Настоящее изобретение относится к процессам для приготовления фторидов металлов и к процессам для разделения или очистки металлов и соединений металлов, используемым для фторидов металлов.

Ядерная медицина играет важную роль в современных диагностических и терапевтических стратегиях. Изотопом, широко используемым для целей визуализации, является технеций-99m (Tc-99m). Он используется, обычно после объединения с прицельно воздействующим объектом в фармацевтическом соединении, например, для исследования щитовидной железы, легкого, сердца, печени, желчного пузыря или скелета. Tc-99m получают в результате β-распада его исходного изотопа молибден-99 (Mo-99), который, в свою очередь, преимущественно образуется посредством деления мишеней из урана-235 (U-235) (Technische Universität München, Forschungs-Neutronenquelle Heinz Meier-Leibnitz; www.frm2.tum.de). В качестве альтернативного подхода для образования Mo-99, документ US 8126104 B2 раскрывает облучение альфа-частицами циркония-96.

Вследствие ограниченного периода полураспада Mo-99, составляющего 66 часов, урановые мишени, используемые для обеспечения изотопа молибдена, подвергаются процессу очистки сразу после облучения для обеспечения отделения Mo-99 от остального урана и от других продуктов деления. Этот процесс обычно включает в себя растворение мишени с использованием щелочи или разбавленной азотной кислоты и может обеспечить большие количества молибдата с высокой удельной активностью. Однако, в качестве нежелательного побочного продукта вырабатываются большие объемы кислотных жидких радиоактивных отходов. Таким образом, был бы желательным процесс, который позволяет обеспечить быстрое отделение молибдена или его соединений от урана, и который позволяет уменьшить количество радиоактивных отходов по сравнению с установленными влажными химическими процедурами.

Кроме того, уран-молибденовые сплавы вырабатываются в качестве топлива (U-Mo-топлива) в нейтронных источниках с высокоинтенсивным потоком (исследовательских и испытательных реакторах). При изготовлении такого топлива представляет интерес разделение U и Mo, например, для обеспечения возможности повторного использования неизрасходованного урана, обогащенного по урану-235.

В контексте настоящего изобретения было обнаружено, что уран и молибден могут быть эффективно разделены посредством обработки их фторидов в качестве промежуточных продуктов. Кроме того, авторы изобретения разработали удобный процесс для приготовления этих фторидов металлов.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает процесс, содержащий

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆;

этап, на котором восстанавливают UF₆ до UF₅; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆ или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

Первым предпочтительным аспектом изобретения является процесс, который содержит этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит этап, на котором

(i) отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

Согласно второму предпочтительному аспекту, изобретение обеспечивает процесс, содержащий

этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме;

этап, на котором облучают UF₆ в газофазной смеси в присутствии поглотителя атомов фтора светом, имеющим длину волны в диапазоне от 340 до 410 нм для восстановления UF₆ до UF₅ и для получения смеси, содержащей UF₅ и MoF₆; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆.

Дополнительно, изобретение относится к процессу для обеспечения фторида металла, причем упомянутый процесс содержит этапы, на которых:

обеспечивают радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения с использованием источника плазмы;

проводят реакцию радикалов фтора с твердым материалом, содержащим элементарный металл, для получения фторида металла, или с твердым материалом, содержащим элементарный полуметалл, для получения фторида полуметалла; и

извлекают фторид металла или фторид полуметалла;

причем металл выбирают из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана, и полуметаллом является теллур. Этот процесс также называется здесь «процессом выработки фторида металла» настоящего изобретения.

Ниже будет описан процесс согласно предпочтительному первому аспекту изобретения, изложенному выше. Этот процесс может быть соответствующим образом использован, например, для получения молибдена или соединения молибдена, в частности, для получения молибдена или соединения молибдена, содержащего изотоп молибден-99. Альтернативно или дополнительно, он может быть использован для получения урана или соединения урана, в частности, для получения урана или соединения урана, обогащенного по урану-235.

Процесс согласно первому аспекту содержит этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов.

Этот процесс может быть применен к смесям, содержащим молярные отношения MoF₆ и UF₆, изменяющиеся в широких диапазонах, например, от 1:400 до 100:1. Предпочтительно, молярные отношения находятся в диапазоне от 1:5 до 10:1.

Как будет понятно из вышеупомянутого, уран, содержащийся в UF₆, может быть ураном, обогащенным по урану-235. Молибден, содержащийся в MoF₆, может содержать молибден-99.

Этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF6 и UF6, в качестве исходной смеси фторидов металлов, предпочтительно содержит этап, на котором проводят реакцию твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆. Эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора.

Также, уран, содержащийся в твердом материале, может быть ураном, обогащенным по урану-235. Молибден, содержащийся в твердом материале, может содержать молибден-99.

Весовое соотношение элементарного урана и элементарного молибдена в твердом материале конкретно не ограничено в связи с разделением этих двух элементов посредством их фторидов. Типичное содержание молибдена изменяется от 0,01 до 12 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

В случае твердого материала, содержащего изотоп молибден-99, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительное содержание элементарного молибдена находится в диапазоне от 0,02 до 1,0 вес. %, более предпочтительно от 0,05 до 0,2 вес. %, на основе общего веса элементарного урана и элементарного молибдена в качестве 100 вес. %.

В случае твердого материала, содержащего уран и молибден, который может быть использован в приготовлении U-Mo-топлива, и который может также вступать в реакцию с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, предпочтительное содержание элементарного молибдена находится в диапазоне от 5 до 12 вес. %, более предпочтительно от 7 до 10 вес. %, на основе общего веса элементарного урана и элементарного молибдена в качестве 100 вес. %.

Дополнительно к U и Mo, твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, может содержать другие компоненты, включающие в себя другие металлы, или он может быть свободен от других металлов, кроме урана и молибдена. Например, алюминий может присутствовать в качестве материала матрицы в комбинации с ураном в урановых мишенях, которые облучаются нейтронами для превращения урана в молибден-99.

Общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена в твердом материале, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительно находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %. В этом контексте, весовой процент основан на общей массе материала, который содержит уран и молибден, в качестве 100%, не включая массу оболочки, которая может быть нанесена на материал, который содержит уран и молибден. Как будет понятно специалистам в данной области техники, материал, который содержит уран и молибден и который также называется «мясом», может быть обеспечен в виде диспергированной фазы, в которой уран и молибден диспергированы в материале матрицы, таком как алюминий, или в виде однородной или монолитной фазы.

В случае твердого материала, содержащего изотоп молибден-99, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительное общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %, на основе общей массы мяса, не включающего в себя никакую оболочку.

В случае твердого материала, содержащего уран и молибден, который используется в приготовлении U-Mo-топлива, и который может также вступать в реакцию с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, предпочтительное общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена также находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %, на основе общей массы мяса, не включающего в себя никакую оболочку.

В твердом материале, содержащем элементарный уран и элементарный молибден, эти два элемента могут быть объединены, например, в форме смеси или в форме сплава. Поскольку, как отмечено выше, дополнительные компоненты, кроме урана и молибдена, могут присутствовать в твердом материале, также возможно, чтобы уран, молибден, или они оба образовывали сплав с одним или несколькими такими другими компонентами. Следует отметить, что ссылка здесь на сплав включает в себя интерметаллические фазы, в том смысле, что такая фаза образована компонентами рассматриваемого сплава. Ссылка на сплав также включает в себя сплав, образованный из одного или нескольких металлов, таких как уран, и одного или нескольких полуметаллов, таких как кремний. В качестве предпочтительного примера твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, ссылка может быть дополнительно сделана на твердый материал, содержащий уран или урановый сплав (например, силицид урана), в котором молибден был образован посредством облучения нейтронами и диспергирован в уране или урановом сплаве.

Форма, в которой твердый материал подвергается реакции с радикалами фтора, конкретно не ограничена. Твердый материал может иметь компактную форму, например, правильную компактную форму, такую как пластина, цилиндр или сфера. Твердый материал может также вступать в реакцию с радикалами фтора в форме порошка. Например, в некоторых применениях, уран и молибден могут быть капсулированы другим металлом или диспергированы в матрице другого металла, так что может быть полезным подвергнуть такой капсулированный или диспергированный исходный материал механической дезинтеграции для обеспечения порошка, который может быть предпочтительно использован в качестве твердого материала для реакции с радикалами фтора.

Твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, в качестве предпочтительного варианта осуществления процесса согласно первому аспекту изобретения, может быть обеспечен, например, посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами. Таким образом обеспечивается твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99. Другими словами, этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, может содержать этап, на котором облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами для получения твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, и в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99. В этом отношении можно полагаться на установленные процедуры для образования молибдена-99 посредством деления урана-235 посредством облучения нейтронами.

Альтернативно, твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, в качестве предпочтительного варианта осуществления процесса согласно первому аспекту изобретения, может быть обеспечен посредством приготовления сплава, содержащего элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, и нерадиоактивный молибден. Таким образом получают твердый материал, содержащий элементарный уран, обогащенный по урану-235, и молибден, который может быть использован, например, в качестве U-Mo-топлива.

Как упомянуто выше, уран, обогащенный по изотопу уран-235, обычно содержит уран-235 в количестве вплоть до 50 вес. % (на основе общего веса урана в качестве 100 вес. %).

Этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF6 и UF6, в качестве исходной смеси фторидов металлов, может дополнительно содержать, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, реакцию твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃; и повторное превращение UH₃ в элементарный уран посредством подвергания UH₃ воздействию повышенной температуры. Эта реакция с радикалами водорода может быть особенно предпочтительной для твердого материала, получаемого посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами.

Если, согласно предпочтительному варианту осуществления, описанному выше, твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, получают посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами, то твердый материал может быть подвергнут реакции с радикалами водорода для полного или частичного превращения урана в UH₃. Соответственно, реакция с радикалами водорода может быть осуществлена перед реакцией с радикалами фтора. Молибден, содержащийся в твердом материале, не вступает в реакцию с водородом. Такая предварительная реакция с радикалами водорода для образования UH₃ может быть полезной, например, для полной или частичной дезинтеграции металлической матрицы твердого материала, содержащего уран, который был облучен нейтронами, и причем газообразные побочные продукты, в частности, Kr и Xe, могут быть образованы во время облучения. Такие газообразные побочные продукты могут быть удобно выделены и удалены после превращения в UH₃. Также, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, UH₃ может быть повторно превращен в элементарный уран. Это может быть осуществлено, например, посредством подвергания UH₃ воздействию повышенной температуры, обычно в вакууме или в инертной атмосфере. Эта температура предпочтительно находится в диапазоне от 250°С до 500°С, более предпочтительно, составляет 350°С.

Перед подверганием твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, реакции с радикалами фтора, его поверхность может быть, при необходимости, очищена, например, для удаления оксидов металлов. Это может быть осуществлено, например, с использованием неорганической кислоты, такой как азотная кислота.

Радикалы фтора, которые вступают в реакцию с твердым материалом, содержащим элементарный уран и элементарный молибден, согласно вышеупомянутому варианту осуществления, предпочтительно образуются из фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более конкретно, в удаленном источнике плазмы. Таким образом, этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, предпочтительно содержит этап, на котором образуют радикалы фтора в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

В источнике плазмы, радикалы фтора образуют посредством подачи энергии на фторсодержащее исходное соединение таким образом, чтобы диссоциировать связь, образованную с атомом фтора, в исходном соединении. Фторсодержащие исходные соединения обычно являются газообразными соединениями. Известные исходные соединения, которые могут быть также использованы в контексте настоящего изобретения, включают в себя, например, любые из F₂, NF₃, SF₆ и CF₄. Среди них F₂ и NF₃ являются предпочтительными, и NF₃ является особенно предпочтительным вследствие его меньшей коррозионной активности и его меньшей токсичности по сравнению F₂.

В источнике плазмы, плазма может быть образована, например, с использованием СВЧ-излучения. Доступные для приобретения источники плазмы могут быть использованы для этой цели. Частота излучения может соответствующим образом настраиваться, например, в зависимости от используемого фторсодержащего исходного соединения, для достижения высокой степени диссоциации.

Предпочтительное использование удаленного источника плазмы позволяет обеспечить, чтобы реакция между радикалами фтора и твердым материалом, содержащим элементарный уран и элементарный молибден, происходила в местоположении, которое удалено от фактического источника плазмы. Таким образом облегчается управление реакцией.

Как отмечено выше, реакция твердого материала с радикалами фтора содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, который содержит радикалы фтора. Газовый поток может дополнительно содержать газ-носитель. Обычно, газ-носитель является благородным газом, таким как аргон.

Обычно, газовый поток, который содержит радикалы фтора, обеспечивается посредством направления газового потока, содержащего газообразное фторсодержащее исходное соединение и, предпочтительно, газ-носитель, такой как аргон, в источник плазмы, предпочтительно удаленный источник плазмы. Твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, может быть затем выставлен в газовый поток, содержащий радикалы фтора, образованные источником плазмы, и предпочтительно содержащий газ-носитель. Следует понимать, что газовый поток, в который выставляется твердый материал, может также содержать остаточное исходное соединение.

Таким образом, композицией газового потока можно удобно управлять посредством управления массовым расходом фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя в источнике плазмы. Обычно, объемные соотношения фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя настраиваются в диапазоне от 10:1 до 1:10, предпочтительно от 2:1 до 1:2, более предпочтительно 1:1.

Например, массовый расход фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы может быть настроен на значения в диапазоне от 10 до 50 куб. см в мин., предпочтительно от 15 до 35 куб. см в мин. Расход необязательного газа-носителя может быть настроен, соответственно, с учетом вышеупомянутых типичных/предпочтительных объемных соотношений. Как будет понятно специалистам в данной области техники, стандартизованные объемы указаны на основе температуры 0°С и давления 1013,25 гПа.

Если газ-носитель, в частности, благородный газ, такой как аргон, присутствует в газовом потоке, то предпочтительно образовывать радикалы фтора в плазме, которая горит в непосредственной окрестности подложки, и посредством этого облегчать реакцию металлов с атомами фтора.

Плазма может зажигаться и поддерживаться общеизвестными способами, такими как способы постоянного тока (direct current - DC), высокой частоты (high frequency - HF) или СВЧ-излучения, или комбинацией любых из этих способов. Когда обеспечивается пригодный потенциал подложки относительно плазмы, и плавающий потенциал дополнительно подается на твердый материал, подлежащий реакции с радикалами фтора, частицы плазмы ускоряются к поверхности твердого материала. Таким образом, электроны позволяют обеспечить локализованный и направленный нагрев твердого материала, в то время как ионная бомбардировка приводит к эжекции атомов твердого материала, которая может дополнительно усиливать реакцию с радикалами фтора.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, радикалы фтора обычно обеспечиваются, и реакция твердого материала с радикалами фтора обычно осуществляется в реакционной системе, в которой может быть создано разрежение и которая пригодна для введения управляемого газового потока под давлениями ниже атмосферного давления. Иллюстративная схема пригодной реакционной системы схематично показана на фиг. 1.

Давление внутри реакционной системы, в которой происходит реакция твердого материала с радикалами фтора, может управляться посредством выбранного массового расхода газов, предпочтительно, газов, состоящих из фторсодержащего исходного соединения и, необязательно, газа-носителя, такого как аргон.

Обычно, давление внутри реактора, в котором твердый материал, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, вступает в реакцию с радикалами фтора, находится в диапазоне от 10 Па до 3000 Па, предпочтительно в диапазоне от 10 Па до 2000 Па.

Реакция твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора происходит без необходимости нагревать твердый материал. Однако, вследствие экзотермической природы реакции, тепло может образовываться, и им можно управлять, например, посредством настройки скорости газового потока и/или концентрации радикалов фтора, содержащихся в нем.

Специалистам в данной области техники будет также понятно, что реакционная камера, в которой обеспечивается твердый материал для реакции с радикалами фтора, должна быть инертной к радикалам фтора. Например, реакционная камера может иметь поверхность из пассивированного никеля или монель-металла. Вследствие высокой реакционной способности радикалов фтора, расстояние между источником плазмы и твердым материалом в реакторе должно сохраняться коротким даже при использовании удаленного источника плазмы. Посредством этого могут быть минимизированы потери радикалов фтора вследствие объемной и поверхностной рекомбинации.

Если этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, содержит реакцию твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃, и повторное превращение в элементарный уран, то эта реакция/ повторное превращение могут быть осуществлены в виде предварительной реакции в той же реакционной системе, в которой может быть осуществлена реакция с радикалами фтора на последующем этапе. В частности, твердый материал может быть выставлен в газовый поток, содержащий радикалы водорода, и, необязательно, газ-носитель. Радикалы водорода предпочтительно образуются в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы, как описано выше. Радикалы водорода могут быть образованы из водородсодержащего исходного соединения в источнике плазмы. Водородсодержащее исходное соединение может быть, например, H₂.

Смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечивается в качестве исходной смеси фторидов металлов, предпочтительно является газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме. Газовый поток может дополнительно содержать газ-носитель. Обычно, газ-носитель, при наличии, является благородным газом, таким как аргон. Например, когда смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, обеспечивается посредством выставления твердого материала, содержащего уран и молибден, в газовый поток, содержащий радикалы фтора, газовый поток может быть удобно использован после контакта с твердым материалом для транспортирования MoF₆ и UF₆ в качестве газообразных продуктов реакции из реакционной камеры. Вследствие относительно низкой температуры кипения или температуры возгонки MoF₆ и UF₆, соответственно, газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, обеспечивается при умеренных температурах, так что не нужно принимать никаких специфических мер для обеспечения перехода фторидов в газовую фазу.

В частности, летучесть MoF₆ и UF₆ выше летучести многих других фторидов металлов. Таким образом, газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, может быть также удобно отделена от других фторидов металлов, которые могут быть образованы во время реакции твердого материала, содержащего уран и молибден, с радикалами фтора. Как описано выше, твердый материал может быть обеспечен, например, посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами. Во время процесса деления, инициируемого облучением, другие металлы могут быть образованы в качестве побочных продуктов. Кроме того, урановые мишени могут содержать алюминий.

Ввиду вышеупомянутого, следует понимать, что процесс согласно первому аспекту изобретения предпочтительно содержит:

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, причем этот этап содержит этапы, на которых

образуют радикалы фтора в источнике плазмы, предпочтительно в удаленном источнике плазмы,

проводят реакцию твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, причем эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит этапы, на которых

(i) отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

Смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечивается в качестве исходной смеси фторидов металлов, может быть подвергнута этапу растворения процесса согласно первому аспекту изобретения, по существу, например, посредством подачи газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, в жидкую фазу или в сверхкритическую текучую фазу, или посредством, сначала, осаждения MoF₆ и UF₆ из газофазной смеси посредством охлаждения, и затем растворения осажденных MoF₆ и UF₆.

Альтернативно, часть UF₆, содержащегося в исходной смеси фторидов, может быть отделена от исходной смеси фторидов металлов на дополнительном этапе обработки, осуществляемом до этапа растворения. Например, если предполагается извлекать соединение молибдена с использованием процесса согласно первому аспекту изобретения, то может быть желательным уменьшить содержание UF₆ для оптимизации выхода продукта во время этапа разделения. Подобным образом, если предполагается извлекать уран или соединение урана с использованием процесса согласно первому аспекту изобретения, то может быть эффективным извлекать часть урана в виде UF₆ прямо из исходной смеси фторидов на таком дополнительном этапе обработки.

Для осуществления такого выделения UF₆, для процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения предпочтительно, чтобы смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечивается в качестве исходной смеси фторидов металлов, была газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме, и чтобы процесс содержал этап (также называемый здесь «этапом исходного осаждения»), на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы. Этот этап исходного осаждения вырабатывает смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в которой содержание UF₆ уменьшено, и отношение MoF₆ к UF₆ увеличено по сравнению с исходной смесью фторидов металлов. Дополнительно, он вырабатывает осажденный UF₆, который может быть извлечен. Как будет понятно, этап исходного осаждения, если он содержится в процессе согласно первому аспекту изобретения, осуществляется перед этапом растворения.

Когда газовая фаза охлаждается до температуры, при которой парциальное давление UF₆ в газовой фазе будет выше давления насыщенного пара UF₆ при температуре, до которой охлаждается газовая фаза, то UF₆ осаждается, обычно в виде твердой фазы. Он может быть, таким образом, удален из газовой фазы и отделен от MoF₆. Следует отметить в этом отношении, что давление насыщенного пара MoF₆ при данной температуре обычно ниже давления насыщенного пара UF₆. Давление насыщенного пара UF₆ может быть вычислено между -15°С и 0°С с использованием уравнения:

мбар

(D.R. Llewellyn, J. Chem. Soc. (1953) 28).

Для UF₆, это вычисление может быть осуществлено согласно следующему уравнению между -60°С и -8,7°С:

мбар

(G.H. Cady, G.B. Hargreaves, J. Chem. Soc. (1961) 1563).

Экстраполяция вычисленных значений позволяет оценить следующие давления насыщенного пара, p_Vap, для MoF₆ и UF₆ в зависимости от температуры:

Температура (°С) p_Vap UF₆(Па) p_Vap MoF₆(Па) p_Vap(UF_6)/ p_Vap (MoF₆₎ -10 1042 12791 12,3 -30 157 2690 17,2 -50 17 428 25,8 -70 1 47 42,4

Парциальные давления MoF₆ и UF₆ в газофазной смеси, обеспечиваемой в качестве исходной смеси фторидов металлов, могут быть настроены, например, посредством выставления твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, в газовый поток, содержащий радикалы фтора, и посредством управления концентрацией и массовым расходом радикалов фтора или их исходного соединения в газовом потоке и концентрацией и массовым расходом газа-носителя, который может содержаться в газовом потоке. Общее давление в реакционной системе, в которой осуществляется реакция между твердым материалом и радикалами фтора, обычно находится в диапазоне от 10 Па до 3000 Па, предпочтительно в диапазоне от 10 Па до 2000 Па. Парциальное давление UF₆ предпочтительно находится в диапазоне от 10 Па до 500 Па. Парциальное давление MoF₆ предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 Па до 5 Па.

Этап исходного осаждения предпочтительно осуществляется в качестве части процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения в случаях, когда смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечивается в качестве исходной смеси фторидов металлов, является газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме, и парциальное давление UF₆ (p(UF₆)) в газофазной смеси значительно выше парциального давления MoF₆ (p(MoF₆)), например, в случаях, когда отношение p(UF₆)/p(MoF₆) > 10.

Во время этапа исходного осаждения, газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, обычно охлаждают до температуры меньше -10°С, предпочтительно меньше -50°С, и более предпочтительно меньше -70°С. Пригодная температура может быть выбрана с учетом парциального давления UF₆ в газофазной смеси и давления насыщенного пара UF₆ при различных температурах, указанных в таблице, приведенной выше. Как будет понятно специалистам в данной области техники, температура должна быть такой, чтобы парциальное давление UF₆ в газовой фазе было выше его давления насыщенного пара при этой температуре, но чтобы парциальное давление MoF₆ в газовой фазе было ниже его давления насыщенного пара при этой температуре. Пригодная температура, при которой осуществляется этап охлаждения, может быть определена с учетом вышеупомянутого вместе с относительными концентрациями MoF₆ и UF₆ в газофазной смеси. Таким образом, UF₆ может быть осажден, обычно в виде твердой фазы.

Охлаждение газофазной смеси может быть удобно осуществлено в одном или нескольких холодных уловителях. Охлаждающие среды для достижения температур ниже вышеупомянутых предпочтительных пределов известны специалистам в данной области техники и могут быть обеспечены отдельно, например, с использованием соляных/ледяных смесей или смесей растворителя и сухого льда, или посредством использования криостата.

Множественные этапы охлаждения могут быть осуществлены последовательно на этапе исходного осаждения. Если должны быть осуществлены множественные этапы охлаждения, например, два или три, то это может быть удобно осуществлено с использованием двух или трех холодных уловителей. Они могут функционировать последовательно, при одинаковой температуре или при уменьшающихся температурах.

Ввиду вышеупомянутого следует понимать, что процесс согласно первому аспекту изобретения предпочтительно содержит:

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, причем этот этап содержит этапы, на которых

образуют радикалы фтора в источнике плазмы, предпочтительно в удаленном источнике плазмы,

проводят реакцию твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, причем эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме;

этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, обеспеченную в качестве исходной смеси фторидов металлов, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют оставшийся MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит

(i) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу из раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что этап растворения предпочтительного/ более предпочтительного варианта процесса, описанного выше, осуществляется после этапа, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, обеспеченную в качестве исходной смеси фторидов металлов, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы, и что ссылка на «оставшийся MoF₆ и UF₆» в контексте этапа растворения относится к MoF₆ и UF₆, которые остаются в смеси после удаления из смеси части UF₆, содержащегося в газовой фазе.

На этапе растворения процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения, MoF₆ и UF₆ растворяют в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме. Как будет понятно, MoF₆ и UF₆, которые растворяют на этом этапе, получают из смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, которая обеспечена в качестве исходной смеси фторидов металлов. Однако не требуется, чтобы раствор содержал весь MoF₆ и UF₆, который содержится в исходной смеси фторидов металлов. Как описано выше, можно осуществлять дополнительные этапы обработки перед этапом растворения специально для отделения части UF₆ от MoF₆ в исходной смеси фторидов металлов, например, этап исходного осаждения, описанный выше.

Таким образом, в общем, либо смесь MoF₆ и UF₆, которая содержится в исходной смеси фторидов металлов, растворяют на этапе растворения, либо смесь MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения, который следует за этапом исходного осаждения, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы.

Если MoF₆ и UF₆, подлежащие растворению на этапе растворения, содержатся в газовой фазе, то растворение может быть осуществлено, например, посредством подачи газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, в жидкую фазу или в сверхкритическую текучую фазу.

Альтернативно, если MoF₆ и UF₆, подлежащие растворению на этапе растворения, содержатся в газофазной смеси, то процесс может дополнительно содержать этап перед этапом растворения, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой MoF₆ и UF₆, содержащиеся в газовой фазе, осаждаются в виде смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, эту смесь извлекают, и затем подвергают, необязательно, после повторного испарения для обеспечения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆ в газообразной форме, этапу растворения. Если извлеченная смесь повторно испаряется, то газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, может быть растворена, например, посредством подачи газофазной смеси в жидкую фазу или в сверхкритическую текучую фазу. Если извлеченная смесь является твердой смесью, то она может быть растворена, например, посредством добавления ее как таковую в жидкую фазу или в сверхкритическую текучую фазу, или посредством добавления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы в твердую смесь.

Если процесс согласно первому аспекту изобретения содержит этап исходного осаждения, описанный выше, и этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой MoF₆ и UF₆, содержащиеся в газовой фазе, осаждаются в виде смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, то последний этап осуществляют после этапа исходного осаждения.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, если газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой MoF₆ и UF₆, содержащиеся в газовой фазе, осаждаются в виде смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, то температуру для этапа охлаждения предпочтительно выбирают достаточно низкой, чтобы осаждалась большая часть фторидов металлов, или чтобы осаждение происходило количественно. Обычно, газовую фазу подвергают воздействию температур -150°С или менее, предпочтительно -190°С или менее. Например, холодный уловитель, охлаждаемый жидким азотом, может быть использован для этой цели.

На этапе растворения, MoF₆ и UF₆ растворяют в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме. Таким образом, если не указано иное, то предполагается, что ссылка на растворитель включает в себя растворитель в жидком состоянии, а также растворитель в сверхкритическом текучем состоянии, и ссылка на растворение равным образом включает в себя случай, в котором растворенные фториды содержатся в жидком растворителе, и случай, в котором растворенные фториды содержатся в сверхкритической текучей среде в качестве растворителя. Предпочтительно, MoF₆ и UF₆ растворяют в жидкой фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме.

Жидкая фаза или сверхкритическая текучая фаза могут содержать единственный растворитель или комбинацию растворителей. Предпочтительно, чтобы они содержали единственный растворитель.

В качестве предпочтительных примеров пригодного растворителя, ссылка может быть сделана на жидкий SO₂ и на CO в сверхкритическом текучем состоянии. Наиболее предпочтительным в качестве растворителя является жидкий SO₂. Таким образом, предпочтительно, чтобы MoF₆ и UF₆ растворялись в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого SO₂ в качестве растворителя, или в сверхкритической текучей фазе, содержащей или состоящей из СО в сверхкритическом состоянии в качестве растворителя. Наиболее предпочтительно, чтобы MoF₆ и UF₆ растворялись в жидкой фазе, состоящей из жидкого SO₂ в качестве растворителя.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, может быть предпочтительным поддерживать растворитель при пониженной температуре для поддержания его в требуемой форме, предпочтительно в жидкой форме. Если SO₂ используется в качестве растворителя на этапе растворения, то его обычно поддерживают при температуре -45°С или менее. Если СО используется в качестве растворителя в сверхкритическом текучем состоянии, то его обычно поддерживают при температуре между -140°С и 25°С и давлении между 3500 кПа и 12500 кПа. Альтернативно, растворитель, такой как SO₂, который находится в газообразной форме при температуре окружающей среды и атмосферном давлении, может быть использован посредством конденсации этого газа при достаточно низкой температуре и посредством позволения жидкой фазе, обеспеченной таким образом, нагреться в условиях автогенного давления в стойком к давлению сосуде. Таким образом, этап разделения может быть осуществлен при комнатной температуре.

Предпочтительно, чтобы жидкая фаза или сверхкритическая текучая фаза, используемые для этапа растворения, содержали поглотитель атомов фтора, т.е., соединение, которое выполнено с возможностью связывать атомы фтора, которые могут быть образованы во время или после этапа растворения в растворе, или чтобы жидкая фаза или сверхкритическая текучая фаза содержали растворитель, который функционирует в качестве поглотителя атомов фтора. Также, в этом отношении, жидкий SO₂ и СО в сверхкритическом текучем состоянии являются предпочтительными растворителями, и жидкий SO₂ является особенно предпочтительным растворителем, поскольку эти растворители имеют способность связывать атомы фтора и действовать в качестве поглотителя атомов фтора.

Ввиду вышеупомянутого будет понятно, что процесс согласно первому аспекту изобретения предпочтительно содержит:

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, причем этот этап содержит этапы, на которых

образуют радикалы фтора в источнике плазмы, предпочтительно в удаленном источнике плазмы,

проводят реакцию твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, причем эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме;

необязательно, этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, обеспеченную в качестве исходной смеси фторидов металлов, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют оставшийся MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого SO₂, для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит

(i) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

На этапе осаждения процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения, UF₆, содержащийся в растворе, восстанавливают до UF₅, который выпадает в осадок из раствора.

Восстановление UF₆ до UF₅ может быть удобно осуществлено посредством фотовосстановления, т.е., посредством облучения раствора, содержащего UF₆ в растворенной форме, светом с пригодной длиной волны. Например, фотовосстановление эффективно происходит посредством облучения светом с длиной волны в диапазоне от 340 до 410 нм, предпочтительно с длиной волны в диапазоне от 380 до 400 нм, и наиболее предпочтительно на 395 нм. В этом диапазоне длин волн, UF₆ эффективно превращается в UF₅, в то время как MoF₆, содержащийся в растворе, не демонстрирует никакого значительного поглощения и остается неподверженным воздействию света.

Как отмечено выше, предпочтительно, чтобы MoF₆ и UF₆ растворялись на этапе растворения в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе, которая содержит поглотитель атомов фтора. Этот поглотитель атомов фтора выполнен с возможностью связывать атом фтора, который высвобождается из UF₆ во время его восстановления.

Предпочтительно, что характеристики растворимости UF₅ значительно отличаются от характеристик растворимости UF₆, а также от характеристик растворимости фторида молибдена. Не желая быть связанными теорией, отметим, что это может быть следствием полимерной твердотельной структуры UF₅. Таким образом, UF₅, который образуется в результате восстановления, может быть позволено выпадать в осадок из раствора вследствие его ограниченной растворимости, т.е., в общем, осаждение UF₅ происходит спонтанно. Например, это осаждение происходит спонтанно во время или после образования UF₅ в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого SO₂ в качестве растворителя, в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого СО в качестве растворителя, или в сверхкритической текучей фазе, содержащей или состоящей из СО в качестве растворителя.

Таким образом, как будет понятно из вышеупомянутого, этап осаждения процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения, в общем, вырабатывает комбинацию жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы в виде раствора, содержащего растворенный MoF₆, и осажденного UF₅ в виде твердой фазы.

На этапе разделения процесса согласно первому аспекту настоящего изобретения, осажденный UF₅ отделяют от соединения молибдена либо в присутствии, либо в отсутствие жидкой фазы/ сверхкритической текучей фазы. Таким образом, этап разделения содержит

(i) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

Если осажденный UF₅ отделяют от раствора согласно варианту (i), то этап разделения может дополнительно содержать этап, на котором извлекают MoF₆ из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора. Альтернативно, этап разделения может дополнительно содержать этапы, на которых

превращают MoF₆, содержащийся в растворе, в другое соединение молибдена до или после отделения осажденного UF₅ от раствора, и

извлекают соединение молибдена из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора.

Таким образом, процесс согласно первому аспекту изобретения позволяет получать соединение молибдена из смеси MoF₆ и UF₆, в том числе в случае, когда MoF₆ и UF₆ приготовлены посредством реакции твердого материала (например, сплава), который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора. В результате, этот процесс настоящего изобретения может быть предпочтительно использован, например, для обеспечения соединения молибдена-99, в котором молибден-99 образован посредством деления урана, или для извлечения урана из ураномолибденовых сплавов, используемых для приготовления U-Mo-топлива.

Например, если полагаться на вариант (i), приведенный выше, то MoF₆, содержащийся в растворе, может быть извлечен как таковой из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора. Альтернативно, MoF₆, содержащийся в растворе, может быть превращен в ион молибдата MoO₄^2-, предпочтительно посредством реакции с гидрокси-ионами, которые могут быть добавлены в раствор, например, в форме NaOH или KOH. Молибдат может быть затем извлечен из раствора, например, в форме соли натрия или калия.

Согласно дополнительной альтернативе, MoF₆ может быть восстановлен до MoF₅ в растворе и может быть извлечен в виде MoF₅ после отделения осажденного UF₅ от раствора. Восстановление MoF₆ до MoF₅ может быть осуществлено, например, посредством фотовосстановления, т.е., посредством облучения раствора, содержащего MoF₆ в растворенной форме, светом с пригодной длиной волны. Например, фотовосстановление эффективно происходит посредством облучения светом с длиной волны 270 нм или менее, предпочтительно от 230 до 260 нм. В отличие от UF₅, MoF₅ демонстрирует значительную растворимость, например, в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого SO₂ в качестве растворителя, в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого СО в качестве растворителя, или в сверхкритической текучей фазе, содержащей или состоящей из СО в сверхкритическом состоянии в качестве растворителя. Таким образом, превращение MoF₆ в MoF₅ может быть осуществлено до отделения осажденного UF₅ от раствора, содержащего фторид молибдена, или после отделения осажденного UF₅ от раствора, содержащего фторид молибдена.

Для отделения осажденного UF₅ от раствора, содержащего фторид молибдена, можно полагаться на общепринятые способы разделения твердых/жидких веществ. Например, твердый осажденный UF₅ может быть отделен от раствора посредством сливания раствора или посредством фильтрации раствора.

Альтернативно, также если полагаться на вариант (i), приведенный выше, то осажденный UF₅ может быть отделен от раствора, содержащего MoF₆, посредством испарения жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы вместе с MoF₆, после чего следует извлечение MoF₆. Например, если осажденный UF₅ отделяют от раствора, содержащего MoF₆, растворенный в жидкой фазе, посредством испарения жидкой фазы вместе с MoF₆, то MoF₆ может быть предпочтительно извлечен посредством повторной конденсации жидкой фазы вместе с MoF₆ для получения раствора, содержащего MoF₆, отделенного от осажденного UF₅. Вследствие относительно высокого давления насыщенного пара/ низкой температуры кипения MoF₆, фторид молибдена может быть удобно испарен в форме MoF₆. Согласно другому иллюстративному подходу, полагающемуся на вариант (i), если осажденный UF₅ отделяют от раствора, содержащего MoF₆, посредством фракционной перегонки MoF₆ и фракционной перегонки жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы, то MoF₆ может быть извлечен отдельно.

Таким образом, согласно первому предпочтительному варианту этапа разделения, этап разделения содержит также

этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора, содержащего MoF₆, растворенный в жидкой фазе, посредством испарения жидкой фазы вместе с MoF₆, и извлекают MoF₆ посредством повторной конденсации жидкой фазы вместе с MoF₆ для получения раствора, содержащего MoF₆, отдельно от осажденного UF₅, и

обрабатывают раствор, содержащий MoF₆, полученный после отделения осажденного UF₅, ионами OH^- для получения молибдата, который может быть затем извлечен из раствора.

Согласно еще одному предпочтительному варианту этапа разделения, этап разделения содержит этапы, на которых

восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, посредством фотовосстановления для получения раствора, содержащего MoF₅, до или после отделения осажденного UF₅ от раствора,

отделяют UF₅ от раствора посредством сливания или фильтрации раствора, и

извлекают MoF₅ из раствора посредством испарения растворителя после отделения осажденного UF₅ от раствора.

Ввиду вышеупомянутого будет понятно, что процесс согласно первому аспекту изобретения предпочтительно содержит:

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, причем этот этап содержит этапы, на которых

образуют радикалы фтора в источнике плазмы, предпочтительно в удаленном источнике плазмы,

проводят реакцию твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, причем эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме;

необязательно, этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, обеспеченную в качестве исходной смеси фторидов металлов, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют оставшийся MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе, содержащей или состоящей из жидкого SO₂, для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит

(i.a) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора, и

извлекают MoF₆ из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора, или

(i.b) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора,

превращают MoF₆, содержащийся в растворе, в другое соединение молибдена до или после отделения осажденного UF₅ от раствора, и

извлекают соединение молибдена из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора.

Как отмечено выше, этап разделения может содержать, в соответствии с вариантом (ii), этап, на котором удаляют жидкую фазу иди сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена.

В соответствии с этим подходом, жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора предпочтительно удаляют посредством испарения для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена.

Как указано общей ссылкой на фторид молибдена, твердая фаза может содержать MoF₆, который получают из исходной смеси фторидов металлов, или MoF₅, который может быть приготовлен посредством восстановления MoF₆ до удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы. Кроме того, если SO₂ содержится в жидкой фазе на этапе растворения, то MoF₆ может быть позволено прореагировать с SO₂ для образования MoOF₄ посредством удерживания MoF₆ в контакте с SO₂ в течение достаточно долгого периода времени.

Если твердая фаза, полученная во время этапа разделения, содержит осажденный UF₅ и MoF₆, то UF₅ и MoF₆ могут быть разделены посредством испарения MoF₆, например, посредством выдерживания твердой фазы при температуре в диапазоне от -20°С до 100°С. При необходимости, MoF₆ может быть повторно сконденсирован отдельно от UF₅. Таким образом, этот подход позволяет извлекать UF₅ и/или MoF₆.

Альтернативно, как отмечено выше, этап разделения может содержать этап, на котором восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, для получения раствора, содержащего MoF₅, до удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора. Результирующая твердая фаза, полученная посредством удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора, содержит осажденный UF₅ и MoF₅. Превращение MoF₆ в MoF₅ до разделения UF₅ и фторида молибдена может обеспечить удаление жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы без значительных потерь фторида молибдена, поскольку давление насыщенного пара MoF₅ меньше давления насыщенного пара MoF₆.

Как отмечено выше, в качестве дополнительной альтернативы в случае, когда SO₂ содержится в жидкой фазе на этапе растворения, MoF₆ может быть превращен в MoOF₄ посредством реакции с SO₂, и отделение растворенного MoOF₄ от твердого UF₅ может быть осуществлено посредством фильтрации раствора SO₂, содержащего растворенный MoOF₄, от твердого UF₅.

Согласно еще одной дополнительной альтернативе, может быть получена твердофазная смесь UF₅ и MoOF₄, и MoOF₄ может быть удален посредством возгонки. Возгонку осуществляют предпочтительно между 60 и 160°С, более предпочтительно между 70 и 120°С, наиболее предпочтительно при 90°С.

Как описано выше, восстановление MoF₆ до MoF₅ может быть осуществлено, например, посредством фотовосстановления, т.е., посредством облучения раствора, содержащего MoF₆, светом с пригодной длиной волны. Например, фотовосстановление эффективно происходит посредством облучения светом с длиной волны 270 нм или менее, предпочтительно от 230 до 260 нм.

Осажденный UF₅ и MoF₅, содержащиеся в твердой фазе, которая может быть получена в соответствии с вариантом (ii) этапа разделения, могут быть эффективно разделены посредством возгонки MoF₅, которая может быть осуществлена посредством осаждения MoF₅ отдельно от UF₅. Таким образом могут быть извлечены UF₅ и/или MoF₅. Этот процесс осуществляют предпочтительно между 60 и 160°С, более предпочтительно между 70 и 120°С, наиболее предпочтительно при 90°С.

В соответствии со связанным подходом, который включает в себя вариант (ii) этапа разделения, UF₆ и MoF₆ могут быть восстановлены на этапе осаждения вместе посредством фотовосстановления до UF₅ и MoF₅. На последующем этапе разделения, жидкая фаза или сверхкритическая текучая фаза раствора может быть удалена в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и MoF₅, и UF₅ и MoF₅ могут быть разделены посредством возгонки MoF₅ и его осаждения отдельно от UF₅.

Независимо от того, осуществляется ли этап разделения на основе варианта (i) или варианта (ii), он позволяет извлекать молибден, например, в форме MoF₆, MoF₅, MoOF₄, или в форме соединения, в которое фторид молибдена был превращен, например, в форме молибдата.

Подобным образом, этап разделения позволяет извлекать UF₅. Извлеченный UF₅ может быть восстановлен до металлического урана. Также можно повторно превращать его в UF₆ посредством реакции фторирования, что позволяет настраивать содержание урана-235 с использованием известных способов разделения изотопов. Затем, фторид может быть восстановлен до элементарного урана.

Нижеследующие пункты обеспечивают сущность важных вариантов осуществления процесса согласно первому аспекту изобретения.

1. Процесс, содержащий

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит

(i) этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

2. Процесс по пункту 1, в котором молярное отношение MoF₆ к UF₆ в исходной смеси фторидов металлов изменяется от 1:400 до 100:1, более предпочтительно от 1:5 до 10:1.

3. Процесс по пункту 1 или 2, в котором смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечена в качестве исходной смеси фторидов металлов, является газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме.

4. Процесс по пункту 3, в котором газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, дополнительно содержит газ-носитель.

5. Процесс по пункту 4, в котором газ-носитель является благородным газом и предпочтительно является аргоном.

6. Процесс по любому из пунктов 3-5, который дополнительно содержит этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой MoF₆ и UF₆, содержащиеся в газовой фазе, осаждаются в виде смеси, содержащей MoF₆ и UF₆,

эту смесь извлекают, и

затем подвергают, необязательно, после повторного испарения для обеспечения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆ в газообразной форме, этапу растворения.

7. Процесс по любому из пунктов 3-6, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения посредством подачи газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, в жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу.

8. Процесс по любому из пунктов 3-7, который дополнительно содержит, до этапа растворения, этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы.

9. Процесс по пункту 8, в котором этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы, осуществляют много раз, предпочтительно два или три раза.

10. Процесс по любому из пунктов 3-9, который содержит этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы, и причем эта температура составляет -10°С или менее, предпочтительно -50°С или менее, более предпочтительно -70°С или менее.

11. Процесс по пункту 10, в котором газофазную смесь охлаждают в холодном уловителе.

12. Процесс по пункту 10, в котором газофазную смесь охлаждают во множественных холодных уловителях, которые функционируют последовательно, при одинаковой температуре или при уменьшающихся температурах.

13. Процесс по любому из пунктов 1-12, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе, которая содержит поглотитель атомов фтора.

14. Процесс по любому из пунктов 1-13, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе, которая содержит растворитель, который функционирует в качестве поглотителя атомов фтора.

15. Процесс по любому из пунктов 1-14, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения в жидкой фазе, которая содержит или состоит из жидкого SO₂ в качестве растворителя, или в сверхкритической текучей фазе, которая содержит или состоит из СО в сверхкритическом состоянии.

16. Процесс по пункту 15, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения в жидкой фазе, которая содержит или которая состоит из жидкого SO₂.

17. Процесс по любому из пунктов 1-16, в котором UF₆ восстанавливают до UF₅ на этапе осаждения посредством фотовосстановления.

18. Процесс по пункту 17, в котором фотовосстановление осуществляют посредством облучения растворенного UF₆ светом с длиной волны от 340 до 410 нм, предпочтительно 395 нм.

19. Процесс по любому из пунктов 1-18, в котором этап разделения содержит этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора.

20. Процесс по пункту 19, в котором этап разделения дополнительно содержит этап, на котором извлекают MoF₆ из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора.

21. Процесс по пункту 19, в котором этап разделения дополнительно содержит этапы, на которых

превращают MoF₆, содержащийся в растворе, в другое соединение молибдена до или после отделения осажденного UF₅ от раствора, и

извлекают соединение молибдена из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора.

22. Процесс по пункту 19, в котором этап разделения содержит этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора, содержащего MoF₆, растворенный в жидкой фазе или в сверхкритической текучей фазе, посредством испарения раствора, содержащего MoF₆, после чего следует извлечение MoF₆.

23. Процесс по пункту 22, в котором этап разделения содержит этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора, содержащего MoF₆, растворенный в жидкой фазе, посредством испарения раствора, содержащего MoF₆, и извлекают MoF₆ посредством повторной конденсации раствора, содержащего MoF₆, отдельно от осажденного UF₅.

24. Процесс по пункту 19, в котором этап разделения содержит этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора, содержащего MoF₆, посредством сливания или фильтрации раствора для получения раствора, содержащего MoF₆.

25. Процесс по пункту 23 или 24, в котором этап разделения дополнительно содержит этап, на котором обрабатывают раствор, содержащий MoF₆, полученный после отделения осажденного UF₅, ионами OH^- для получения молибдата.

26. Процесс по пункту 25, в котором молибдат извлекают из раствора.

27. Процесс по пункту 19, в котором этап разделения содержит этап, на котором восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, для получения раствора, содержащего MoF₅, до или после отделения осажденного UF₅ от раствора.

28. Процесс по пункту 27, в котором восстановление MoF₆ в растворе осуществляют посредством фотовосстановления.

29. Процесс по пункту 28, в котором фотовосстановление осуществляют посредством облучения MoF₆ в растворенной форме светом с длиной волны 270 нм или менее.

30. Процесс по любому из пунктов 27-29, в котором этап разделения содержит этап, на котором отделяют UF₅ от раствора посредством сливания или фильтрации раствора.

31. Процесс по любому из пунктов 27-30, в котором этап разделения содержит этап, на котором извлекают MoF₅ из раствора посредством испарения растворителя после отделения осажденного UF₅ от раствора.

32. Процесс по любому из пунктов 1-18, в котором этап разделения содержит (ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторида молибдена.

33. Процесс по пункту 32, в котором жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора удаляют посредством испарения.

34. Процесс по пункту 32 или 33, в котором твердая фаза содержит осажденный UF₅ и MoF₆, и в котором UF₅ и MoF₆ разделяют посредством испарения MoF₆.

35. Процесс по пункту 32 или 33, в котором этап разделения содержит этап, на котором восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, для получения раствора, содержащего MoF₅, до удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора, и в котором твердая фаза, полученная посредством удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора, содержит осажденный UF₅ и MoF₅.

36. Процесс по пункту 35, в котором восстановление MoF₆ в растворе осуществляют посредством фотовосстановления.

37. Процесс по пункту 36, в котором фотовосстановление осуществляют посредством облучения MoF₆ в растворенной форме светом с длиной волны 270 нм или менее.

38. Процесс по любому из пунктов 35-37, в котором осажденный UF₅ и MoF₅ разделяют посредством возгонки MoF₅ и его осаждения отдельно от UF₅.

39. Процесс по любому из пунктов 1-16, в котором

MoF₆ и UF₆ восстанавливают на этапе осаждения вместе посредством фотовосстановления до UF₅ и MoF₅,

в котором этап разделения содержит этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и MoF₅, и

в котором UF₅ и MoF₅ разделяют посредством возгонки MoF₅ и его осаждения отдельно от UF₅.

40. Процесс по пункту 16, в котором MoF₆ позволяют вступить в реакцию с SO₂ для образования MoOF₄, и отделение растворенного MoOF₄ от твердого UF₅ осуществляют посредством фильтрации раствора SO₂, содержащего растворенный MoOF₄, от твердого UF₅, или посредством возгонки MoOF₄ из твердой смеси UF₅ и MoOF₄.

41. Процесс по любому из пунктов 1-40, в котором MoF₆, содержащийся в исходной смеси фторидов металлов, содержит изотоп молибден-99.

42. Процесс по любому из пунктов 1-41, в котором UF₆, содержащийся в исходной смеси фторидов металлов, обогащен по урану-235.

43. Процесс по любому из пунктов 1-42, который дополнительно содержит этап, на котором извлекают осажденный UF₅.

44. Процесс по любому из пунктов 1-43, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором проводят реакцию твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, и в котором эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆.

45. Процесс по пункту 44, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами для получения твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, и в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99.

46. Процесс по пункту 44 или 45, в котором твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, содержит молибден с весовым соотношением в диапазоне от 0,02 до 1,0 вес. %, более предпочтительно от 0,05 до 0,2 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

47. Процесс по пункту 44, в котором твердый материал, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, является смесью урана, обогащенного по изотопу уран-235, и молибдена.

48. Процесс по пункту 47, в котором твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, содержит молибден с весовым соотношением в диапазоне от 5 до 12 вес. %, предпочтительно от 7 до 10 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

49. Процесс по любому из пунктов 44-48, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором образуют радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

50. Процесс по пункту 49, в котором фторсодержащее исходное соединение выбирают из F₂ и NF₃, и более предпочтительно им является NF₃.

51. Процесс по любому из пунктов 44-50, в котором газовый поток дополнительно содержит газ-носитель.

52. Процесс по любому из пунктов 44-51, в котором смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которую обеспечивают в качестве исходной смеси фторидов металлов, является газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме.

53. Процесс по любому из пунктов 44-52, в котором реакцию твердого материала с радикалами фтора осуществляют под давлением в диапазоне от 10 Па до 3000 Па.

54. Процесс по любому из пунктов 45-53, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, этап, на котором облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами и проводят реакцию облученного твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃; и повторно превращают UH₃ в элементарный U посредством подвергания его воздействию повышенной температуры.

55. Процесс по пункту 54, в котором радикалы водорода образуют из водородсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

Ниже будет описан процесс согласно предпочтительному второму аспекту изобретения, изложенному выше. Подобно процессу предпочтительного первого аспекта, этот процесс может быть соответствующим образом использован, например, для получения молибдена или соединения молибдена, в частности, для получения молибдена или соединения молибдена, содержащего изотоп молибден-99. Альтернативно или дополнительно, он может быть использован для получения урана или соединения урана, в частности, для получения урана или соединения урана, обогащенного по урану-235.

Процесс согласно второму аспекту содержит этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме (т.е., все три компонента находятся в газообразной форме). Предпочтительно, газофазная смесь состоит из MoF₆, UF₆, и поглотителя атомов фтора, смешанных в газообразной форме.

Этот процесс может быть применен к смесям, содержащим молярные отношения MoF₆ и UF₆, изменяющиеся в широких диапазонах, например, от 1:400 до 100:1. Предпочтительно, молярные отношения находятся в диапазоне от 1:5 до 10:1.

Как будет понятно из вышеупомянутого, уран, содержащийся в UF₆, может быть ураном, обогащенным по урану-235. Молибден, содержащийся в MoF₆, может содержать молибден-99.

Этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, предпочтительно содержит этап, на котором проводят реакцию твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆. Эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора.

Также, уран, содержащийся в твердом материале, может быть ураном, обогащенным по урану-235. Молибден, содержащийся в твердом материале, может содержать молибден-99.

Весовое соотношение элементарного урана и элементарного молибдена в твердом материале конкретно не ограничено в связи с разделением этих двух элементов посредством их фторидов. Типичное содержание молибдена изменяется от 0,01 до 12 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

В случае твердого материала, содержащего изотоп молибден-99, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительное содержание элементарного молибдена находится в диапазоне от 0,02 до 1,0 вес. %, более предпочтительно от 0,05 до 0,2 вес. %, на основе общего веса элементарного урана и элементарного молибдена в качестве 100 вес. %.

В случае твердого материала, содержащего уран и молибден, который может быть использован в приготовлении U-Mo-топлива и который может также вступать в реакцию с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, предпочтительное содержание элементарного молибдена находится в диапазоне от 5 до 12 вес. %, более предпочтительно от 7 до 10 вес. %, на основе общего веса элементарного урана и элементарного молибдена в качестве 100 вес. %.

Дополнительно к U и Mo, твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, может содержать другие компоненты, включающие в себя другие металлы, или он может быть свободен от других металлов, кроме урана и молибдена. Например, алюминий может присутствовать в качестве материала матрицы в комбинации с ураном в урановых мишенях, которые облучаются нейтронами для превращения урана в молибден-99.

Общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена в твердом материале, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительно находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %. В этом контексте, весовой процент основан на общей массе материала, который содержит уран и молибден, в качестве 100%, не включая массу никакой оболочки, которая может быть нанесена на материал, который содержит уран и молибден. Как будет понятно специалистам в данной области техники, материал, который содержит уран и молибден и который также называется «мясом», может быть обеспечен в виде диспергированной фазы, в которой уран и молибден диспергированы в материале матрицы, таком как алюминий, или в виде однородной или монолитной фазы.

В случае твердого материала, содержащего изотоп молибден-99, который вступает в реакцию с радикалами фтора, предпочтительное общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %, на основе общей массы мяса, не включающего в себя никакую оболочку.

В случае твердого материала, содержащего уран и молибден, который используется в приготовлении U-Mo-топлива и который может также вступать в реакцию с радикалами фтора для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, предпочтительное общее содержание элементарного урана и элементарного молибдена также находится в диапазоне 30-100 вес. %, более предпочтительно 50-100 вес. %, на основе общей массы мяса, не включающего в себя никакую оболочку.

В твердом материале, содержащем элементарный уран и элементарный молибден, эти два элемента могут быть объединены, например, в форме смеси или в форме сплава. Поскольку, как отмечено выше, дополнительные компоненты, кроме урана и молибдена, могут присутствовать в твердом материале, также возможно, чтобы уран, молибден, или они оба образовывали сплав с одним или несколькими такими другими компонентами. Следует отметить, что ссылка здесь на сплав включает в себя интерметаллические фазы, в том смысле, что такая фаза образована компонентами рассматриваемого сплава. Ссылка на сплав также включает в себя сплав, образованный из одного или нескольких металлов, таких как уран, и одного или нескольких полуметаллов, таких как кремний. В качестве предпочтительного примера твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, ссылка может быть дополнительно сделана на твердый материал, содержащий уран или урановый сплав (например, силицид урана), в котором молибден был образован посредством облучения нейтронами и диспергирован в уране или урановом сплаве.

Форма, в которой твердый материал подвергается реакции с радикалами фтора, конкретно не ограничена. Твердый материал может иметь компактную форму, например, правильную компактную форму, такую как пластина, цилиндр или сфера. Твердый материал может также вступать в реакцию с радикалами фтора в форме порошка. Например, в некоторых применениях, уран и молибден могут быть капсулированы другим металлом или диспергированы в матрице другого металла, так что может быть полезным подвергнуть такой капсулированный или диспергированный исходный материал механической дезинтеграции для обеспечения порошка, который может быть предпочтительно использован в качестве твердого материала для реакции с радикалами фтора.

Твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, в качестве предпочтительного варианта осуществления процесса согласно второму аспекту изобретения, может быть обеспечен, например, посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами. Таким образом обеспечивается твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99. Другими словами, этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, может содержать этап, на котором облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами для получения твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, и в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99. В этом отношении можно полагаться на установленные процедуры для образования молибдена-99 посредством деления урана-235 посредством облучения нейтронами.

Альтернативно, твердый материал, который вступает в реакцию с радикалами фтора, в качестве предпочтительного варианта осуществления процесса согласно второму аспекту изобретения, может быть обеспечен посредством приготовления сплава, содержащего элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, и нерадиоактивный молибден. Таким образом получают твердый материал, содержащий элементарный уран, обогащенный по урану-235, и молибден, который может быть использован, например, в качестве U-Mo-топлива.

Как упомянуто выше, уран, обогащенный по изотопу уран-235, обычно содержит уран-235 в количестве вплоть до 50 вес. % (на основе общего веса урана в качестве 100 вес. %).

Этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, может дополнительно содержать, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, реакцию твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃; и повторное превращение UH₃ в элементарный уран посредством подвергания UH₃ воздействию повышенной температуры. Эта реакция с радикалами водорода может быть особенно предпочтительной для твердого материала, получаемого посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами.

Если, согласно предпочтительному варианту осуществления, описанному выше, твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, получают посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами, то твердый материал может быть подвергнут реакции с радикалами водорода для полного или частичного превращения урана в UH₃. Соответственно, реакция с радикалами водорода может быть осуществлена перед реакцией с радикалами фтора. Молибден, содержащийся в твердом материале, не вступает в реакцию с водородом. Такая предварительная реакция с радикалами водорода для образования UH₃ может быть полезной, например, для полной или частичной дезинтеграции металлической матрицы твердого материала, содержащего уран, который был облучен нейтронами, и причем газообразные побочные продукты, в частности, Kr и Xe, могут быть образованы во время облучения. Такие газообразные побочные продукты могут быть удобно выделены и удалены после превращения в UH₃. Также, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, UH₃ может быть повторно превращен в элементарный уран. Это может быть осуществлено, например, посредством подвергания UH₃ воздействию повышенной температуры, обычно в вакууме или в инертной атмосфере. Эта температура предпочтительно находится в диапазоне от 250°С до 500°С, более предпочтительно, составляет 350°С.

Перед подверганием твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, реакции с радикалами фтора, его поверхность может быть, при необходимости, очищена, например, для удаления оксидов металлов. Это может быть осуществлено, например, с использованием неорганической кислоты, такой как азотная кислота.

Радикалы фтора, которые вступают в реакцию с твердым материалом, содержащим элементарный уран и элементарный молибден, согласно вышеупомянутому варианту осуществления, предпочтительно образуют из фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более конкретно, в удаленном источнике плазмы. Таким образом, этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, предпочтительно содержит этап, на котором образуют радикалы фтора в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

В источнике плазмы, радикалы фтора образуют посредством подачи энергии на фторсодержащее исходное соединение таким образом, чтобы диссоциировать связь, образованную с атомом фтора, в исходном соединении. Фторсодержащие исходные соединения обычно являются газообразными соединениями. Известные исходные соединения, которые могут быть также использованы в контексте настоящего изобретения, включают в себя, например, любые из F₂, NF₃, SF₆ и CF₄. Среди них F₂ и NF₃ являются предпочтительными, и NF₃ является особенно предпочтительным вследствие его меньшей коррозионной активности и его меньшей токсичности по сравнению F₂.

В источнике плазмы, плазма может быть образована, например, с использованием СВЧ-излучения. Доступные для приобретения источники плазмы могут быть использованы для этой цели. Частота излучения может соответствующим образом настраиваться, например, в зависимости от используемого фторсодержащего исходного соединения, для достижения высокой степени диссоциации.

Предпочтительное использование удаленного источника плазмы позволяет обеспечить, чтобы реакция между радикалами фтора и твердым материалом, содержащим элементарный уран и элементарный молибден, происходила в местоположении, которое удалено от фактического источника плазмы. Таким образом облегчается управление реакцией.

Как отмечено выше, реакция твердого материала с радикалами фтора содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, который содержит радикалы фтора. Газовый поток может дополнительно содержать газ-носитель. Обычно, газ-носитель является благородным газом, таким как аргон.

Обычно, газовый поток, который содержит радикалы фтора, обеспечивают посредством направления газового потока, содержащего газообразное фторсодержащее исходное соединение и, предпочтительно, газ-носитель, такой как аргон, в источник плазмы, предпочтительно удаленный источник плазмы. Твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, может быть затем выставлен в газовый поток, содержащий радикалы фтора, образованные источником плазмы, и предпочтительно содержащий газ-носитель. Следует понимать, что газовый поток, в который выставляют твердый материал, может также содержать остаточное исходное соединение.

Таким образом, композицией газового потока можно удобно управлять посредством управления массовым расходом фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя в источнике плазмы. Обычно, объемные соотношения фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя настраивают в диапазоне от 10:1 до 1:10, предпочтительно от 2:1 до 1:2, более предпочтительно 1:1.

Например, массовый расход фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы может быть настроен на значения в диапазоне от 10 до 50 куб. см в мин., предпочтительно от 15 до 35 куб. см в мин. Расход необязательного газа-носителя может быть настроен, соответственно, с учетом вышеупомянутых типичных/предпочтительных объемных соотношений. Как будет понятно специалистам в данной области техники, стандартизованные объемы указаны на основе температуры 0°С и давления 1013,25 гПа.

Если газ-носитель, в частности, благородный газ, такой как аргон, присутствует в газовом потоке, то предпочтительно образовывать радикалы фтора в плазме, которая горит в непосредственной окрестности подложки и посредством этого облегчает реакцию металлов с атомами фтора.

Плазма может зажигаться и поддерживаться общеизвестными способами, такими как способы постоянного тока (direct current - DC), высокой частоты (high frequency - HF) или СВЧ-излучения, или комбинацией любых из этих способов. Когда обеспечивается пригодный потенциал подложки относительно плазмы, и плавающий потенциал дополнительно подается на твердый материал, подлежащий реакции с радикалами фтора, частицы плазмы ускоряются к поверхности твердого материала. Таким образом, электроны позволяют обеспечить локализованный и направленный нагрев твердого материала, в то время как ионная бомбардировка приводит к эжекции атомов твердого материала, которая может дополнительно усиливать реакцию с радикалами фтора.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, радикалы фтора обычно обеспечиваются, и реакция твердого материала с радикалами фтора обычно осуществляется в реакционной системе, в которой может быть создано разрежение и которая пригодна для введения управляемого газового потока под давлениями ниже атмосферного давления. Иллюстративная схема пригодной реакционной системы схематично показана на фиг. 1.

Давление внутри реакционной системы, в которой происходит реакция твердого материала с радикалами фтора, может управляться посредством выбранного массового расхода газов, предпочтительно, газов, состоящих из фторсодержащего исходного соединения и, необязательно, газа-носителя, такого как аргон.

Обычно, давление внутри реактора, в котором твердый материал, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, вступает в реакцию с радикалами фтора, находится в диапазоне от 10 Па до 3000 Па, предпочтительно в диапазоне от 10 Па до 2000 Па.

Реакция твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора происходит без необходимости нагревать твердый материал. Однако, вследствие экзотермической природы реакции тепло может образовываться, и им можно управлять, например, посредством настройки скорости газового потока и/или концентрации радикалов фтора, содержащихся в нем.

Специалистам в данной области техники будет также понятно, что реакционная камера, в которой обеспечивается твердый материал для реакции с радикалами фтора, должна быть инертной к радикалам фтора. Например, реакционная камера может иметь поверхность из пассивированного никеля или из монель-металла. Вследствие высокой реакционной способности радикалов фтора, расстояние между источником плазмы и твердым материалом в реакторе должно сохраняться коротким даже при использовании удаленного источника плазмы. Посредством этого могут быть минимизированы потери радикалов фтора вследствие объемной и поверхностной рекомбинации.

Если этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, содержит реакцию твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃, и повторное превращение в элементарный уран, то эта реакция/ повторное превращение могут быть осуществлены в виде предварительной реакции в той же реакционной системе, в которой может быть осуществлена реакция с радикалами фтора на последующем этапе. В частности, твердый материал может быть выставлен в газовый поток, содержащий радикалы водорода, и, необязательно, газ-носитель. Радикалы водорода предпочтительно образуют в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы, как описано выше. Радикалы водорода могут быть образованы из водородсодержащего исходного соединения в источнике плазмы. Водородсодержащее исходное соединение может быть, например, H₂.

В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным подходом может быть удобно обеспечена газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме. Эта газофазная смесь может дополнительно содержать газ-носитель. Обычно, газ-носитель, при наличии, является благородным газом, таким как аргон. Например, когда смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, обеспечивается посредством выставления твердого материала, содержащего уран и молибден, в газовый поток, содержащий радикалы фтора, газовый поток может быть удобно использован после контакта с твердым материалом для транспортирования MoF₆ и UF₆ в качестве газообразных продуктов реакции из реакционной камеры. Вследствие относительно низкой температуры кипения или температуры возгонки MoF₆ и UF₆, соответственно, газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, обеспечивается при умеренных температурах, так что не нужно принимать никаких специфических мер для обеспечения перехода фторидов в газовую фазу.

В частности, летучесть MoF₆ и UF₆ выше летучести многих других фторидов металлов. Таким образом, газофазная смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, может быть также удобно отделена от других фторидов металлов, которые могут быть образованы во время реакции твердого материала, содержащего уран и молибден, с радикалами фтора. Как описано выше, твердый материал может быть обеспечен, например, посредством облучения твердого материала, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами. Во время процесса деления, инициируемого облучением, другие металлы могут быть образованы в качестве побочных продуктов. Кроме того, урановые мишени могут содержать алюминий.

Для обеспечения газофазной смеси, содержащей MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смесь MoF₆ и UF₆ обычно впоследствии объединяют и смешивают с поглотителем атомов фтора. Если смесь MoF₆ и UF₆, которая образуется исходно, содержит газ-носитель, то MoF₆ и UF₆ могут быть отделены от газа-носителя перед смешиванием их с поглотителем атомов фтора.

Ввиду вышеупомянутого, следует понимать, что процесс согласно второму аспекту изобретения предпочтительно содержит:

этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме, причем этот этап содержит этапы, на которых

образуют радикалы фтора в источнике плазмы, предпочтительно в удаленном источнике плазмы,

проводят реакцию твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, причем эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме, которую впоследствии объединяют и смешивают с поглотителем атомов фтора;

этап, на котором облучают UF₆ в газофазной смеси в присутствии поглотителя атомов фтора светом, имеющим длину волны в диапазоне от 340 до 410 нм для восстановления UF₆ до UF₅ и для получения смеси, содержащей UF₅ и MoF₆; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆.

Поглотитель атомов фтора в газообразной форме предпочтительно выбирают из CO, H₂, Xe и SO₂. Более предпочтительными являются CO или H₂. Поглотитель атомов фтора может быть единственным веществом или комбинацией двух или более веществ, и предпочтительно он является единственным веществом.

В газофазной смеси, содержащей MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме, поглотитель атомов фтора обычно добавляют в молярном избытке относительно UF₆, предпочтительно в молярном количестве, которое в 1,5 или более раз больше молярного количества UF₆. При необходимости, облучение и восстановление UF₆ могут быть осуществлены много раз, т.е., два или более раз для обеспечения количественного превращения UF₆ в UF₅, и поглотитель атомов фтора может добавляться в смесь перед каждым повторением облучения и восстановления. Однако предпочтительно, чтобы процесс содержал единственный этап, на котором UF₆ облучают и восстанавливают в присутствии достаточного количества поглотителя атомов фтора.

Свет, используемый для облучения UF₆ в газофазной смеси, имеет длину волны в диапазоне от 340 до 410 нм, предпочтительно длину волны в диапазоне от 380 до 400 нм, и наиболее предпочтительно длину волны 395 нм. В этом диапазоне длин волн, UF₆ эффективно превращается в UF₅, в то время как MoF₆, содержащийся в растворе, не демонстрирует никакого значительного поглощения и остается неподверженным воздействию света.

После превращения UF₆ в UF₅, продукт реакции поглотителя атомов фтора и фтора, образованного при восстановлении UF₆ до UF₅ в газофазной смеси, и, необязательно, оставшийся поглотитель атомов фтора предпочтительно удаляют из созданной смеси UF₅ и MoF₆. Например, это может быть удобно осуществлено посредством охлаждения реакционной смеси, содержащей UF₅, MoF₆, продукт реакции поглотителя атомов фтора и фтора, образованного при восстановлении UF₆ до UF₅ в газофазной смеси, и, необязательно, оставшийся поглотитель атомов фтора до температуры, при которой UF₅ принимает твердую форму, MoF₆ принимает жидкую или твердую форму, и продукт реакции поглотителя атомов фтора и фтора, образованного при восстановлении UF₆ до UF₅ может быть удален, например, посредством откачки, в газовой фазе.

MoF₆ и UF₅, полученные в процессе второго аспекта изобретения, могут быть удобно разделены, например, посредством перегонки MoF₆, поскольку MoF₆ является очень летучим веществом, в то время как UF₅ таковым не является. Предпочтительным диапазоном температур для перегонки MoF₆ является диапазон от 25 до 100°С. Следует понимать, что MoF₆ обычно повторно конденсируют таким образом, чтобы как UF₅, так и MoF₆ могли быть извлечены отдельно.

Нижеследующие пункты обеспечивают сущность важных вариантов осуществления процесса согласно второму аспекту изобретения.

1В. Процесс, содержащий

этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме;

этап, на котором облучают UF₆ в газофазной смеси в присутствии поглотителя атомов фтора светом, имеющим длину волны в диапазоне от 340 до 410 нм, для восстановления UF₆ до UF₅ и для получения смеси, содержащей UF₅ и MoF₆; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆.

2В. Процесс по пункту 1В, в котором поглотитель атомов фтора в газовой фазе выбирают из CO, H₂, Xe и SO₂.

3В. Процесс по пункту 1В или 2В, в котором поглотитель атомов фтора добавляют в газофазную смесь в молярном количестве, которое по меньшей мере в 1,5 раза больше молярного количества UF₆, содержащегося в газофазной смеси.

4В. Процесс по любому из пунктов 1В-3В, в котором свет, используемый для облучения, имеет длину волны от 380 до 400 нм, более предпочтительно 395 нм.

5В. Процесс по любому из пунктов 1В-4В, который дополнительно содержит этап, на котором удаляют продукт реакции поглотителя атомов фтора и фтора, образованного при восстановлении UF₆ до UF₅.

6В. Процесс по любому из пунктов 1В-5В, в котором MoF₆ и UF₅, полученные в процессе, разделяют посредством перегонки MoF₆.

7В. Процесс по любому из пунктов 1В-6В, в котором молярное отношение MoF₆ к UF₆ в газофазной смеси изменяется от 1:400 до 100:1, более предпочтительно от 1:5 до 10:1.

8В. Процесс по любому из пунктов 1В-7В, в котором MoF₆, содержащийся в газофазной смеси, содержит изотоп молибден-99.

9В. Процесс по любому из пунктов 1В-8В, в котором UF₆, содержащийся в газофазной смеси, обогащен по урану-235.

10В. Процесс по любому из пунктов 1В-9В, в котором этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, содержит этап, на котором проводят реакцию твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, и в котором эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆.

11В. Процесс по пункту 10В, в котором этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, содержит этап, на котором облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами для получения твердого материала, содержащего элементарный уран и элементарный молибден, и в котором элементарный молибден содержит изотоп молибден-99.

12В. Процесс по пункту 10В или 11В, в котором твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, содержит молибден с весовым соотношением в диапазоне от 0,02 до 1,0 вес. %, более предпочтительно от 0,05 до 0,2 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

13В. Процесс по пункту 10В, в котором твердый материал, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, является смесью урана, обогащенного по изотопу уран-235, и молибдена.

14В. Процесс по пункту 13В, в котором твердый материал, содержащий элементарный уран и элементарный молибден, содержит молибден с весовым соотношением в диапазоне от 5 до 12 вес. %, предпочтительно от 7 до 10 вес. %, на основе общего веса урана и молибдена в качестве 100 вес. %.

15В. Процесс по любому из пунктов 10В-14В, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором образуют радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

16В. Процесс по пункту 15В, в котором фторсодержащее исходное соединение выбирают из F₂ и NF₃, и более предпочтительно им является NF₃.

17В. Процесс по любому из пунктов 10В-16В, в котором газовый поток дополнительно содержит газ-носитель.

18В. Процесс по любому из пунктов 10В-17В, в котором реакцию твердого материала с радикалами фтора осуществляют под давлением в диапазоне от 10 Па до 3000 Па.

19В. Процесс по любому из пунктов 11В-18В, в котором этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, содержит этап, на котором, перед реакцией твердого материала с радикалами фтора, облучают твердый материал, который содержит элементарный уран, обогащенный по изотопу уран-235, нейтронами и проводят реакцию облученного твердого материала с радикалами водорода для получения твердого материала, содержащего UH₃; и повторно превращают UH₃ в элементарный U посредством подвергания его воздействию повышенной температуры.

20В. Процесс по пункту 19В, в котором радикалы водорода образуют из водородсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

Как отмечено выше, изобретение дополнительно относится к процессу для обеспечения фторида металла, причем упомянутый процесс выработки фторида металла содержит этапы, на которых:

образуют радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения с использованием источника плазмы;

проводят реакцию радикалов фтора с твердым материалом, содержащим элементарный металл, для получения фторида металла или с твердым материалом, содержащим элементарный полуметалл, для получения фторида полуметалла; и

извлекают фторид металла или фторид полуметалла;

причем металл выбирают из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана, и полуметаллом является теллур.

Твердый материал, подлежащий реакции с радикалами фтора, содержит металл, выбираемый из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана, или теллура в качестве полуметалла.

В твердом материале, содержащем элементарный металл или полуметалл, может содержаться один или несколько элементов, перечисленных выше. Дополнительно, один или несколько элементов, перечисленных выше, могут быть объединены в твердом материале с другим компонентом, например, элементарным металлом или элементарным полуметаллом, не выбираемым из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота, урана, и теллура. Например, два элемента могут быть объединены в твердом материале в форме смеси или в форме сплава. Следует отметить, что ссылка здесь на сплав включает в себя интерметаллические фазы, в том смысле, что такая фаза образована компонентами рассматриваемого сплава. Ссылка на сплав также включает в себя сплав, образованный между одним или несколькими металлами, например, ураном, и одним или несколькими полуметаллами, например, кремнием.

Предпочтительно, твердый материал содержит единственный элементарный металл (т.е., присутствует только один элементарный металлический компонент), и этот единственный металл выбирают из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана. Твердый материал может также состоять из единственного элементарного металла.

Предпочтительно, элементарный металл выбирают из молибдена, рутения, родия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины и урана.

Форма, в которой твердый материал подвергается реакции с радикалами фтора, конкретно не ограничена. Твердый материал может иметь компактную форму, например, правильную компактную форму, такую как пластина, цилиндр или сфера. Твердый материал может также вступать в реакцию с радикалами фтора в форме порошка.

Перед подверганием твердого материала реакции с радикалами фтора, его поверхность может быть, при необходимости, очищена, например, для удаления оксидов металлов. Это может быть осуществлено, например, с использованием неорганической кислоты, такой как азотная кислота. Возможный оксидный слой на платиновых металлах, на вольфраме или на молибдене может быть также удален посредством подвергания материала воздействию радикалов водорода перед процессом фторирования. Радикалы водорода образуют из газообразного водорода с использованием источника плазмы, более предпочтительно удаленного источника плазмы.

Радикалы фтора, которые вступают в реакцию с твердым материалом, образуют из фторсодержащего исходного соединения с использованием источника плазмы, более предпочтительно удаленного источника плазмы.

В источнике плазмы, радикалы фтора образуют посредством подачи энергии на фторсодержащее исходное соединение таким образом, чтобы диссоциировать связь, образованную с атомом фтора, в исходном соединении. Фторсодержащие исходные соединения обычно являются газообразными соединениями. Известные исходные соединения, которые могут быть также использованы в контексте процесса выработки фторида металла согласно настоящему изобретению, включают в себя, например, любые из F₂, NF₃, SF₆ и CF₄. Среди них F₂ и NF₃ являются предпочтительными, и NF₃ является особенно предпочтительным вследствие его меньшей коррозионной активности и его меньшей токсичности по сравнению F₂.

В источнике плазмы, плазма может быть образована, например, с использованием СВЧ-излучения. Доступные для приобретения источники плазмы могут быть использованы для этой цели. Частота излучения может соответствующим образом настраиваться, например, в зависимости от используемого исходного соединения, для достижения высокой степени диссоциации.

Предпочтительное использование удаленного источника плазмы позволяет обеспечить, чтобы реакция между радикалами фтора и твердым материалом, содержащим элементарный металл, происходила в местоположении, которое удалено от фактического источника плазмы. Таким образом облегчается управление реакцией.

Реакция радикалов фтора с твердым материалом, содержащим элементарный металл, обычно содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, который содержит радикалы фтора. Газовый поток может дополнительно содержать газ-носитель. Обычно, газ-носитель является благородным газом, таким как аргон.

Обычно, газовый поток, который содержит радикалы фтора, обеспечивается посредством направления газового потока, содержащего газообразное фторсодержащее исходное соединение, и, предпочтительно, газ-носитель, такой как аргон, в источник плазмы, предпочтительно удаленный источник плазмы. Твердый материал, содержащий элементарный металл, может быть затем выставлен в газовый поток, содержащий радикалы фтора, образованные источником плазмы, и предпочтительно содержащий газ-носитель. Следует понимать, что газовый поток, в который выставляется твердый материал, может также содержать остаточное исходное соединение.

Таким образом, композицией газового потока можно удобно управлять посредством управления массовым расходом фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя в источнике плазмы. Обычно, объемные соотношения фторсодержащего исходного соединения и необязательного газа-носителя настраиваются в диапазоне от 10:1 до 1:10.

Например, массовый расход фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы может быть настроен на значения в диапазоне от 1 до 100 куб. см в мин. Массовый расход газа-носителя, при наличии, предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 150 куб. см в мин. Как будет понятно специалистам в данной области техники, стандартизованные объемы указаны на основе температуры 0°С и давления 1013,25 гПа.

Если газ-носитель, в частности, благородный газ, такой как аргон, присутствует в газовом потоке, то предпочтительно образовывать радикалы фтора в плазме, которая горит в непосредственной окрестности подложки и посредством этого облегчает реакцию металлов с атомами фтора.

Плазма может зажигаться и поддерживаться общеизвестными способами, такими как способы постоянного тока (direct current - DC), высокой частоты (high frequency - HF) или СВЧ-излучения, или комбинацией любых из этих способов. Когда обеспечивается пригодный потенциал подложки относительно плазмы, и плавающий потенциал дополнительно подается на твердый материал, подлежащий реакции с радикалами фтора, частицы плазмы ускоряются к поверхности твердого материала. Таким образом, электроны позволяют обеспечить локализованный и направленный нагрев твердого материала, в то время как ионная бомбардировка приводит к эжекции атомов твердого материала, которая может дополнительно усиливать реакцию с радикалами фтора.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, радикалы фтора обычно обеспечиваются, и реакция твердого материала с радикалами фтора обычно осуществляется в реакционной системе, в которой может быть создано разрежение и которая пригодна для введения управляемого газового потока под давлениями ниже атмосферного давления. Иллюстративная схема пригодной реакционной системы схематично показана на фиг. 1.

Давление внутри реакционной системы, в которой происходит реакция твердого материала с радикалами фтора, может управляться посредством выбранного массового расхода газов, предпочтительно, газов, состоящих из фторсодержащего исходного соединения и, необязательно, газа-носителя, такого как аргон.

Обычно, давление внутри реактора, в котором твердый материал вступает в реакцию с радикалами фтора, находится в диапазоне от 10 Па до 3000 Па, предпочтительно в диапазоне от 10 Па до 2000 Па.

Реакция твердого материала с радикалами фтора может происходить без необходимости нагревать твердый материал, но можно также, при необходимости, нагревать твердый материал, например, для ускорения реакции. Поскольку реакция с некоторыми металлами может происходить с образованием тепла, может быть желательным управлять реакцией, например, посредством настройки скорости газового потока и/или концентрации радикалов фтора, содержащихся в нем.

Специалистам в данной области техники будет также понятно, что реакционная камера, в которой обеспечивается твердый материал для реакции с радикалами фтора, должна быть инертной к радикалам фтора. Например, реакционная камера может иметь поверхность из пассивированного никеля или из монель-металла. Вследствие высокой реакционной способности радикалов фтора, расстояние между источником плазмы и твердым материалом в реакторе должно сохраняться коротким даже при использовании удаленного источника плазмы. Посредством этого могут быть минимизированы потери радикалов фтора вследствие объемной и поверхностной рекомбинации.

Фторид металла, полученный из этой реакции, может быть извлечен из реактора после завершения реакции. В зависимости от давления насыщенного пара фторида металла можно также извлекать фторид металла из газовой фазы. Например, когда реакция радикалов фтора и твердого материала осуществляется посредством выставления твердого материала в газовый поток, содержащий радикалы фтора, газовый поток может быть удобно использован после контакта с твердым материалом для транспортирования фторида металла в качестве газообразного продукта реакции из реакционной камеры. Затем, фторид металла может быть извлечен из газовой фазы, например, посредством охлаждения газовой фазы до соответствующей температуры, при которой фторид металла осаждается.

Структура фторида металла, который получают посредством этой реакции, зависит от типа металла, который вступает в реакцию с радикалами фтора. Как будет понятно, когда твердый материал, вступающий в реакцию с радикалами фтора, содержит молибден, извлекаемый фторид металла содержит фторид молибдена, т.е., для каждого из элементарных металлов или элементарного полуметалла, выбираемых из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота, урана, и теллура, присутствующих в твердом материале, посредством этой реакции будет образован соответствующий фторид металла или полуметалла. Нижеследующая таблица обеспечивает обзор металлов и фторидов, которые могут быть получены посредством их реакции с радикалами фтора с использованием процесса выработки фторида металла согласно настоящему изобретению.

Металл Получаемый фторид металла Mo MoF₆ Te TeF₆ Ru RuF₅, RuF₆ Rh RhF₃, RhF₆ Pd PdF₆ W WF₆ Re ReF₆, ReF₇ Os OsF₆ Ir IrF₆ Pt PtF₄, PtF₆ Au AuF₃, AuF₅ U UF₆

Нижеследующие пункты обеспечивают сущность важных вариантов осуществления процесса выработки фторида металла согласно настоящему изобретению.

1С. Процесс для обеспечения фторида металла, причем упомянутый процесс содержит этапы, на которых:

образуют радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения с использованием источника плазмы;

проводят реакцию радикалов фтора с твердым материалом, содержащим элементарный металл, для получения фторида металла или с твердым материалом, содержащим элементарный полуметалл, для получения фторида металла или фторида полуметалла; и

извлекают фторид металла;

причем металл выбирают из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана, и полуметаллом является теллур.

2С. Процесс по пункту 1С, в котором твердый материал содержит единственный элементарный металл, и в котором этот металл выбирают из молибдена, технеция, рутения, родия, палладия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины, золота и урана.

3С. Процесс по пункту 1С или 2С, в котором металл выбирают из молибдена, рутения, родия, вольфрама, рения, осмия, иридия, платины и урана.

4С. Процесс по любому из пунктов 1С-3С, в котором источник плазмы является удаленным источником плазмы.

5С. Процесс по любому из пунктов 1С-4С, в котором фторсодержащее исходное соединение выбирают из NF₃, F₂, SF₆ и CF₄.

6С. Процесс по пункту 5С, в котором фторсодержащее исходное соединение является NF₃.

7С. Процесс по любому из пунктов 1С-6С, в котором реакция радикалов фтора с твердым материалом, содержащим элементарный металл, содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, который содержит радикалы фтора.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение иллюстративной реакционной системы, которая может быть использована для осуществления реакции твердого материала с радикалами фтора в контексте двух аспектов настоящего изобретения. Обеспечиваемыми газами являются фторсодержащее исходное соединение (1), водород (необязательно, (2)) и (благородный) газ-носитель (необязательно, (3)). Композиция газового потока может регулироваться регуляторами (4) массового расхода, по одному для аргона (необязательно), водорода (необязательно), и фторсодержащего исходного соединения. Технологический газ достигает удаленного источника (5) плазмы, где образуются радикалы фтора. Необязательно, радикалы водорода могут быть образованы перед реакцией для гидрогенизации возможного оксидного слоя на платиновых металлах, на молибдене или на вольфраме. Фторирование происходит в реакционной трубке (7), которая может нагреваться печью (6). Продукт реакции может быть осажден в последующих холодных уловителях и может быть удален через экстракционные порты, расположенные за каждым холодным уловителем. После холодных уловителей могут быть расположены два поглотителя (8) фтора, которые связывают непотребленные реакционноспособные частицы фтора и посредством этого защищают насосный блок (9).

ПРИМЕРЫ

Пример 1 - приготовление смеси фторида урана и фторида металла

а) Реакционная система для приготовления фторидов урана и молибдена

Смесь UF₆ и MoF₆ приготовили с использованием реакционной системы, которая схематично показана схематическим изображением на фиг. 1.

Эта система (далее называемая линией фторирования) состоит из следующих подсистем: устройства (1), (2), (3), (4) подачи газа, удаленный источник (RPS, (5)) плазмы, реакционная трубка (6), (7), трубопроводы и холодные уловители, система (8) поглощения и насосная станция (9). Дополнительно, несколько периферических устройств обеспечивают регулирование процесса. Они включают в себя блоки управления для регуляторов массового расхода (mass flow controller - MFC), устройство считывания для датчиков давления, блок управления для печи, источник питания для СВЧ-устройства, а также PC, клавиатуру и экран, которые необходимы для функционирования управляющего программного средства для RPS. Проводка системы размещена в отдельной стойке управления.

Использование трех MFC (4) позволяет управлять скоростью газового потока и, таким образом, точной композицией технологического газа. Технологический газ подают в RPS (5), где в зависимости от его точной композиции образуются радикалы фтора, водорода и кислорода. (Необязательное) использование кислорода позволяет обеспечить синтез оксифторидов, в то время как (необязательное) использование водорода позволяет обеспечить удаление возможных оксидных слоев на подложке.

Фактическое фторирование происходит в нагреваемой реакционной трубке (7). Холодные уловители расположены ниже по потоку и позволяют обеспечить осаждение продукта реакции. Таким образом, использование последнего холодного уловителя в качестве «уловителя-геттера» оказалось предпочтительным для удаления остатков и примесей из системы. Дальше вниз по потоку расположены поглотители (8) фтора, которые предпочтительно связывают непотребленные реакционноспособные частицы фтора и, таким образом, защищают последующие насосы (9).

Использование удаленного источника плазмы предпочтительно позволяет обеспечить синтез фторидов в низком вакууме. Таким образом, не требуется использование автоклавов, повышенного давления и/или высоких температур.

Подача газа с использованием MFC

Подачей технологических газов управляют три MFC (регуляторы массового расхода), изготовленные компанией Bronkhorst. Они управляются по интерфейсу RS232 Системой управления и считывания E-8501-0-2A, также изготовленной компанией Bronkhorst. MFC также снабжены портом EtherCAT. Считывание давления происходит посредством двух емкостных датчиков CERAVAC Transmitter CTR100N компании Oerlikon Leybold с максимальным диапазоном давления 100 торр и 10 торр, соответственно. Таким образом, датчик на 100 торр расположен прямо после RPS, в то время как датчик на 10 торр расположен ниже по потоку от третьего холодного уловителя. Использование емкостных датчиков обеспечивает преимущество, состоящее в их независимости от подаваемого газа.

MFC 1 подает в RPS фторсодержащий технологический газ (фторсодержащее исходное соединение). В этом примере был использован NF₃, но эта система также позволяет использовать другие технологические газы. Для обеспечения продолжительного срока службы, MFC 1 снабжен прокладками FFKM (Kalrez).

MFC 2 подает в RPS аргон, который может быть использован в качестве газа-носителя и/или для продувки линии после процесса фторирования и для обеспечения противотока при открывании экстракционных портов (минимизирующего проникновение кислорода и влаги). Прокладки MFC 2 изготовлены из вайтона.

MFC 3, при необходимости, подает в линию либо кислород (синтез оксифторидов), либо водород (удаление возможных оксидных слоев на подложке).

Удаленный источник плазмы (RPS)

Плазма горит внутри удаленного источника плазмы. Плазма создается с использованием СВЧ-излучения с частотой 2,45 ГГц. Это излучение обеспечивает энергию для разрывания связей фтора во фторсодержащем технологическом газе (фторсодержащем исходном соединении). При этом может быть создана высокая концентрация радикалов фтора (степень диссоциации больше 95%), которая позволяет обеспечить очень эффективное фторирование.

Вследствие его относительно слабой связи, NF₃ предпочтительно используется в качестве технологического газа. RPS является устройством модели MA3000C-193BB компании MUEGGE. Согласно техническим характеристикам, эта модель требует высокого расхода технологического газа, составляющего по меньшей мере 500 куб. см в мин. Однако, во время эксплуатации было продемонстрировано, что RPS может надежно функционировать при значительно меньших расходах вплоть до 2 куб. см в мин. RPS запитывается СВЧ-источником питания MX3000D-117KL (MPS) с максимальной выходной мощностью 3000 Вт, также изготавливаемым компанией MUEGGE. Он управляется посредством PC, который выполняет управляющее программное средство на основе Windows. Однако, входной сигнал для RPS основан на CAN-шине, так что преобразователь сигналов размещен между PC и MPS.

Контроль охлаждающей воды для обоих компонентов является автоматизированным. Как только температура покидает точно определенное окно, или расход охлаждающей воды становится слишком низким, блокирующее устройство закрывает MFC. Если давление охлаждающей воды превышает пороговое значение, то магнитные клапаны на входе выключают охлаждающую воду для защиты системы от повреждения и/или утечки.

Реакционная трубка

Фактическое фторирование происходит в реакционной трубке. Реакционная трубка изготовлена из никеля, который был перед этим пассивирован. Она размещена внутри печи, которая может быть нагрета вплоть до 1000°С. Вследствие высокой реакционной способности радикалов фтора, расстояние от плазмы до подложки должно поддерживаться как можно меньшим для уменьшения потерь вследствие рекомбинации. Таким образом, только короткая переходная четырехходовая крестовина размещена между RPS и реакционной трубкой. Здесь расположен один из датчиков давления, а также смотровое окно, снабженное окном из сапфирового стекла, на противоположной стороне. Смотровое окно, с одной стороны, позволяет проверять, горит ли плазма, и, с другой стороны, позволяет прямо оценивать процесс реакции на подложке.

Трубопроводы и холодные уловители с байпасом

Трубопроводы идут из реакционной трубки дальше вниз по потоку к холодным уловителям, в которых происходит осаждение.

Трубопроводы изготовлены из нержавеющей стали 1.4404 диаметром ½ дюйма. Все используемые клапаны являются мембранными клапанами типа 6L ELD8 77X-P компании Swagelok. Эти клапаны обеспечивают высокую коррозионную стойкость.

Холодные уловители изготовлены из PFA и имеют простую конструкцию в виде U-образной трубки. Они пассивируются перед использованием под давлением 1 бар в течение 24 часов чистым фтором для удаления нефторированных составляющих и, таким образом, для обеспечения химической инертности материала. Каждый холодный уловитель может быть перепущен. Это позволяет обеспечить продувку системы аргоном перед процессом повторной возгонки, с одной стороны, и, с другой стороны, позволяет переключаться на другой холодный уловитель, если осажденный продукт отрицательно влияет на расход газа, приводя к повышению давления. Дополнительно, оказалось полезным использовать холодный уловитель, находящийся дальше всех вниз по потоку, в качестве «уловителя-геттера» для удаления остатков и остаточной влаги, которые остаются после нагревания и создания разрежения в системе, и, таким образом, для дополнительного увеличения чистоты синтезированных продуктов.

Система поглощения

Система поглощения состоит из двух трубок, изготовленных их нержавеющей стали 1.4435, заполненных поглотителем фтора. Это может быть натронная известь, Al₂O₃ или TiO₂. Они защищают насосный блок от неосажденных реакционноспособных частиц фтора. Трубки с поглотителем соединены с клапанами таким образом, что они могут быть использованы либо последовательно, либо таким образом, чтобы передняя трубка могла быть перепущена. Три термопары на каждой трубке позволяют контролировать фронт реакции. Таким образом, они позволяют измерять уровень истощения материала поглотителя. Трубки с поглотителем соединены с линией посредством фланцев DN 40 CF.

Насосный блок

В качестве насосной системы использовали роторно-лопастной насос TRIVAC D40BCS с маслом PTFE компании Leybold в качестве первой стадии, усиленный вакуумным насосом Рутса RUVAC WSU 251 в качестве второй стадии. На этой стадии размещен клапан SECUVAC, который автоматически вентилирует насосы и закрывает систему на стороне вакуума, когда роторно-лопастной насос выключается. Роторно-лопастной насос снабжен химическим фильтром CFS 40-65, который состоит из пористого Al₂O₃ и удаляет остатки из масла. Он также снабжен выпускным фильтром ARS 40 65 с возвратом смазочного материала.

Экстракция продукта синтеза

Продукт синтеза экстрагируют из холодных уловителей посредством его повторной конденсации в пробоотборных цилиндрах. Эти цилиндры снабжены мембранным клапаном и соединены с экстракционными портами. Пробоотборный цилиндр охлаждается жидким азотом, в то время как охлаждающее вещество холодных уловителей одновременно удаляется. Этот этап повторной конденсации еще больше увеличивает чистоту продукта синтеза.

b) Приготовление UF₆ и MoF₆

С использованием реакционной системы, описанной выше, смесь, содержащую UF₆ и MoF₆, обеспечили в соответствии с нижеследующим протоколом.

- Очистка металлической подложки, содержащей 99 вес. % U и 1 вес. % Mo, 7 М HNO₃ для удаления оксидного слоя, затем удаление HNO3 деструктором (dest.) воды и ацетоном (общий вес после очистки: 1504,8 мг).

- Размещение подложки на монель-носителе и вставление его под противотоком аргона в реакционную камеру.

- Продувка всей системы аргоном три раза и затем создание разрежения для удаления любого кислорода или влаги, которые прошли в систему во время введения носителя и подложки. Во время процесса продувки, поглотители перепускаются для предотвращения накопления нежелательной пыли из материала поглотителя в находящихся ниже по потоку клапанах.

- Заполнение сосудов Дьюара холодных уловителей разными охлаждающими смесями (в последних экспериментах, изопропанольный сухой лед при температуре -82°С для холодного уловителя 1, изопропанольный сухой лед при температуре -85°С для холодного уловителя 2 и жидкий азот при температуре -190°С для третьего холодного уловителя).

- Закрывание всех байпасных клапанов MFC.

- Закрывание всех байпасных клапанов холодных уловителей.

- Закрывание байпаса поглотителя и открывание клапанов поглотителя.

- Включение охлаждающей воды для RPS (удаленного источника плазмы) и СВЧ-источника питания (Microwave Power Supply - MPS), проверка того, что расход превышает 4 л/мин.

- Установление значения для MFC Ar на панели управления MFC равным 20 куб. см в мин.

- Запуск RPS на управляющем компьютере, установление его на 3000 Вт.

- Установление значения для MFC NF₃ на панели управления MFC равным 20 куб. см в мин.

- Контроль через сапфировое окно, правильно ли зажглась плазма.

- Фторирование в течение 45 минут до тех пор, пока мишень не будет растворена (под контролем через окно из сапфирового стекла).

- Датчик 1 давления: между 3,70 (начало процесса) и 4,15 мбар (конец процесса).

- Датчик 2 давления: между 3,04 (начало процесса) и 3,28 мбар (конец процесса).

- Максимальная температура реакционной камеры 74,6°С (не требуется принудительное охлаждение трубки).

- Закрывание холодных уловителей посредством закрывания их клапанов.

- Удаление охлаждающих смесей и позволение фторидам в холодных уловителях нагреваться.

- Экстрагирование фторидов через экстракционные порты и перемещение их в FEP-трубку, охлаждаемую жидким азотом. Наибольшая концентрация MoF₆ обеспечивается в холодном уловителе 3, и поэтому он будет экстрагироваться через порт 3.

- Количество MoF₆, извлеченного из холодного уловителя 3, составило около 35% от общего количества MoF₆, выработанного во время реакции, и было увеличено с 1:99 до 3:2 (весовое отношение MoF₆ к UF₆). Еще 20% MoF₆ было осаждено в холодном уловителе 1. Количество UF₆, которое было извлечено, не записывалось.

Пример 2 - газофазное разделение UV-светом с использованием СО в качестве поглотителя фтора

Смесь 1:1 (по весу) UF₆ и MoF₆ поместили в кварцевый сосуд. В эту смесь добавили (газообразный) СО при 100 кПа (1 бар), и смесь UF₆/MoF₆/CO облучили ультрафиолетовым светом, имеющим длину волны 395 нм, в течение 12 часов. Происходили следующие реакции:

Через 12 часов облучения, реакционную смесь охладили с использованием жидкого азота (-196°С) и откачали летучий COF₂. Дополнительный (газообразный) СО при 100 кПа (1 бар) добавили в кварцевый сосуд, и смесь снова облучили светом на 395 нм в течение дополнительных 12 до 24 часов.

После этого дополнительного цикла облучения, реакционную смесь охладили до -196°С и откачали летучий COF₂. Осталась смесь UF₅ (твердый, нелетучий) и MoF₆ (жидкий, летучий). MoF₆ затем отделили от UF₅ посредством перегонки. Как UF₅, так и MoF₆ собрали в оцениваемых количественно объемах в конце разделения. Анализ с использованием атомно-эмиссионной спектроскопии с СВЧ-плазмой (microwave plasma atomic emission spectroscopy - MP-AES) показал, что проба молибдена является чистой, и детектируемые количества урана отсутствуют. Анализ пробы UF₅ показал, что больше 99% молибдена было удалено.

Подобным образом, эта реакция может быть осуществлена с использованием газообразного водорода (H₂). Разделение осуществляли так же, как разделение с СО, за исключением того, что соответствующими реакциями являются:

Однако, следует обратить внимание на выбор соответствующего реакционного сосуда. Кварц нельзя использовать, поскольку он будет вступать в реакцию с образованным газом HF. Перфторированный пластик также нельзя рекомендовать вследствие растворимости MoF₆ в таких пластиках.

Процедуры

1. 200 мг UF₅ и 200 мг MoF₆ перегнали в кварцевый сосуд (который был предварительно осушен пламенем; объем кварцевого сосуда приблизительно составлял 30 мл).

2. СО (газ) при 100 кПа (1 бар) добавили в сосуд.

3. Смесь UF₆/MoF₆/CO облучили светом на 395 нм в течение 12 часов.

4. Смесь охладили до -196°С (с использованием жидкого азота) и откачали летучий COF₂.

5. Свежий СО при 100 кПа (1 бар) поместили в сосуд, и смесь снова облучили светом на 395 нм в течение дополнительных 12 до 24 часов.

6. Смесь охладили до -196°С и откачали оставшийся СО и COF₂. Осталась смесь MoF₆ (жидкий, летучий) и UF₅ (твердый, нелетучий).

7. MoF₆ затем перегнали в новый кварцевый сосуд.

8. Анализ MP-AES провели на молибденсодержащей (MoF₅, см. ниже) и урансодержащей (UF₅) пробах для проверки чистоты.

- Для облегчения обращения с пробой MoF₆ для измерений MP-AES, MoF₆ восстановили до MoF₅ светом с длиной волны 252 нм с использованием следующей реакции:

- Результаты измерений MP-AES для урансодержащей (UF₅) пробы можно найти в Таблице 1. Результаты измерений MP-AES для молибденсодержащей (MoF₅) пробы можно найти в Таблице 2.

Результаты

Таблица 1: результаты MP-AES урановой пробы (UF₅), полученной после UV-отделения MoF₆ от UF₆ с использованием света на 395 нм и монооксида углерода. Все опыты проводили с тремя повторениями.

Опыт 1 (U) Опыт 2 (U) Опыт 3 (U) Mo, мг/л 0,16±0,01 0,16±0,01 0,13±0,00 % Mo 0,30±0,01 0,32±0,01 0,26±0,00 U, мг/л 39,31±2,27 35,62±0,77 35,52±0,95 % U 73,52±1,41 68,61±1,70 68,89±1,05 Отношение Mo/U
до разделения 1,7 1,63 1,61 Отношение Mo/U
после разделения 0,01±0,00 0,01±0,00 0,01±0,00 % удаленного Mo 99,41±0,02 99,30±0,03 99,42±0,01

Таблица 1 показывает анализ пробы UF₅, полученной после газофазного разделения с использованием СО в качестве поглотителя фтора. Разделение осуществили три раза, Опыт 1 - Опыт 3. Измерения проводили с тремя повторениями, и среднее значение результатов сообщается вместе со средним квадратичным отклонением. Количество Mo сообщается вместе с его процентом в пробе. Подобным образом, количество U сообщается вместе с его процентом в пробе. Отношения Mo/U до и после разделения приведены вместе с % удаленного Mo.

Таблица 2: результаты MP-AES молибденовой пробы, полученной после UV-отделения MoF₆ от UF₆ с использованием света на 395 нм и монооксида углерода. Единственную пробу готовили для каждого опыта.

Опыт 1 (Mo) Опыт 2 (Mo) Опыт 3 (Mo) Mo, мг/л 29,14 26,29 28,95 % Mo 39,99 36,34 40,02 U, мг/л Не обнаружен Не обнаружен Не обнаружен

Таблица 2 показывает анализ пробы MoF₅, полученной после разделения с газообразным СО. Опыты 1-3, приведенные в Таблице 2, соответствуют опытам 1-3, приведенным в Таблице 1. Вся проба MoF₅ была растворена для измерений MP-AES, поэтому только одна проба была приготовлена для каждого измерения. Сообщаются количества Mo, найденного в пробе, вместе с процентом Mo. Уран не был обнаружен.

Пример 3 - разделение с использованием жидкого диоксида серы (SO₂) и UV-света

Смесь 1:1 (по весу) UF₆ и MoF₆ поместили в реакционный сосуд FEP или PFA. В эту смесь перегнали 3-5 мл (жидкого) SO₂. Реакционную смесь затем облучили светом на 395 нм. Время облучения может быть соответствующим образом выбрано в зависимости от того, сколько UF₆ присутствует в пробе. В случае 200 мг UF₆, время облучения 1 час и 30 минут было более чем достаточным. Отделение MoF₆ от UF₆ обеспечивается посредством следующих реакций/условий:

Поскольку на MoF₆ не действует UV-свет на этой длине волны (395 нм) и поскольку его реакция с SO₂ является такой медленной, после облучения получили смесь UF₅ (твердый, нелетучий), MoF₆ (жидкий, растворенный, летучий), SO₂ (жидкий, летучий) и SO₂F₂ (газ, летучий). MoF₆ и оставшийся SO₂+SO₂F₂ удалили из UF₅ посредством перегонки. MoF₆ может быть экстрагирован из раствора SO₂ через несколько дней (от 4 до 7 дней) в виде твердого MoOF₄, образуемого посредством реакции MoF₆ с SO₂, описанной выше.

Анализ пробы MoOF₄ с использованием MP-AES показан отсутствие детектируемых количеств урана. Измерение пробы UF₅ показало, что было удалено более чем 99% молибдена.

Процедуры

1. 200 мг UF₆ и 200 мг MoF₆ перегнали в реакционный сосуд FEP или PFA. Реакционный сосуд содержал мешалку 1 см, покрытую PTFE.

2. Около 3-5 мл SO₂ перегнали в реакционный сосуд с использованием жидкого азота в качестве охлаждающего вещества.

3. Реакционную смесь нагрели до комнатной температуры и перемешали с использованием пластины мешалки для обеспечения полного растворения MoF₆ и UF₆ в SO₂.

4. При постоянном перемешивании, пробу облучили светом на 395 нм в течение 1 часа и 30 минут.

5. После облучения, получили смесь UF₅ (твердый, нелетучий), MoF₆ (жидкий, растворенный, летучий), SO₂ (жидкий, растворитель, летучий,) и SO₂F₂ (газообразный, в некоторой степени растворенный, летучий).

6. MoF₆ удалили посредством перегонки всех летучих соединений (MoF₆, SO₂, и SO₂F₂) в новый реакционный сосуд FEP или PFA.

7. Молибден может быть затем экстрагирован из раствора SO₂ (смеси SO₂/SO₂F₂) посредством позволения MoF₆ полностью прореагировать с растворителем SO₂ для образования MoOF₄, см. уравнение ниже.

Эта реакция является медленной и занимает около недели.

8. Через одну неделю, MoOF₄ экстрагировали посредством откачки раствора SO₂.

9. Анализ MP-AES провели на урансодержащей (UF₅) и молибденсодержащей (MoOF₄) пробах.

- Результаты анализа MP-AES урансодержащей (UF₅) пробы приведены в Таблице 3. Результаты анализа MP-AES молибденсодержащей (MoOF₄) пробы приведены в Таблице 4.

Результаты

Таблица 3: результаты MP-AES урановой пробы (UF₅), полученной после SO₂/UV-отделения MoF₆ от UF₆ с использованием света на 395 нм и SO₂ в качестве растворителя. Все опыты проводили с тремя повторениями.

Опыт 4 (U) Опыт 5 (U) Опыт 6 (U) Mo, мг/л 0,08±0,00 0,283±0,03 0,10±0,01 % Mo 0,15±0,01 0,50±0,02 0,17±0,00 U, мг/л 37,44±0,25 34,78±2,54 36,22±3,77 % U 73,01±2,35 62,82±0,42 63,11±0,43 Отношение Mo/U
до разделения 1,64 1,68 1,65 Отношение Mo/U
после разделения 0,01±0,00 0,02±0,00 0,01±0,00 % удаленного Mo 99,69±0,02 98,81±0,04 99,58±0,01

Таблица 3 показывает анализ пробы UF₅, полученной после разделения с жидким SO₂. Это разделение осуществили три раза, Опыт 4 - Опыт 6. Измерения проводили с тремя повторениями, и среднее значение результатов сообщается вместе со средним квадратичным отклонением. Количество Mo сообщается вместе с его процентом в пробе. Подобным образом, количество U сообщается вместе с его процентом в пробе. Отношения Mo/U до и после разделения приведены вместе с % удаленного Mo.

Таблица 4: результаты MP-AES молибденовой пробы (MoOF₄), полученной после SO₂/UV-отделения MoF₆ от UF₆ с использованием света на 395 нм и SO₂ в качестве растворителя. Все опыты проводили с тремя повторениями.

Опыт 4 (Mo) Опыт 5 (Mo) Опыт 6 (Mo) Mo, мг/л 54,24±2,55 55,90±3,71 55,92±1,11 % Mo 54,65±1,23 50,59±1,33 49,96±0,83 U, мг/л Не обнаружен Не обнаружен Не обнаружен

Таблица 4 показывает анализ пробы MoOF₄, полученной после разделения с жидким SO₂. Это разделение осуществляли три раза, Опыты 4-6, которые соответствуют Опытам 4-6, приведенным в Таблице 3. Измерения проводили с тремя повторениями, и среднее значение результатов сообщается вместе со средним квадратичным отклонением. Количество Mo сообщается вместе с его процентом в пробе. Никакой уран не был обнаружен в этих пробах.

Пример 4 - разделение с использованием жидкого SO₂ с фильтрацией

Смесь UF5/MoF5 может быть изготовлена на основе следующих реакций (с использованием указанной длины волны):

Эта смесь 1:1 (по весу) UF₅ и MoF₆ была затем разделена посредством помещения смеси в фильтрационный сосуд (использовали стеклянную Н-трубку, но также пригоден любой соответствующий фильтрационный сосуд). В смесь перегнали 5-10 мл SO₂ (жидкость). MoF₅ растворим в SO₂, в то время как UF₅ не растворим в SO₂. Разделение затем обеспечивали посредством фильтрации через стеклоприпой. После фильтрации/разделения, анализ пробы MoF₅ показал присутствие меньше 0,25% урана. Анализ пробы UF₅ показал, что проба содержит около 2% молибдена. Количество молибдена в пробе UF₅, естественно, зависит от качества фильтрации и количества повторений фильтрации.

Процедуры

1. 50 мг UF₅ и 50 мг MoF₅ поместили в стеклянное фильтрационное устройство (использовали Н-трубку).

2. В эту смесь перегнали 5-10 мл SO₂ при -196°С. Затем позволили смеси нагреться до -30°С. Часть фильтрационного устройства, содержащего UF₅, поддерживали при -30°С в течение процедуры фильтрации.

3. Раствор перемешивали вручную посредством легкого встряхивания для растворения MoF₅ в растворителе SO₂. Растворение MoF₅ в SO₂ обеспечивает желтый раствор (SO₂ сам по себе является бесцветным).

4. Раствор SO₂, содержащий MoF₅, затем отфильтровали на другую сторону фильтрационного устройства посредством стеклоприпоя.

5. Эту сторону фильтрационного устройства поддерживали при -30°С, в то время как стороне, содержащей вновь отфильтрованный раствор SO₂/MoF₅, позволили нагреваться. Затем, SO₂ медленно перегнали назад на исходную сторону (UF₅) фильтрационного устройства.

6. Этапы 4 и 5 повторили от 7 до 10 раз или до тех пор, пока раствор SO₂ выше пробы UF₅ не стал бесцветным.

7. SO₂ перегнали из фильтрационного устройства. MoF₅ получили на одной стороне устройства, в то время как UF₅ получили на другой стороне.

8. Пробы MoF₅ и UF₅ проверили на чистоту с использованием микро-рентгеновской флуоресцентной спектроскопии.

- Результаты приведены ниже. Проба урана показала около 2% примеси молибдена, в то время как проба молибдена показала около 0,25% примеси урана.

Результаты

Приведенная выше таблица показывает результаты микро-рентгеновской флуоресцентной спектроскопии пробы MoF₅. Она показывает, что меньше 0,25% урана осталось в пробе после фильтрации.

Приведенная выше таблица показывает результаты микро-рентгеновской флуоресцентной спектроскопии пробы UF₅. Она показывает, что около 2% Mo осталось в пробе.

Пример 5 - разделение с использованием сверхкритического СО

Поскольку критическая точка СО определяется давлением 34,5 бар и температурой 132,9 К, все эксперименты со сверхкритическим СО проводили в сосуде высокого давления. Стойкий к давлению корпус сосуда содержал смесь UF₆ и MoF₆, которую охлаждали холодным пальцем в его дне. Само дно наклоняли для обеспечения того, чтобы не существовало никаких теневых областей, которые могли остаться необлученными. Сапфировое окно позволяло UV-свету проходить и было герметизировано относительно стойкого к давлению корпуса О-образным кольцом FFKM. Давление, необходимое для надежной герметизации, прикладывалось стальной крышкой, притянутой к стойкому к давлению корпусу шестью винтами. Как стойкий к давлению корпус, так и холодный палец имеют отверстие для вставления термопар для измерения температуры. Стойкий к давлению корпус был обернут нагревательной лентой для обеспечения того, чтобы как MoF₆, так и UF₆ фактически конденсировались на холодном пальце, а не на стенках стойкого к давлению корпуса.

Контейнер высокого давления соединили через сильфонный герметизированный клапан с контейнером для хранения СО, а также датчиком давления. Датчик давления и контейнер для хранения также соединили через сильфонный герметизированный клапан. Третий сильфонный герметизированный клапан соединял секцию высокого давления и секцию низкого давления. Два контейнера для хранения, один для UF₆ и один для MoF₆, могут быть соединены с одним портом секции низкого давления. Их присоединяли один за другим. Измерительный модуль для IR- и UV/VIS-спектроскопии присоединили к другому экстракционному порту. Давление в этой части системы определяли пьезорезистивным датчиком давления. Эта секция низкого давления может быть герметизирована относительно насосов, впускного отверстия аргона и впускного отверстия СО сильфонным герметизированным клапаном.

Для экспериментов, смесь MoF₆ и UF₆ сконденсировали в измерительный модуль и охарактеризовали посредством IR-спектроскопии. Таким образом узнали точную композицию и отношение MoF₆/UF₆ перед экспериментом. После спектроскопического анализа, измерительный модуль повторно соединили с линией и его содержимое повторно перегнали в контейнер высокого давления, который охладили жидким азотов на холодном пальце до температуры -33°С, в то время как температуру стенок поддерживали при температуре 1°С посредством нагревательной ленты. Таким образом обеспечили, что MoF₆ и UF₆ конденсировались только на холодном пальце. Контейнер высокого давления затем герметизировали.

На следующем этапе, высушенный СО сконденсировали в контейнер для хранения с использованием жидкого азота и затем нагрели до комнатной температуры, в результате чего он стал сверхкритическим. СО позволили войти в контейнер высокого давления посредством открывания соединительного клапана. Датчик давления показал 56 бар, так что СО в контейнере высокого давления находился в сверхкритическом состоянии. Контейнер высокого давления снова герметизировали посредством закрывания соединительного клапана, нагрели до 20°С и его содержимое облучили в течение 60 минут светом с длиной волны 395 нм. В течение этого времени контейнер для хранения снова откачивали.

По прошествии этого времени, все составляющие, которые были летучими при комнатной температуре, сконденсировали в контейнере для хранения с использованием жидкого азота. Контейнер для хранения поддерживали при температуре жидкого азота и откачивали, удаляя СО и COF₂, но оставляя MoF₆ и непрореагировавший UF₆ в твердой фазе. Контейнер для хранения затем отсоединили от линии, провентилировали и заполнили водой, растворяя UF₆ и MoF₆, и раствор проанализировали с использованием MP-AES.

Твердые остатки в камере высокого давления (главным образом, UF₅) растворили в разбавленной HNO₃ и также проанализировали с использованием MP-AES.

Результаты показаны в следующей таблице:

Исходная смесь Содержимое контейнера для хранения Содержимое камеры высокого давления U [мг] 26,8 2,98 20,96 Mo [мг] 8,5 7,35 0,08

Таким образом, содержание урана может быть уменьшено на 89% и, одновременно, может быть извлечено 86% содержания молибдена. Также важно то, что очень малое количество Mo осталось в камере высокого давления, обеспечивая MoF₆, на который по существу не повлиял процесс облучения.

Пример 6 - приготовление OsF₆

С использованием реакционной системы, описанной в Примере 1, приготовили OsF₆ с использованием следующих материалов и условий реакции.

- Размещение порошка осмия на монель-носителе (общая масса 206,8 мг).

- Вставление подложки под противотоком аргона в реакционную камеру.

- Медленное создание разрежения в системе для предотвращения завихрения порошка и медленное заполнение ее снова аргоном, повторение этого процесса два или более раз, последний раз только создание разрежения без перезаполнения камеры аргоном.

- Нагревание камеры до 100°С для удаления влаги, поглощенной на поверхности порошка осмия (повышенная температура и низкое давление эффективно сушат порошок).

- Выключение нагрева и позволение камере охладиться снова до около 40°С.

- Заполнение сначала последнего сосуда Дьюара жидким азотом для связывания оставшейся влаги.

- Заполнение первых двух сосудов Дьюара жидким азотом (только холодный уловитель один или два используются для извлечения продукта реакции для увеличения его чистоты).

- Закрывание всех байпасных клапанов MFC.

- Закрывание всех байпасных клапанов холодных уловителей.

- Закрывание байпаса поглотителя и открывание клапанов поглотителя.

- Включение охлаждающей воды для RPS (удаленного источника плазмы) и MPS (СВЧ-источника питания), проверка того, что расход превышает 4 л/мин.

- Установление значения для MFC Ar на панели управления MFC равным 8 куб. см в мин.

- Запуск RPS на управляющем компьютере, установление его на 3000 Вт.

- Установление значения для MFC NF₃ на панели управления MFC равным 2 куб. см в мин.

- Контроль через сапфировое окно, правильно ли зажглась ли плазма.

- Фторирование в течение около 75 минут после того момента, когда порошок осмия будет полностью потреблен.

- Датчик 1 давления: 1,60 мбар.

- Датчик 2 давления: 1, 242 мбар.

- Максимальная температура реакционной камеры 74,1°С (не требуется принудительное охлаждение трубки).

- Закрывание холодных уловителей посредством закрывания их клапанов.

- Удаление охлаждающих смесей и позволение фторидам в холодных уловителях нагреться.

- Экстрагирование фторидов через экстракционные порты и перемещение их в FEP-трубку, охлаждаемую жидким азотом.

Примеры 7-16

С использованием условий, подобных условиям, изложенным в Примере 2, за исключением изменений, указанных в таблице, приготовили фториды металлов, перечисленные ниже:

Пр. Металл Полученный фторид Нагрев металла Массовый расход F-содержащего исходного соединения Массовый расход газа-носителя Примечание 7 Mo MoF₆ Без нагрева 35 куб. см в мин. 35 куб. см в мин. 8 Ru RuF₅ 190°С 2 куб. см в мин. 14 куб. см в мин. 9 Rh RhF₃ 2 куб. см в мин. 8 куб. см в мин. Для RhF₃ необходимо быстрое охлаждение 10 W WF₆ Без нагрева 60 куб. см в мин. 100 куб. см в мин. 11 Re ReF₆,
ReF₇ Без нагрева 60 куб. см в мин. 100 куб. см в мин. Оба вещества образуются одновременно при данных соотношениях газов. Возможно разделение холодными уловителями с разными температурами. 12 Os OsF₆ Без нагрева 2 куб. см в мин. 8 куб. см в мин. 13 Ir IrF₆ Без нагрева (хотя нагрев может быть предпочти-тельным 60 куб. см в мин. 0 куб. см в мин. 14 Pt PtF₄ Без нагрева 54 куб. см в мин. 10 куб. см в мин. Использование никелевого/ монель-держателя предпочтительно из-за эффекта избыточности атомного фтора; для PtF₄ необходимо быстрое охлаждение 15 U UF₆ Без нагрева 25 куб. см в мин. 25 куб. см в мин. 16 Te TeF₆ Без нагрева 8 куб. см в мин. 8 куб. см в мин.

Изобретение относится к процессам для приготовления фторидов металлов и к процессам для разделения или очистки металлов и соединений металлов, используемым для фторидов металлов. Способ разделения фторидов металлов содержит этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆. Затем восстанавливают UF₆ до UF₅. На следующем этапе разделяют UF₅ и MoF₆ или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена. Изобретение обеспечивает быстрое отделение молибдена или его соединений от урана и позволяет уменьшить количество радиоактивных отходов по сравнению с установленными влажными химическими процедурами. 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разделения фторидов металлов, содержащий

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆;

этап, на котором восстанавливают UF₆ до UF₅; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆ или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

2. Способ по п. 1, содержащий

этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов;

этап растворения, который содержит этап, на котором растворяют MoF₆ и UF₆ в жидкой фазе или сверхкритической текучей фазе для получения раствора, содержащего как MoF₆, так и UF₆ в растворенной форме;

этап осаждения, который содержит этап, на котором восстанавливают UF₆, содержащийся в растворе, до UF₅, и позволяют ему выпасть в осадок из раствора; и

этап разделения, который содержит этап, на котором

(i) отделяют осажденный UF₅ от раствора; или

(ii) удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена или продукт его превращения, который может быть получен посредством дальнейшего превращения фторида молибдена в другое соединение молибдена.

3. Способ по п. 2, в котором смесь, содержащая MoF₆ и UF₆, которая обеспечена в качестве исходной смеси фторидов металлов, является газофазной смесью, содержащей MoF₆ и UF₆, смешанные в газообразной форме.

4. Способ по п. 3, который дополнительно содержит этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой MoF₆ и UF₆, содержащиеся в газовой фазе, осаждаются в виде смеси, содержащей MoF₆ и UF₆,

эту смесь извлекают, и

затем подвергают, необязательно, после повторного испарения для обеспечения газофазной смеси, содержащей MoF₆ и UF₆ в газообразной форме, этапу растворения.

5. Способ по п. 3 или 4, который дополнительно содержит, перед этапом растворения, этап, на котором газофазную смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, охлаждают до температуры, при которой часть UF₆, содержащегося в газовой фазе, осаждается и удаляется из газовой фазы.

6. Способ по любому из пунктов 2-5, в котором MoF₆ и UF₆ растворяют на этапе растворения в жидкой фазе, которая содержит или состоит из жидкого SO₂ в качестве растворителя, или в сверхкритической текучей фазе, которая содержит или состоит из СО в сверхкритическом состоянии.

7. Способ по любому из пунктов 2-6, в котором этап растворения содержит этап, на котором отделяют осажденный UF₅ от раствора.

8. Способ по п. 7, в котором этап разделения дополнительно содержит этапы, на которых

превращают MoF₆, содержащийся в растворе, в другое соединение молибдена до или после отделения осажденного UF₅ от раствора, и

извлекают соединение молибдена из раствора после отделения осажденного UF₅ от раствора.

9. Способ по п. 7, в котором этап разделения содержит этап, на котором восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, для получения раствора, содержащего MoF₅, до или после отделения осажденного UF₅ от раствора.

10. Способ по любому из пунктов 2-9, в котором этап разделения содержит (ii) этап, на котором удаляют жидкую фазу или сверхкритическую текучую фазу раствора в присутствии осажденного UF₅ для получения твердой фазы, содержащей осажденный UF₅ и фторид молибдена, и разделяют UF₅ и фторид молибдена.

11. Способ по п. 10, в котором этап разделения содержит этап, на котором восстанавливают MoF₆, содержащийся в растворе, для получения раствора, содержащего MoF₅, до удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора, и в котором твердая фаза, полученная посредством удаления жидкой фазы или сверхкритической текучей фазы раствора, содержит осажденный UF₅ и MoF₅.

12. Способ по п. 11, в котором осажденный UF₅ и MoF₅ разделяют посредством возгонки MoF₅ и его осаждения отдельно от UF₅.

13. Способ по любому из пунктов 2-12, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором проводят реакцию твердого материала, который содержит элементарный уран и элементарный молибден, с радикалами фтора, и в котором эта реакция содержит этап, на котором выставляют твердый материал в газовый поток, содержащий радикалы фтора, для получения смеси, содержащей MoF₆ и UF₆.

14. Способ по п. 13, в котором этап, на котором обеспечивают смесь, содержащую MoF₆ и UF₆, в качестве исходной смеси фторидов металлов, содержит этап, на котором образуют радикалы фтора из фторсодержащего исходного соединения в источнике плазмы, более предпочтительно в удаленном источнике плазмы.

15. Способ по п. 1, содержащий

этап, на котором обеспечивают газофазную смесь, содержащую MoF₆, UF₆ и поглотитель атомов фтора, смешанные в газообразной форме;

этап, на котором облучают UF₆ в газофазной смеси в присутствии поглотителя атомов фтора светом, имеющим длину волны в диапазоне от 340 до 410 нм, для восстановления UF₆ до UF₅ и для получения смеси, содержащей UF₅ и MoF₆; и

этап, на котором разделяют UF₅ и MoF₆.

16. Способ по п. 15, в котором свет, используемый для облучения, имеет длину волны от 380 до 400 нм, более предпочтительно 395 нм.

17. Способ по п. 15 или 16, в котором поглотитель атомов фтора в газообразной форме выбирают из CO, H₂, Xe и SO₂.

18. Способ по любому из пунктов 15-17, который дополнительно содержит этап, на котором удаляют продукт реакции поглотителя атомов фтора и фтора, образованного при восстановлении UF₆ до UF₅.

19. Способ по любому из пунктов 15-18, в котором UF₅ и MoF₅ разделяют посредством перегонки MoF₆.

название	год	авторы	номер документа
СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ УРАНА	1993	Андре Габрияк[Fr] Эри-Пьер Лямаз[Fr] Роже Дюран[Fr] Рене Романо[Fr]	RU2106422C1
СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГАЗИФИКАЦИИ ОТЛОЖЕНИЙ УРАНА	2014	Ильин Сергей Александрович Мартынов Евгений Витальевич Сигайло Андрей Валерьевич Торгунаков Юрий Борисович	RU2588241C1
СПОСОБ И СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНОГО ГЕКСАФТОРИДА УРАНА	1994	Джипс Эндрю Филип Филдс Марк Макгрэди Джерард Шон	RU2131846C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ УРАН И БЕЗВОДНЫЙ ФТОРИД ВОДОРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ	1996	Туманов Ю.Н. Троценко Н.М. Русанов В.Д. Галкин А.Ф. Загнитько А.В. Кононов С.В. Власов А.А. Сапожников М.В.	RU2120489C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА	2007	Козырев Анатолий Степанович Короткевич Владимир Михайлович Лазарчук Валерий Владимирович Ледовских Александр Константинович Мочалов Юрий Серафимович Портнягина Элла Оскаровна Рудников Андрей Иванович	RU2355641C1
СПОСОБ КОНВЕРСИИ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА	1998	Мазин В.И.	RU2203225C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ФТОРУГЛЕВОДОРОДОВ, ФТОРГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДОВ, ФТОРГАЛОГЕНУГЛЕРОДОВ ИЛИ ФТОРУГЛЕРОДОВ	1994	Шаталов В.В. Малышев С.В. Орехов В.Т. Ларина Г.Ю.	RU2071462C1
СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОФТОРИРОВАНИЯ СПЛАВА ИЛИ СМЕСИ МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ УРАНА, ЭЛЕКТРОЛИЗЕР	1993	Ив Берто Сильви Буве Эри-Пьер Ламаз	RU2119554C1
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ	2000	Грегсон Пол Раймонд Джилкрайст Пол Кокс Теренс Мартин	RU2230130C2
РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ ПУТЕМ ИОНИЗАЦИИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА	1997	Бейли Джеффри Хоррокс Уайтхед Колин Джилкрист Пол Вебстер Данкан Элфред	RU2216390C2

WO 9738785 A1, 23.10.1997
СПОСОБ И СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНОГО ГЕКСАФТОРИДА УРАНА	1994	Джипс Эндрю Филип Филдс Марк Макгрэди Джерард Шон	RU2131846C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА ОТ НУКЛИДА ТЕХНЕЦИЯ-99	2006	Гаврилов Петр Михайлович Жерин Иван Игнатьевич Короткевич Владимир Михайлович Лазарчук Валерий Владимирович Ледовских Александр Константинович Мазин Владимир Ильич Стерхов Максим Иванович Торгунаков Юрий Борисович Щелканов Владимир Иванович	RU2326052C2
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ UF-BrF-IF НА КОМПОНЕНТЫ	2002	Амелина Г.Н. Гриднев В.Г. Жерин И.И. Малый Е.Н. Мариненко Е.П. Прусаков В.Н. Рудников А.И. Утробин Д.В. Торгунаков Ю.Б.	RU2221749C2
Способ получения алифатических карбоновых кислот	1975	Одиноков Виктор Николаевич Раскин Евгений Исаевич Жемайдук Лариса Петровна Галеева Раиля Ибатуловна Толстиков Генрих Александрович	SU556135A1
US 2006057043 A1, 16.03.2006.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ФТОРИДОВ МЕТАЛЛОВ И ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G21G4/04

Описание патента на изобретение RU2817671C2

Похожие патенты RU2817671C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 817 671 C2

Реферат патента 2024 года ПРИГОТОВЛЕНИЕ ФТОРИДОВ МЕТАЛЛОВ И ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ

Формула изобретения RU 2 817 671 C2

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2817671C2

RU 2 817 671 C2