맨위로가기

육불화 우라늄

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

육불화 우라늄(UF6)은 우라늄과 불소로 이루어진 화합물로, 우라늄 농축에 사용되는 중요한 물질이다. 상온에서 고체 상태이며, 56.5°C에서 승화하며, 물과 반응하여 플루오린화 수소를 방출한다. 육불화 우라늄은 옐로케이크에 불소를 첨가하여 제조하며, 기체 확산법과 가스 원심 분리법을 통해 우라늄-235를 농축하는 데 사용된다. 핵연료 제조 과정에서 액체 상태로 수입되어 이산화 우라늄으로 재변환된 후 펠릿 형태로 가공되어 핵연료봉에 사용된다. 우라늄 농축 과정에서 열화 우라늄 육불화물이 폐기물로 생성되며, 이는 환경 및 안전 문제를 야기한다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 표시 이름과 문서 제목이 같은 위키공용분류 - 라우토카
    라우토카는 피지 비치레부섬 서부에 위치한 피지에서 두 번째로 큰 도시이자 서부 지방의 행정 중심지로, 사탕수수 산업이 발달하여 "설탕 도시"로 알려져 있으며, 인도에서 온 계약 노동자들의 거주와 미 해군 기지 건설의 역사를 가지고 있고, 피지 산업 생산의 상당 부분을 담당하는 주요 기관들이 위치해 있다.
  • 표시 이름과 문서 제목이 같은 위키공용분류 - 코코넛
    코코넛은 코코넛 야자나무의 열매로 식용 및 유지로 사용되며, 조리되지 않은 과육은 100g당 354kcal의 열량을 내는 다양한 영양 성분으로 구성되어 있고, 코코넛 파우더의 식이섬유는 대부분 불용성 식이섬유인 셀룰로오스이며, 태국 일부 지역에서는 코코넛 수확에 훈련된 원숭이를 이용하는 동물 학대 문제가 있다.
  • 한국어 위키백과의 링크가 위키데이터와 같은 위키공용분류 - 라우토카
    라우토카는 피지 비치레부섬 서부에 위치한 피지에서 두 번째로 큰 도시이자 서부 지방의 행정 중심지로, 사탕수수 산업이 발달하여 "설탕 도시"로 알려져 있으며, 인도에서 온 계약 노동자들의 거주와 미 해군 기지 건설의 역사를 가지고 있고, 피지 산업 생산의 상당 부분을 담당하는 주요 기관들이 위치해 있다.
  • 한국어 위키백과의 링크가 위키데이터와 같은 위키공용분류 - 코코넛
    코코넛은 코코넛 야자나무의 열매로 식용 및 유지로 사용되며, 조리되지 않은 과육은 100g당 354kcal의 열량을 내는 다양한 영양 성분으로 구성되어 있고, 코코넛 파우더의 식이섬유는 대부분 불용성 식이섬유인 셀룰로오스이며, 태국 일부 지역에서는 코코넛 수확에 훈련된 원숭이를 이용하는 동물 학대 문제가 있다.
육불화 우라늄 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
육불화 우라늄 2D 구조
육불화 우라늄 2D 구조
육불화 우라늄 3D VdW 모델
육불화 우라늄 3D VdW 모델
육불화 우라늄 결정 3D VdW 모델
육불화 우라늄 결정 3D VdW 모델
IUPAC 명칭육불화 우라늄
IUPAC 명칭 (영어)Uranium hexafluoride
다른 명칭Uranium(VI) fluoride
식별 정보
약어hex
ChemSpider ID22966
PubChem CID24560
InChI1/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6/rF6U/c1-7(2,3,4,5)6
InChIKeySANRKQGLYCLAFE-IIYYNVFAAT
ChEBI30235
EINECS232-028-6
Gmelin2923
SMILESF[U](F)(F)(F)(F)F
표준 InChI1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6
표준 InChIKeySANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H
CAS 등록번호7783-81-5
UNIIN06GJ1D94J
RTECSYR4720000
UN 번호2978 (<1% 235U)
UN 번호 (2)2977 (>1% 235U)
물리화학적 성질
화학식UF6
몰 질량352.02 g/mol
외관무색 고체
밀도5.09 g/cm3 (고체)
용해도가수분해됨
다른 용매에 대한 용해도클로로포름, CCl4, 액체 염소, 브로민에 용해됨
니트로벤젠에 녹음; 151 kPa
녹는점64.052 °C (삼중점, 151 kPa)
끓는점56.5 °C (승화, 대기압)
구조
결정 구조사방정계, oP28
공간군Pnma, No. 62
배위 기하팔면체 (Oh)
쌍극자 모멘트0
열화학
표준 생성 엔탈피고체, −2197.7±1.8 kJ·mol−1
기체, −2148.1±1.8 kJ·mol−1
엔트로피고체, 227.8±1.3 J·K−1·mol−1
기체, 377.8±1.3 J·K−1·mol−1
위험성
주요 위험유독성, 부식성, 방사성
GHS 신호어위험
H 문구H300, H330, H373, H411
P 문구P 문구 없음
NFPA 704건강: 4
화재: 0
반응성: 2
특별: W+OX
인화점불연성
EU 분류맹독성 (T+), 환경에 위험 (N)
R 문구R26/28, R33, R51/53
S 문구S1/2, S20/21, S45, S61
물질안전보건자료 (MSDS)ICSC 1250
관련 화합물
다른 음이온육염화 우라늄
다른 양이온육불화 넵투늄
육불화 플루토늄
육불화 아메리슘
육불화 퀴륨
육불화 텅스텐
다른 우라늄 플루오라이드삼플루오린화 우라늄
사플루오린화 우라늄
오플루오린화 우라늄

2. 제조

이산화 우라늄은 불화 수소 (HF)와 반응하여 사불화 우라늄을 생성한다.[4]

:UO2 + 4 HF → UF4 + 2 H2O

산화 우라늄에 오염된 시료에서는 HF 단계에서 옥시플루오라이드가 생성된다.

:UO3 + HF → UF2O2 + H2O

생성된 UF4는 이후 플루오린으로 산화되어 육불화물을 생성한다.

:UF4 + F2 → UF6

3. 성질

3. 1. 물리적 성질

유리 앰플 속의 육불화 우라늄


대기압에서 육불화 우라늄()는 56.5 °C에서 승화한다.[5] 고체 상태 구조는 77 K 및 293 K에서 중성자 회절에 의해 결정되었다.[6][7]



3. 2. 화학적 성질

육불화 우라늄(UF6)은 물과 반응하여 플루오린화 수소를 방출한다. 이 화합물은 알루미늄과 반응하여 플루오린화 알루미늄(AlF3) 표면층을 형성하며, 이 층은 화합물로부터의 추가 반응을 방지한다.

육불화 우라늄은 약한 산화제이다.[10] 이는 헵타플루오르우라늄(VI), [UF7]-를 형성하는 결합에 의해 입증된 바와 같이 루이스 산이다.[11]

유기 양이온을 포함하는 고분자 우라늄(VI) 플루오라이드는 X선 회절을 통해 분리 및 특성화되었다.[12]

4. 사용

육불화 우라늄의 상태 그림


대한민국에서 원자로 핵연료인 저농축 우라늄(LEU)을 만드는 방법은 다음과 같다.

# 광산에서 캐낸 우라늄 원광을 잘게 부수고 화학 처리하여 옐로케이크(산화우라늄)를 만든다.

# 옐로케이크에 불소(F)를 첨가하여 육불화 우라늄을 만든다.

# 기체 상태의 육불화 우라늄을 가스 원심분리기에 넣어 돌리면, 가벼운 우라늄-235가 위로 몰리는 방식으로 농축된다.

# 우라늄-235 농축도 3-5%의 액체 육불화 우라늄을 테넥스, 유렌코 등에서 수입한다.

# 한전원자력연료에서 액체 육불화 우라늄을 분말 형태의 이산화우라늄(UO2)으로 재변환한다. (건식재변환)

# UO2 분말을 원통 모양(펠릿)으로 압축, 1,750도의 고온에서 열처리, 표면 연삭하여 가공한다.

# 펠릿을 지르코늄 핵연료봉 안에 채워 출하한다.

# 핵연료봉을 원자로에 넣어 핵분열시켜 발전한다.

육불화 우라늄은 휘발성이 높은 우라늄 화합물 중 하나이므로 가공이 비교적 편리하며, 기체 확산법과 가스 원심 분리법에 모두 사용된다. 플루오린은 자연적으로 존재하는 단일의 안정적인 동위 원소만을 가지고 있으므로, 육불화 우라늄의 동위체는 존재 하는 우라늄 동위 원소에 따라서 분자량이 달라진다. 이러한 차이는 농축 과정에서 동위 원소의 물리적 분리의 기반이 된다.

1960년대 일본 정부는 건식재변환 및 펠릿 제작 단계에서 무게의 5% 정도를 은닉하여 핵무기 생산에 사용할 수 있다고 주장했다. 한국이 매년 옐로케이크 4000톤을 구매하여 LEU로 농축, 수입하는 과정에서 5%를 은닉한다면, 매년 100 kt 수소폭탄 142발을 만들 수 있는 HEU 1420 kg 확보가 가능하다는 주장이었다.

우라늄 농축 과정은 대량의 열화 우라늄 육불화물을 폐기물로 생산하며, 장기 보관은 환경, 건강 및 안전 위험을 야기한다. 육불화 우라늄이 습한 공기에 노출되면 플루오르화 우라닐과 불화 수소를 생성하여 부식성이 높고 독성이 있다.

4. 1. 핵연료 제조 과정 (대한민국)



대한민국에서 원자로 핵연료인 저농축 우라늄(LEU)을 만드는 방법은 다음과 같다.

# 광산에서 캐낸 우라늄 원광을 잘게 부수고 화학 처리하여 옐로케이크(산화우라늄)를 만든다.

# 옐로케이크에 불소(F)를 첨가하여 육불화 우라늄(UF6)을 만든다.

# 기체 상태의 육불화 우라늄을 가스 원심분리기에 넣어 돌리면, 가벼운 우라늄-235가 위로 몰리는 방식으로 농축된다.

# 우라늄-235 농축도 3-5%의 액체 육불화 우라늄을 테넥스, 유렌코 등에서 수입한다.

# 한전원자력연료에서 액체 육불화 우라늄을 분말 형태의 이산화우라늄(UO2)으로 재변환한다. (건식재변환)

# UO2 분말을 원통 모양(펠릿)으로 압축, 1,750도의 고온에서 열처리, 표면 연삭하여 가공한다.

# 펠릿을 지르코늄 핵연료봉 안에 채워 출하한다.

# 핵연료봉을 원자로에 넣어 핵분열시켜 발전한다.

육불화 우라늄은 휘발성이 높은 우라늄 화합물 중 하나이므로 가공이 비교적 편리하며, 기체 확산법과 가스 원심 분리법에 모두 사용된다.[13] 플루오린은 자연적으로 존재하는 단일의 안정적인 동위 원소만을 가지고 있으므로, 의 동위체(isotopologue)는 존재 하는 우라늄 동위 원소에 따라서 분자량이 달라진다.[14] 이러한 차이는 농축 과정에서 동위 원소의 물리적 분리의 기반이 된다.

1960년대 일본 정부는 건식재변환 및 펠릿 제작 단계에서 무게의 5% 정도를 은닉하여 핵무기 생산에 사용할 수 있다고 주장했다. 한국이 매년 옐로케이크 4000톤을 구매하여 LEU로 농축, 수입하는 과정에서 5%를 은닉한다면, 매년 100 kt 수소폭탄 142발을 만들 수 있는 HEU 1420 kg 확보가 가능하다는 주장이었다.

우라늄 농축 과정은 대량의 열화 우라늄 육불화물 (D)을 폐기물로 생산하며, 장기 보관은 환경, 건강 및 안전 위험을 야기한다.[16][17] 가 습한 공기에 노출되면 플루오르화 우라닐( )와 불화 수소(HF)를 생성하여 부식성이 높고 독성이 있다.[16][17]

4. 2. 핵무기 은닉 가능성 (일본 주장)

5. 핵연료 주기 응용

우라늄235와 우라늄238을 분리하여 농축 우라늄을 만드는 데 육불화 우라늄이 사용된다.

산화 우라늄(옐로케이크)에 플루오린(F)을 첨가해 화학 결합을 유도하면, 산화 우라늄의 산소가 플루오린으로 바뀌어, 우라늄 농축에 적합한 육불화 우라늄()이 만들어진다. 육불화 우라늄은 기체 확산법과 가스 원심 분리법을 통해 농축된다. 육불화 우라늄은 가장 휘발성이 높은 우라늄 화합물 중 하나이므로 가공이 비교적 편리하며, 주요 우라늄 핵연료 농축 방식인 기체 확산법과 가스 원심 분리법에 모두 사용된다.[13] 플루오린은 자연적으로 존재하는 단일의 안정적인 동위 원소만을 가지고 있으므로, 의 동위체는 존재하는 우라늄 동위 원소에 따라서 분자량이 달라진다.[14]

섭씨 80-90도로 가열된 육불화 우라늄 가스를 가스 원심분리기에 주입하고 초음속으로 회전시키면, 가벼운 우라늄-235 가스가 위로 몰려 농축이 이루어진다. 우라늄-235 농축도 3-5%가 되면 저농축 우라늄(LEU)이라고 하며, 액체 상태의 육불화 우라늄 형태로 수출된다. 기체 확산법은 가스 원심 분리 공정보다 약 60배 더 많은 에너지를 필요로 한다.[15]

한국은 테넥스, 유렌코 등의 우라늄 농축회사에서 액체 육불화 우라늄 형태의 LEU를 수입한다. 수입된 LEU는 한전원자력연료에서 분말 형태의 이산화 우라늄(UO2)으로 재변환된 후, 펠릿(소결체)으로 가공되어 지르코늄 금속 핵연료봉 안에 채워진다.

육불화 우라늄은 농축 과정 외에도 체코에서 개발된 첨단 재처리 방법(플루오라이드 휘발성)에도 사용된다.[15]

우라늄 농축 과정은 대량의 열화 우라늄 육불화물 (D 또는 D-)을 폐기물로 생산한다.[15] D-는 화학적 불안정성으로 인해 환경, 건강 및 안전 위험을 야기하며, 습한 공기에 노출되면 플루오르화 우라닐()와 플루오린화 수소(HF)를 생성하여 부식성과 독성을 나타낸다.[16][17]

6. 사고 및 폐기

세쿼이아 연료 공사(Sequoyah Fuels Corporation)에서 1986년에 발생한 사고에서는 약 13,380kg의 기체 육불화 우라늄(UF6)이 누출되었다.[19][20] 미국 정부는 감손 육불화 우라늄(DUF6)을 고체 우라늄 산화물로 변환하여 폐기하고 있다.[21] 감손 육불화 우라늄(DUF6) 비축량 전체를 폐기하는 데 1,500만 달러에서 4억 5,000만 달러까지 비용이 소요될 수 있다.[22]

참조

[1] 웹사이트 Uranium Hexafluoride http://www.ibilabs.c[...] 2013-08-08
[2] 논문 The Enthalpy of Formation of Uranium Hexafluoride
[3] 문서 Uranium(VI) fluoride
[4] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2007
[5] 논문 The Low Temperature Heat Capacities, Enthalpies, and Entropies of UF4 and UF6
[6] 논문 Structure of Fluorides. Part XII. Single-Crystal Neutron Diffraction Study of Uranium Hexafluoride at 293 K
[7] 논문 Neutron Powder Structural Studies of UF6, MoF6 and WF6 at 77 K
[8] 논문 The structures of fluorides. I. Deviations from ideal symmetry in the structure of crystalline UF6: a neutron diffraction analysis
[9] 논문 Electron-Diffraction Investigation of the Hexafluorides of Tungsten, Osmium, Iridium, Uranium, Neptunium, and Plutonium https://authors.libr[...] 2020-10-10
[10] 논문 Synthetic methods and reactions. 46. Oxidation of organic compounds with uranium hexafluoride in haloalkane solutions
[11] 논문 The oxidising and fluoride ion acceptor properties of uranium hexafluoride in acetonitrile
[12] 논문 From Molecules to Frameworks: Variable Dimensionality in the UO2(CH3COO)2·2H2O/HF(aq)/Piperazine System. Syntheses, Structures, and Characterization of Zero-Dimensional (C4N2H12)UO2F4·3H2O, One-Dimensional (C4N2H12)2U2F12·H2O, Two-Dimensional (C4N2H12)2(U2O4F5)4·11H2O, and Three-Dimensional (C4N2H12)U2O4F6
[13] 웹사이트 Uranium Hexafluoride: Source: Appendix A of the PEIS (DOE/EIS-0269): Physical Properties https://web.evs.anl.[...] 2022-08-18
[14] 웹사이트 Uranium Enrichment and the Gaseous Diffusion Process http://www.usec.com/[...] USEC Inc 2007-09-24
[15] 웹사이트 Unit converter molar mass calculator https://www.translat[...] ANVICA Software Development 2021-02-01
[16] 웹사이트 How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States? https://web.evs.anl.[...] Argonne National Laboratory
[17] 웹사이트 Depleted UF6 Management Program Documents https://web.evs.anl.[...] 2006-05-17
[18] 웹사이트 What is DUF6? Is it dangerous and what should we do with it? http://www.ieer.org/[...] Institute for Energy and Environmental Research 2007-09-24
[19] 논문 The Sequoyah Corporation Fuels Release and the Church Rock Spill: Unpublicized Nuclear Releases in American Indian Communities 2007
[20] 웹사이트 Have there been accidents involving uranium hexafluoride? http://web.ead.anl.g[...] Argonne National Laboratory
[21] 웹사이트 What is going to happen to the uranium hexafluoride stored in the United States? https://web.evs.anl.[...] Argonne National Laboratory
[22] 웹사이트 Are there any currently-operating disposal facilities that can accept all of the depleted uranium oxide that would be generated from conversion of DOE's depleted UF6 inventory? http://web.evs.anl.g[...] Argonne National Laboratory
[23] 웹인용 Archived copy http://www.ibilabs.c[...] 2013-08-08
[24] 논문 The Enthalpy of Formation of Uranium Hexafluoride


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com