學作用，由於徹底破壞了原始UO₃非活性結構，轉變為低密度、高比表面積的UO₂，所以活化效果極佳。

二氧化鈾是深褐色粉末，密度為10.96克/厘米,熔點2878°C。二氧化鈾具有半導體性質，電阻率隨溫度升高而下降。由於二氧化鈾具有受強輻照時不發生異性變形、在高溫下晶格結構不變、不揮發和不與水發生化學反應等特性，已廣泛用於製造反應堆燃料元件。

二氧化鈾在室溫下較穩定,但在空氣中加熱到200°C以上時會氧化成八氧化三鈾。二氧化鈾在高溫下能與氟化氫、氟化銨等作用生成四氟化鈾；溶解在過氧化氫的鹼溶液中，生成過氧鈾酸鹽。二氧化鈾可用金屬熱還原法還原成金屬鈾，還原劑常用鈣和鎂。

具有工業意義的二氧化鈾製備方法有兩種：

① 高溫還原法　三氧化鈾或八氧化三鈾在800～900°C與氫進行還原反應而得;或用氨作還原劑,在550°C也可製得二氧化鈾。

② 熱分解法重鈾酸銨(NH)UO、三碳酸鈾醯銨(NH)[UO(CO)]及草酸鈾醯UOCO等鈾鹽,在隔絕空氣的情況下熱分解，生成三氧化鈾，分解產生的還原性氣體，可進一步將三氧化鈾還原成二氧化鈾。分解溫度約為450°C，還原溫度為650～800°C。

三氧化鈾隨著生成條件不同，具有無定形和多種晶體結構，至少有六種晶體異構體，並各具有不同的特性。其顏色通常為橙色，隨著晶體結構不同，顏色也不同。

幾乎所有的鈾醯鹽、鈾醯銨復鹽、鈾酸銨鹽在空氣中煅燒，都可生成三氧化鈾。工業上最常用的製備方法是三碳酸鈾醯銨、硝酸鈾醯 UO(NO)、重鈾酸銨及鈾的水合過氧化物在400°C下熱分解。