重ウラン酸アンモニウム

重ウラン酸アンモニウム：ウラン精錬と核燃料製造における役割

重ウラン酸アンモニウム((NH4)2U2O7)は、ウランの化合物であり、ウラン精錬工程において重要な役割を果たす物質です。一般的にADU（Ammonium Diuranate）と呼ばれ、ウラン精鉱であるイエローケーキの主要成分の一つとして知られています。また、MOX燃料の製造工程においても中間生成物として用いられます。

イエローケーキと重ウラン酸アンモニウム

かつて、ウラン精鉱は鮮やかな黄色をしていたことから「イエローケーキ」と呼ばれていましたが、現代では様々なウラン酸化物の混合物を指す総称となり、必ずしも黄色とは限りません。重ウラン酸アンモニウムは、このイエローケーキを構成する主要な成分の一つです。

ウラン転換プロセスにおける重ウラン酸アンモニウム

[ウラン]]の転換とは、六フッ化ウラン]や硝酸ウラニルなどの[ウラン化合物から、二酸化ウラン]を得る工程です。この転換プロセスにおいて、重[[ウラン酸アンモニウムを経由する方法はADU法と呼ばれ、古くから利用されている確立された方法です。

ADU法では、まず出発物質として六フッ化ウランを用いる場合、以下の反応式に従って加水分解を行い、フッ化ウラニル(UO2F2)を生成します。


UF6 + 2H2O → UO2F2 + 4HF


次に、得られたフッ化ウラニルにアンモニア水を加えることで、重ウラン酸アンモニウムが沈殿として得られます。


2UO2F2 + 6NH4OH → (NH4)2U2O7 + 4NH4F + 3H2O


硝酸ウラニルを出発物質とする場合も、アンモニア水を加えることで同様の反応が起こり、重ウラン酸アンモニウムの沈殿が生成します。


2UO2(NO3)2 + 6NH3 + 3H2O → (NH4)2U2O7 + 4NH4NO3


このようにして得られた重ウラン酸アンモニウムは、さらに処理されて二酸化ウランへと変換されます。水素雰囲気下で焙焼・還元することで、二酸化ウランが得られます。


(NH4)2U2O7 + H2 → 2UO2 + 2NH3 + 3H2O


一方、空気中で焙焼すると、三酸化[ウラン]が生成します。


(NH4)2U2O7 → 2UO3 + 2NH3 + H2O

まとめ

重ウラン酸アンモニウムは、ウラン精錬から核燃料製造に至る一連のプロセスにおいて、重要な中間生成物として機能しています。その生成過程と、そこから二酸化ウランや三酸化ウランへの変換方法は、核燃料サイクルにおける基本的な化学反応として理解しておくべき重要な事項です。イエローケーキの成分としても重要な役割を果たしており、ウラン燃料製造の基礎を支える物質と言えるでしょう。

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