Uranyum cevheri madenden çıkartıldıktan sonra arıtma tesisinde işlenerek "Sarı Pasta" (U3O8) üretilmektedir. Sarı pastanın zenginleştirme faaliyetlerinde kullanılabilmesi için "HEX" adıyla da bilinen "Uranyum Heksaflorüre" (UF6) dönüştürülmesi gerekmektedir.

Bu dönüştürme işlemini gerçekleştirmek amacıyla dönüştürme tesisleri geliştirilmiştir. Dönüştürme tesislerinde sarı pasta içinde bulunan kimyasal katışkılar temizlenmekte ve bir dizi işlem sonucunda UF6 üretilmektedir.

Dünyada ticari dönüştürme tesisleri işleten beş ülke bulunmaktadır. Bu ülkeler ABD, Kanada, Fransa, İngiltere ve Rusya'dır. Fransa'daki dönüştürme tesisi COMURHEX (COGEMA) adı ile bilinmektedir. ABD'deki dönüştürme tesisi ise Illinois Eyaletinin Metropolis kasabasında bulunan ConverDyn (Honeywell) şirketi tarafından işletilmektedir.

Dönüştürme işlemi sırasında Sarı Pasta ilk önce uranyum tetraflorüre (UF ), daha sonra da uranyum hekzaflorüre (UF ) dönüştürülmektedir.

Bu amaçla iki farklı yöntem geliştirilmiştir. Bunlar KURU ve ISLAK yöntemler olarak adlandırılmaktadır.

 

 

 

Islak Yöntem

Islak Dönüştürme yönteminde sarı-pasta nitrik asit içinde eritilmekte, çözünmeyen tortular "süzme veya santrifuj" yöntemleriyle ayrıştırılarak çözelti saflaştırılmaktadır. Daha sonra sıvı-sıvı ayrıştırma yöntemi kullanılarak uranyum, çözelti içinden çekilmekte, "termal nitratsızlaştırma" yöntemiyle uranyum trioksit (UO3)'e dönüştürülmekte ve Hidrojen veya amonyak (NH3) kullanılarak da uranyum diyokside indirgenmektedir.

Uranyum Diyoksit ve Hidroflorik Asit tepkimeye sokulmakta, sonuç olarak Uranyum Tetraflorür oluşmaktadır. Daha sonra Florür gazı kullanılarak dönüştürme işleminde amaçlanan Uranyum Hekzaflorür elde edilmektedir.

 

 

1. Eritme

Maden arıtma tesisinden gelen sarı pastanın yaklaşık % 65-85 arasındaki bölümü U3O8 olarak bilinen uranyum oksitden oluşmakta ve % 35-15 arasında uranyum madeni kaynaklı katışkılar içermektedir. İlk aşamada bu katışkıların ayrıştırılması amaçlanmaktadır. Bu amaçla sarı pasta nitrik asit kullanılarak eritilmektedir. Oluşan şeffaf sarı renkli çözelti uranil nitrat çözeltisine kirli çözelti adı takılmaktadır.

 

 

2. Çözücü Özütlemesi

Bir sonraki aşamdaki kirli uranyil nitrat çözeltisinin saflaştırılmasıdır. Saflaştırma işlemi aşağıda gösterilen seçici çözücü özütleme yöntemi yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemde asit çözeltisinin kendi akış yönünden ters yönde akmakta olan "tributil fosfat" organik çözeltisi ile temas etmesi sağlanmakta, bu temas sonucunda saflığı bozan katışkılar asit çözeltisini terk ederek organik çözeltiye geçmektedir.

 

 

3. Çökeltme

Uranynil Nitrat çözeltisi saflaştırıldıktan sonra, çözeltiye amonyum hidroksit (amonyak) eklenmektedir.

Sonuçta amonyum diuraneyt adı verilen bileşik oluşmakta ve sarı renkli ve katı halde bulunan bu bileşik çözelti içinde çökelmektedir.

 

 

4. Kalsinasyon/İndirgeme

Bu aşamada Amonyum Diuraneyt çok yüksek sıcaklıklarda kalsinasyon fırınına sokulmakta, içindeki su ve uçucu bileşiklerin malzemeyi terk etmesi sağlanmaktadır.

Kalsinasyon aşamasından kalan madde hidrojen gazı yardımıyla oksijen açısından indirgenmekte (maddenin içerdiği oksijen miktarının azaltılması sağlanmakta) ve Uranyum Oksit elde edilmektedir.

Uranyum Oksite rengi nedeniyle "Kahverengi Oksit" adı da verilmektedir.

 

 

 

5. Hidrojenli Florürleme

Bir reaktör kabı içinde Uranyum Diyoksit ve hidroflorik asit (HF) tepkimeye sokulmakta, oluşan tepkimede uranyum tetraflorür ve su ortaya çıkmaktadır.

 Uranyum tetraflorüre "YEŞİL TUZ" adı da verilmektedir.

 

6. Florürleme

Uranyum ıslak dönüştürme işleminin son aşamasında toz halindeki uranyum tetraflorür ve flüor gazı alev reaktöründe tepkimeye sokulmaktadır. Bu tepkime sonucunda uranyum hekzaflorür ortaya çıkmaktadır. 

 

 

Kuru Yöntem

Kuru uranyum dönüştürme yönetimi Honeywell Inc. tarafından geliştirilmiştir ve çok yüksek saflıkta (%99.99) uranyum hekzaflorür üretilmesini sağlayabilmektedir. Bu yöntemde sarı pasta, dönüştürme işlemlerine sokulmadan önce, her partiden numuneler alınmakta ve Auger Numuneleme Sistemleri yardımıyla uranyum kalitesi ve nem içeriği açılarından analize tabii tutulmaktadır.

Sarı pasta toz parçacıkları boyutlandırılmakta, yüksek sıcaklıkta hidrojen gazı ile tepkimeye sokulup Uranyum Diyoksit elde edilmektedir. Bu aşamasdan sonrası ISLAK YÖNTEM'in son aşamaları ile aynı bulunmaktadır. Hidrojenli-flörürleme yöntemi yardımıyla uranyum diyoksit uranyum tetra-flörüre dönüştürülmekte ve daha sonra florür gazı yardımıyla amaçlanan son ürün olan uranyum hekza-florür elde edilmektedir.

 

 

1. Boyutlandırma

Kuru yöntemin ilk aşamasında sarı pasta boyutlandırılarak, toz parçacıklarının boyutlarının benzer ve düzgün (üniform) olması sağlanmaktadır. 

 

 

2. İndirgeme

İndirgeme aşamasında boyutlandırılmış sarı pasta çok yüksek sıcaklıklarda ve akışkan bir ortamda hidrojen ile tepkimeye sokulmaktadır. Sonuçta su ve uranyum diyoksit oluşmaktadır.

 

 

3. Hidrojenli Florürleme

Hidrojenli-florürleme aşamasında uranyum diyoksit akışkan yatak reaktörlerinde susuz hidroflorik asit ile tepkimeye sokulmaktadır.

Bu işlem sonucunda ortaya su ve "yeşil-tuz" olarak da bilinen uranyum tetraflorür (UF4) çıkmaktadır.

 

4. Florürleme

Bu aşamada uranyum tetraflorür gaz florür ile alev reaktöründe tepkimeye sokulmakta ve ham uranyum hekzaflorür (UF6) oluşmaktadır.

 

 

5. Saflaştırma

Son aşamada uranyum hekzaflorürün içerdiği saflığı bozan gazlar ve diğer katışkılar temzilenerek yüksek saflıkta (yaklaşık %99.99) uranyum hekzaflorür elde edilmektedir.
Oluşan saf sıvı haldeki uranyum hekzaflorür 14-tonluk silindirlere doldurulmakta ve 5 gün boyunca soğutulmaktadır.

Soğutma işlemi sonucunda Uranyum hekzaflorür kristalleşerek katı hale dönüşmektedir.