Brevet FR2051856A1 — publié le 19710409

-1- 2051856 La présente invention a trait à la production de "bioxyde d'uranium pulvérulent et de "bonne aptitude au frittage, plus précisément à la conversion pratiquement complète d'hexafluorure d'uranium en "bioxyde d1 uranium par un processus continu mettant en oeuvre trois lits fluidisés reliés entre eux en cascade. On peut traiter aussi "bien de 1'hexafluorure d'uranium enrichi que de l'hexafluorure d'uranium naturel, et même de l'hexafluorure d'uranium appauvri. Le "bioxyde d'uranium est un combustible recherché pour réacteurs nucléaires en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques, telles que son inertie vis-à-vis des agents réfrigérants, sa tenue dimensionnelle à 11 irradiation et son aptitude à la rétention des gaz de fission . Ayant ces propriétés, le "bioxyde d'uranium convient à l'emploi aussi bien sous forme massive que sous forme dispersée. D'un autre côté il est relativement facile à préparer et à former en éléments compacts voulus et il peut également subir un retraitement chimique après irradiation. Compte tenu de l'emploi c_oissant de combustible nucléaire dans le domaine de la production d'énergie électrique, toute réduction des coûts de préparation apporte un nouveau stimulant au développement de l'emploi du "bioxyde d'uranium comme matériau combustible. L'un des procédés pratiques de production de bioxyde d'uranium est basé sur la conversion d'hexafluorure d'uranium. Un procédé de la sorte,décrit dans le brevet des E.U.A. U0 3 160 471, comprend essentiellement les étc. es suivantes : précipitation aqueuse, filtration, calcination, dessiccation, et réduction. Malheureusement les procédés par voie aqueuse ne permettent pas ordinairement d'obtenir les conditions voulues pour que la poudre de bioxyde d'uraniu^ - ?.it à la fois les caractéristiques voulues de qualité uniforme as de bonne aptitude au frittage. C'est pour cette raison que les procédés à lit fluidisé sont de plus en plus largement utilisés pour la réduction d'hexafluorure d'uranium en bioxyde d'uranium pulvérulent . Un inconvénient des procédés à lits fluidisés n'ayant qu'un ou deux étages pour convertir Uïg en ÏÏOg -tient à ce que le produit fini a une teneur résiduelle en fluor relativement 70 26516 2 2051856 élevée. Or la présence de fluor dans la poudre de bioxyde d'uranium est indésirable parce qu'elle affecte parfois défavorablement l'aptitude au frittage de la poudre, iin outre et bien qu'une parti'e du fluor soit enlevée durant l'opération de frittage, le fluor a une 5 action corrosive sur les éléments des fours -""e frittage et il est haute.nent indésirable dans les éléments combustibles en raison de son agressivité vis-à-vis des gainages métalliques, tfauf dans le cas où la teneur résiduelle en fluor subsistant dans la poudre est extrêmement faible, cet halogène réduit la durée de vie des gai-10 nages dans lesquels le combustible est enchâssé, tinfin, lesdits procédés en phase gazeuse connus de 1'art antérieur aboutissent à des rendements fâcheusement faibles de ré cupération d1 uranium enrichi à l'état de UO^ ; ces procédés sont donc coûteux et sujets à des pertes, ce dernier fait incitant à rechercher un meilleur ren-15 dement de récupération de tout l'uranium présent dans la charge. Le brevet aes E.U.Â. N° 3 179 491 décrit un procédé à une seule ftape, dans lequel le rendement indiqué en uranium est de ô9 à 91 ce qui représente une perte d'environ 10 -/o de l'uranium existant, 20 Ls brevet des ïi.U.Â. N° 3 235 327 décrit un procédé à deux étapes oui est subordonné à l'emploi de volumes relativement élevés d'azote, emploi oui est un facteur critique pour le rendement de ce procédé. Or suivant la présente invention, on a constaté que les 25 inconvénients rappelés ci—dessus des procédés connus pouvaient être évités par l'emploi d'un système à trois lits fluidisés, permettant de produire un bioxyde d'uranium pulvérulent de bonne aptitude au frittage et de qualité supérieure en ayant une teneur résiduelle en fluor très faible, bans ce système, 1'hexaflyorure d'uranium 30 est chargé dans un premier lit fluidisé où il est converti par réaction à température élevée avec vapeur d'eau et hydrogène, en un mélange de solides tels que UO^i^, (J 0gy etc., Le mélange de solides renfermant de petites proportions d'impuretés est transféré à un second lit fluidisé, où le mélange recommence à réagir, mais 35 dans des conditions telles qu'il n'est plus soumis aux effets nuisibles de l'arrivée continue d'hexafluorure d'uranium, comme cela se produit dans le premier lit fluidisé, et est ultérieurement 70 26516 3 2051856 purifié"en présence de vapeur et d'hydrogène. Le mélange résultant, essentiellement composé de UO^F^-, UO^ et U^Og est transféré, pour nouvelle réaction, à un troisième lit fluidisé, où il'est mis en présence de nouvelles quantités de vapeur et d'hydrogène pour 5 - produire un bioxyde d'uranium pulvérulent, de lioxine aptitude au frittage et de qualité sensiblement uniforme, qui a une très faibJe teneur résiduelle en fluor et oui est facile à fritter en produit de forte densité» La .présente invention a principalement pour' but de pré-10 senter un procédé à trois lits fluidisés pour la production de poudre de bioxyde d'uranium à partir d'hexafluorure d'uranium, procédé dans lequel les conditions de conversion de l'hexafluorure sont faciles à contrôler pour produire une poudre UO^ de bonne aptitude au frittage et de qualité uniforme. 15 La présente invention a également pour but de présenter un procédé a trois lits fluidisés pour la production de bioxyde d'uranium, procédé dans lequel des produits intermédiaires séparés comprenant des mélanges de divers composés de l'uranium sont successivement préparés dans des lits fluidisés séparés, dans des 20 conditions faciles à commander, sous des atmosphères de moins en moins polluantes, pour la production de bioxyde d'uranium en poudre, ayant une teneur relativement faible en fluor. Lnfin, l'invention a aussi pour but d'atteindre lesdits objectifs de façon simple et économique. 25 L'invention sera miêtjx comprise à la lecture de la des cription qui suit d'une forme d"exécution du procédé et à l'examen des dessins annexés dont la figure schématique unique représente trois réacteurs à lits fluidisés reliés l'un à l'autre en cascade et permettant- la mise en oeuvre duoit procédé. 30 ïeis qu'ils sont représentés à la figure 1, un premier, un second et un troisième réacteurs à lits fluidisés sont désignés dans leur ensemble par lu, et 14 respectivement, ues réacteurs sont-reliés entre eux en cascade par des conduits, savoir un conduit 16 entre les r..acteurs 10 et 12, et un conduit 18 entre les 35 réacteurs 12 et 14. i.es réacteurs 10, 12 et 14 sont des éléments tubulaires d'axes verticaux et ayant de préférence des parties hautes kO, 22 70 26516 4 2051856 et 24-de diamètre plus grand que des parties ^basses 26, 28 et 30 respectivement. Les parties-basses 26, 28 et 30 sont enfermées dans des éléments chauffants comportant par exemple des résistances ' électriques 32 disposées dans des enceintes 34. Les extrémités 5 supérieures des réacteurs 10, 12 et 14 sont ferméës par des couvercles 36, 38 et 40 respectivement, et les extrémités inférieures par des couvercles 42, 44 et 46, ces couvercles étant montés amo-. vibles (de façon non représantée). Le premier réacteur 10a une entrée 48 permettant d'in-10 troduire de la vapeur et de l'hydrogène préchauffés à l'extrémité inférieure de la partie basse 26. De façon analogue une entrée 50 permet d'introduire de la vapeur et de l'hydrogène préchauffés à l'extrémité inférieure de la partie basse 28 du second réacteur 12 et une entrée 52 permet d'introduire de la vapeur et de l'hydre-15 gène préchauffés a l'extrémité inférieure de la partie basse 30 du troisième réacteur 14. Le premier réacteur 10 est pourvu d'un conduit 54 traversant le couvercle 42 et dont l'extrémité intérieure présente une buse distributrice de gaz 56 permettant d'introduire l'hexafluo-20 rure d'uranium (Ul'g) à la partie basse 26 du réacteur 10. Comme le montre la figure, le conduit 16 part de la partie haute 20 du premier réacteur 10, il est rejoint sur son parcours par un conduit 58 venant de l'extrémité inférieure du réacteur 10 et va ensuite a la partie haute 22 du second réacteur 12. Le con— 25 duit 58 transfère des réactants solides pulvérulents de la partie basse 26 du réacteur 10 au conduit 16. Grâce à cette structure la pression des gaz menant de la partie haute du réacteur 10 constitue un moyen pneumatique permettant de transférer les réactants au second réacteur 12. Le produit solide pulvérulent sortant du second 30 réacteur 12 est transféré par le conduit 18 au troisième réacteur 14. Un cyclone séparateur 60 est disposé dans la partie haute 20 du premier réacteur 10 pour séparer dans les produits de réaction les particules relativement grosses des particules fines qui 35 sont en suspension dans les gaz et qui vont vers le conduit 16. Ces grosses particules arrêfes par le cyclone séparateur sont renvoyées à la partie basse 26 du réacteur par un conduit 62. 26516 -5- 2051856 Dans la partie haute 22 du second réacteur sont disposés des filtres convenables 64 permettant de séparer les produits de réaction solides fins des gaz sortants qui sont évacués du second réacteur 12 par un conduit de sortie 66. De façon analogue, des filtres convenables 68 (analogues aux filtres 64) sont disposés à la même fin dans le troisième réacteur 14 et sont reliés au conduit de sortie 66 qui transfère des gaz tels que HP, HgO et EL, à un laveur de gaz sortants 70 > où la vapeur et le gaz fluorhydrique H3T sont séparées à la sortie 72 et les autres gaz, essentiellement de l'hydrogène., sont évacués par un évent 74. Le premier réacteur a pour effet de provoquer des réactions répondant essentiellement aux équations suivantes : Uî*6 + 2H20 > U02ï"2 + 4H3? (1) 3U0£F2 + 2H20 + H2 > U^Og + 6EF (2) A cette fin l'hexafluorure d'uranium gazeux est introduit dans le premier réacteur par la buse 56 pour réagir avec des quantités contrôlées préchauffées d'hydrogène et de vapeur introduites par un conduit 48. Pour déclencher et entretenir ces réactions, un lit de départ 76 constitué par un mélange de particules de fluorure d'uranyle et d'oxydes d'ouranium est supporté par une plaque perforée distributrice 78, et ces particules une fois fluidiséës atteignent un niveau supérieur voisin de l'extrémité supérieure de la partie basse 26 du réacteur, le volume occupé étant représenté en grisé. La température régnant dans la partie basse 26 est maintenue dans un intervalle allant d'environ 475°G à environ 600°C afin d'obtenir en fin de processus une poudre active U02 de bonne aptitude au frittage. •L'intervalle optimal de température est de 535°C à 550'G. Les produits de réaction sont constitués par un-mélange de TJ02F2, de U^Og, de gaz fluorhydrique H3? et le cas échéant de U02, U0^ et UF^, ces derniers composés étant en petites proportions, sans-compter vapeur et hydrogène. Pour chaque mole d'hexafluorure d'uranium introduite dans le premier réacteur 10, on utilise approximativement de 2 à 8 moles de vapeur et de 1 à 8 moles d'hydrogène, les proportions préférées étant de 3 à 6 moles de vapeur et de 2 à 5 moles d'hydrogène.' La vapeur et l'hydrogène sont intro- 70 26516 -6- 2051856 duits dans le réacteur à une température d'environ 550°C. Une petite partie des produits de réaction solides ayant un diamètre de 40 microns au plus, est transportée hors du réacteur par les gaz sortants s'échappant au sommet du réac-5 teur 10 par le conduit lô^^our aller au second réacteur 12. Oetcè technique d'-élufcria/ _?ar fluide limite dans le lit l'accumulation de fines particules en réduisant au minimum les difficultés pouvant éventuellement résulter de cheminements directs et d'agglomérations. Un courant permanent de produits 10 de réaction solides précipite du lit fluidisé et sort du premier réacteur 10 par l'extrémité inférieure du conduit 58 sous forme de particules dont le diamètre s'échelonne approximative- . ment de 1C à 1 000 microns. A la partie haute 20 du premier réacteur 10 un mélange de vapeur, d'hydrogène et de gaz fluor-15 hydrique (HE), accompagné d'une partie des particules relativement fines des produits de réaction, sort du réacteur 10 par le conduit 16. Le second réacteur 12 reçoit les produits de réaction venant du premier réacteur 10 par le conduit 16. Ces produits 20 peuvent être transportés par voie pneumatique comme le montre l'emploi des gaz sortant du premier réacteur. Mais on peut aussi faire appel à d'autres moyens •- de transfert, par exemple à des transporteurs mécaniques. Les composés, tels qu'oxyde d'uranium et oxyfluorure d'uranium, venant du premier réacteur 25 10, recommencent à réagir en présence de quantités nouvelles de vapeur et d'hydrogène, en donnant lieu à des réactions supplémentaires qui sont les suivantes : 3U0oF2 + 2Ho0 + H0 \ U,0P + 6SF (3) 4°B + 2H2 , 3Vol + ^2° W 30 U°2Ï2 + H2 f U02 + 2KB1 (5) La température régnante dans la partie "basse 28 du réacteur est maintenue dans l'intervalle de 575 à 650°C. Dans le second réacteur 12 les produits sont presque entièrement convertis en produit fini, savoir en bioxyde d'ura-^ nium (U02). A cette fin pour chaque mole d'uranium dans le mélange de U02F2 et de U^Og on introduit approximativement dans le second réacteur 12 par l'entrée 50, de 4 à 12 moles de vapeur et de 1 à 6 moles d'hydrogène. Les proportions optimales 70 26516 7 2051856 de vapeur et d'hydrogène sont de 6 à 11 moles de vapeur et de 2 à 4 moles d'hdyrogène. À leur entrée dans le réacteur 12, les particules de et de U^Og forment un lit 80 qui s'étend dans toute la partie basse 2b du réacteur, de façon analogue à celle 5 déjà mentionnée pour le premier réacteur 10, et qui est supporté dans son ensemble par une plaque perforée 82. On a dans le second réacteur 12 de meilleures conditions de réaction qui tendent à provoquer la poursuite de celles-ci jusqu'à leur terme, et cela en raison de l'absence de charge de 10 à, la différence de ce qui se produit dans le premier réacteur. Les composés UO^I^ et U^Og réagissent avec la vapeur et avec l'hydrogène pour former du bioxyde d*uranium et du gaz fluorhydrique ainsi que de la vapeur d'eau, en laissant subsister de petites quantités, néanmoins non négligeables, de UO^P^. kes particules 15 de bioxyde d'uranium accompagnées d'une certaine proportion de Précipitent à l'extrémité inférieure du second réacteur 12, et entrent ensuite dans le conduit de sortie 18, par lequel elles sont transférées au troisième réacteur 14. Le gaz fluorhydrique (HP), l'hydrogène et la vapeur d'eau 20 traversent des filtres 64 qui ont pour effet de séparer les produits de réaction solides j après quoi, les gaz sont transférés par le conduit de sortie 66 au laveur de gaz sortants 70. Il doit être entendu que l'on peut aussi utiliser séparément ou conjointement avec le filtre 64, des cyclones séparateurs ou des préci-25 piteurs électrostatiques, à seule fin de faire que le rendement de séparation atteigne la valeur élevée voulue de façon telle qu'à leur entrée dans le conduit 66 les gaz ne renferment pratiquement plus de solides. Le produit du second réacteur 12 est constitué par UO^ en 30 fines particules dont la teneur résiduelle en fluor ne dépasse pas 0,50 fo en poids au plus. Le rapport atomique oxygène/uranium d'environ 2,07 dans ces particules est obtenu par un temps de séjour des solides dans le réacteur allant de 6 à 10 heures, dans un intervalle de température approximatif de 575 à 650°C, l'intervalle 35 optimal étant de 630° à b40°C. Le débit de transit de l'uranium est d'environ 7 moles par heure et par décimètre carré de lit fluidisé. 70 26516 8 2051856 Le troisième réacteur 14 reçoit les produits de réactiofl venant du second réacteur 12 par le conduit 18 ; en présence de nouvelles quantités de vapeur et d'hydrogène, les réactions des équations (4), (5)et (6) se poursuivent à proportions stoéchio-5 . métriques et aboutissent à la production du produit fini voulu, savoir UO^o Ici encore un lit 84 constitué par un mélange de particules de U^Og et de UO^ avec quelques traces de 6S^ SUP~ porté par une plaque distributrice 86 et atteint, une, fois fluidisé, un niveau supérieur voisin de l'extrémité supérieure de la 10 partie basse 30 du réacteur. La température régnant dans la partie basse 30 du réacteur est maintenue dans un intervalle approximatif de 575 à 650°C« L'intervalle préféré est de 630 à 640°C« Pour chaque mole d'uranium renfermée par le mélange de 15. et de U^Og, on introduit par 1 * entrée 52 environ de 2 à 11 moles de vapeur et de 0,5 à 6 moles d'hydrogène. Les proportions préférées de vapeur et d'hydrogène sont de.3 à 8 moles de vapeur et de 1 à 3 moles d'hydrogène. Au fur et à mesure que la réaction progresse, l'hydrogène 20 et la vapear achèvent le processus de défluoration du produit UOjj et les ge,a en résultant, hydrogène, gaz f luorhydrique et vapeur sortent du réacteur 14 en traversant les filtres 68, à partir desquels ils sont conduits au laveur de gaz sortants 70. Le produit sortant du troisième réacteur est constitué 25 par UO^ en fines particules de haute pureté, leur teneur résiduelle en fluor étant au plus de 0,015 $ en poids-. Le UO2 produit par ce procédé à lits fluidisés est constitué par des granulés d'un diamètre allant jusqu*à 1 000 microns, d'une densité apparente d'environ 3 g/cm3 et d'une surface spéci-30 fique BET d'environ 1 à 2 m2/g pour la fraction granulometrique allant de 0,25 à 0,35 mm d'ouverture de mailles. Ces granulés donnent par un simple passage au broyeur à marteaux une poudre de bonne aptitude au frittage d'une densité apparente d'environ 1,25 g/cm3, une surface spécifique BET d'environ 2 à 3 m2/g et une 35 granularité.: moyenne d'environ 0,9 micron, telle qu'elle est mesurée par un analyseur granulométrique de Pisher. On obtient des pastilles de qualité supérieure, dont la densité va jusqu'à environ 96 io de la densité théorique, par battage et pressage sous BAD ORIGfl* 70 26516 -9- 2051856 2 3,5 à 6,3 t/cm avec 0,3 % en poids de lubrifiant et de liant (par exemple un stéarate et un alcool polyviriylique respectivement) et frittage des éléments compactés durant quatre heures à une température de 1 650°C dans l'hydrogène. 5 L'exemple suivant illustrera la présente invention. TXTOiPLE Un système de trois réacteurs à lits fluidisés, tels que celui décrit ci-dessus, s'est avéré capable de produire un bioxyde d'uranium à faible teneur en fluor et de bonne aptitu-0 de au frittage, à des taux de charge de UPg allant jusqu'à 10,9 kg à l'heure, dans des réacteurs de 152 mm de diamètre, (400 kg d'uranium par heure et par dm^). Des fluctuations dans le taux de charge de TJFg ou dans les autres conditions opératoires n'entraînent que de faibles variations de la teneur en 5 fluor de la poudre finie. On a effectué dans les réacteurs des essais pilotes en utilisant la technique à lits fluidisés de la présente invention pour produire de la poudre de bioxyde d'uranium de bonne aptitude au frittage. Les conditions opératoires et les carac-0 téristiques du produit obtenu sont consignées au tableau I. Tableau 1 5 0 5 Essais SW-19 SW-20 SW-21 Premier réacteur : débit de charge de UP (en kg/heure 8,17 10,5 10,9 débit de charge de vapeur " 2,86 2,86 2,86 débit de charge d'hydrogène " 0,25 0,22 0,25 Température du lit(en °C) 550 . 535 550 Temps, de séjour des solides (en h) 4,4. 3,5 3,4 Teneur résiduelle du produit en fluor (% en poids) 8,0 7,7 7,5 Second réacteur : débit de charge de vapeur(en kg/h) 5,80 5,80 5,80 débit de charge d'hydrogène " 0,17 0,17 0,17 Température du lit (en °C) 640 ' 640 630 temps de séjour des solides (en h) 10 7,8 7,6 Teneur résiduelle dunproduit en fluor (en % en poids) 0,24 0,31 0,50 (à suivre) 70 26S16 -10- 2051856 Tableau 1 ( suite") Essais SW-19 sw-20 SW-21 Troisième réacteur : Débit de charge de vapeur (en kg/heure) 5,80 5,80- 5,80 5 Débit de charge d'hydrogène " 0,17 0,1-7 0,17 Température du lit (en °G) 640 640 630 Temps de séjour des solides (en heures) 10 7,8 7,6 Produit fini : - teneur en fluor (% en poids) 0,015 0,011 0,015 10 - teneur en uranium " 87,8 87,8 87,8 - rapport atomique oxygène/uranium 2,07 2,05 2,05 - densité des pastilles de frittage 93,5 93,2 92,1 (e^. % de la densité théorique) 2 * pressé sous 3,5 à 6,3 tonnes/cm et frittées durant 4 heures 15 à 1650°C. La conversion initiale d'hexafluorure d'uranium en composés solides, aboutissant nommément à et U^Og, a été exécutée dans le premier réacteur aux conditions opératoires et notamment à la température ressortant du tableau I. Les composés solides 20 intermédiaires, tels qu'indiqués par les équations (1) et (2), onii . réagi: pour former U02 dans le second réacteur, au:: températures indiquass au tableau I, moyennant l'apport de vaP sur et d'hydrogène. L'influence essentielle sur la densité apiès frittage et sur l'uniformité de qualité du produit fini 25 (U02) en p.lus de l'échelonnement des réactions en trois environnements réactionnels séparés, à des gammes différentes de températures, dépend de la température et du débit de charge de vapeur dans les trois réacteurs, comme le fait ressortir le tableau I. A des fins de comparaison, les conditions réactionnel-30 les et les résultats obtenus par le système à trois réacteurs tels qu'ils sont indiqués au tableau I, sont à rapprocher d'essais faits sur un système à deux réacteurs, et donnés au tableau II ci-après. 70 26516 ii 2051856 Tableau II Essais SW-10B SW-11A SW-12 SW-13 Premier réacteur : Débit de charge de UFg (en kg/h) 10,1 . 6,87 6,87 6,87 Débit de charge de vapeur( " ) 2,88 ■ .2,88 4,35 4,35 Débit de charge d'hydrogèneC ) 0,25 0,-25 0,25 0,25 Température du lit (en°C) 550 550 570 450 Temps" de séjour des solides (en h) 3,5 5,0 6,0 6,0 Teneur en fluor du produit (en % en poids) 6,1 1,3 7,2 Second réacteur : Débit de charge de vapeur(er^fcg/h) 5 ,25 5 5 6,18 Débit de charge d'hydrogène " 0,27 0,27 0,27 0,14- Température du lit (en°C) 64-0 665 665 665 Temps de séjour des solides(en h) 6,0 10 9,0 9,0 Teneur en fluor du produit 0,40 0,08 0,04 0,13 (En % en poids) Le tableau II fait ressortir les fortes teneurs en fluor que donne un système à deux réacteurs, pour des débits de 2q charge de UFg équivalents (SW-10B) ainsi que le débit réduit de transit et les nouvelles conditions requises pour obtenir une teneur relativement faible en fluor (SW-11A, SW-12 et SW-13). Le tableau II indique en outre que la teneur en fluor du produit fini sortant du système à deux réacteurs varie d'environ 0,04 à 0,4-0 % en 25 poids. La teneur.résiduelle en fluor du produit issu de chaque étage du système à deux réacteurs, comme le montre le tableau II se rapproche sensiblement de la teneur résiduelle en fluor du produit sortant des deux premiers réacteurs du système à trois réacteurs, comme l'indique le tableau I. 30 On observera cependant que le produit sortant du troisième réacteur du système àtrois réacteurs a une teneur en fluor de 0,011 à 0,015 pour les trois essais présentés au tableau I, ce qui est inférieur d'un facteur de 3 à 4- à la teneur du meilleur produit fini provenant du système à deux réacteurs. 35 Ce qui précède montre que la poudre de bioxyde d'uranium de bonne aptitude au frittage est facile à produire par le procédé à triple lit fluidisé et que la qualité de la poudre en ce qui concerne cette aptitude est fonction de la température et du débit de charge de vapeur. 70 26516 12 2051856 Il doit être entendu cependant que l'on peut utiliser plus de trois lits fluidisés pour obtenir les résultats indiqués ci-dessus et supérieurs à ceux réalisables par deiix lits fluidisés. Bans le cas de quatre lits fluidisés et où le bioxyde d'uranium 5 sortant du troisième réacteur est traité par de la vapeur et de l'hydrogène dans des proportions sensiblement identiques à celles appliquées au troisième réacteur, et à des températures du même ordre, la teneur en fluor de l'oxyde d'uranium est réduite d'un facteur d'au moins 2 par rapport aux résultats donnés ci-dessus 10 pour un système de réacteurs à trois lits fluidisés, pour arriver au plus haut degré de pureté on peut traiter le bioxyde d'uranium dans un cinquième réacteur avec nouvel apport de vapeur et d'hydrogène. D'un autre coté il n'est pas nécessaire de transférer les 15 'feaz sortants" de l'un quelconque des réacteurs à lit fluidisé à celui immédiatement suivant. Par conséquent tous les réacteurs à lit fluidisé peuvent évacuer leurs "gaz sortants" par un filtre et ensuite par un laveur. En conséquence le procédé de la présente invention com-20 porte trois réacteurs à lits fluidisés accouplés dont le fonctionnement peut être contrôlé plus aisément pour produire une qualité de poudre de UO^ de haute qualité céramique, supérieure à celle que donne un simple réacteur à lit fluidisé ou n'importe quel autre système antérieurement connu de réacteurs à lits fluidisés* 25 La réaction tout entière est conduite en continu pour produire du bioxyde d'uranium (UO^) de qualité supérieure et sensiblement uniforme» Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui n'ont été donnés qu'à titre 30 d'exempleo 70 26516 13 2051856 REVENDICATIONS 1. Procédé de conversion d'hexafluorure d'uranium en bioxyde d'uranium de qualité supérieure, de bonne aptitude au frittage et ayant une très faible teneur résiduelle en fluor, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes : 5 a) on établit et on entretient un contact dans un premier lit fluidisé entre les composants d'un mélange comprenant essentiellement de l'hexafluorure d'uranium, de la vapeur et de l'hydrogène dans des proportions de 1 mole, 2 à 8 moles, et 1 à 8 moles, respectivement, 10 b) on porte le premier lit fluidisé à une température comprise entre environ 4-75°C et environ 600°C pour produire les premiers produits intermédiaires comprenant UO2F2 et U^Og, c) on établit et on entretient un second lit fluidisé constitué par un mélange des premiers produits intermédiaires et 15 de nouvelles quantités de vapeur et d.'hydrogène, dans les proportions d'environ 4- à 12 moles de vapeur et d'environ 1 à 6 moles d'hydrogène par mole d'uranium, d) on porte le second lit fluidisé à une température comprise entre environ 575°C et environ 650°C pour produire des 20 seconds produits intermédiaires, incluant UOg, e) on établit et on entretient un troisième lit fluidisé constitué par un mélange des seconds produits intermédiaires et de nouvelles quantités de vapeur et d'hydrogène, dans les proportions d'environ 2 à 11 moles de vapeur et d'envrion 0,5 à 2 5 6 moles d'hydrogène par. mole d'uranium, f) on porte le troisième lit fluidisé à une température comprise entre environ 5 75°C et environ 650°C pour produire un bioxyde d'uranium, de bonne aptitude au frittage susceptible d'être mis sous forme d'éléments compactés et d'être fritté en 30 pastilles ayant une densité de 90 à 96 %-de la densité théorique et une pureté supérieure à 9 9,9 % d'uranium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les proportions relatives de vapeur et d'hydrogène par mole de UFg sont dans le premier lit fluidisé de 3 à 6 moles 35 et de 2 à 5 moles respectivement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les proportions relatives de vapeur et d'hydrogène 70 26516 -14- 2051856 par mole d'uranium sont dans le second lit fluidisé de 6 à 11 moles et de 2 à 4 moles respectivement. 4-.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les proportions relatives de vapeur et d'hydrogène 5 par mole d'uranium sont dans le troisième lit fluidisé, de 3 à 8 moles et de 1 à 3 moles respectivement. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier lit fluidisé est, en fonctionnement,porté à une température comprise entre 535 0 et 550°C. 10 6.- Procédé seion la revendication 1, caractérisé par le fait que le second lit fluidisé est en fonctionnement porté à une température comprise entre 630 et 640°C. 7«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le troisième lit fluidisé est, en fonctionnement,porté 15 à une température comprise entre 630° et 640°C. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte les épapes suivantes : (a) on établit et on entretient un contact dans un premier lit fluidisé entre les composants d'un mélange gazeux d'envi-20 ron 8,17 à. 10,90 kg/heure de UPg, d'environ 2,86 kg à l'heure de vapsur et d'environ 0,22 à 0,25 kg d'hydrogène à l'heure, (fe) on porte de façon continue le premier lit à une température comprise entre environ 475°C et environ 600°C pour produire des premiers produits intermédiaires dont et U^Og, 25 (c) on établit et on entretient un second lit fluidisé constitué par un mélange des premiers produits intermédiaires provenant de l'étage (b) mis en contact avec de la vapeur et de l'hydrogène, dans des proportions d'environ 5,8 kg à l'heure de vapeur et 0,17 kg à 1'heure d'hydrogène. 30 (d) on porte de façon continue le second lit fluidisé à une température comprise entre environ 575° et environ 650°C pour produire des seconds produits intermédiaires, dont U^Og et UOg, (e) on établit et on entretient un troisième lit fluidisé constitué par un mélange des seconds produits intermédiaires 35 provenant de l'étage (d) en contact avec de la vapeur et de l'hydrogène, dans des proportions d'environ 5,8 kg à l'heure de vapeur et d'environ 0,17 kg à l'heure d'hydrogène, (f) on porte de façon continue le troisième lit fluidisé à une température comprise entre environ 575° et environ 650°0 pour produire de fines particules de ÏÏOg de bonne aptitude au 40 70 26516 -15- 2051856 frittage susceptibles d'être facilement mises sous forme d'éléments compactés et d'être frittés en pastilles ayant une densi-. té atteignant 90 à 96 % de sa valeur théorique et ayant une teneur résiduelle en fluor tombant jusqu'à environ 0,015 %• 5 9«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le produit sortant du troisième réacteur à lit fluidisé est transféré à un quatrième réacteur à lit fluidisé où il est porté à réagir avec de nouvelles quantités de vapeur et d'hydrogène, à une température du même ordre que celle régnant dans le 10 troisième réacteur.