八酸化三ウラン

多くの研究でU ₃ O ₈中のウランの酸化状態について矛盾する結果が示されているが、その吸収スペクトルの研究では、 U ₃ O ₈の各式単位にはU ^{IV原子が2個とU VI}原子が1個含まれており、 U ^IV原子は含まれていないことが判明した。この研究では、 U ^IVとU ^VIのスペクトルの参照として、それぞれ二酸化ウランとアセチルアセトン酸ウラニルが使用された。^{[ 15 ]}

_{U 3} O ₈には 2 個の U ^Vと 1 個の U ^VIが含まれているという分析は、他の研究によっても裏付けられています。^{[ 16 ]}

八酸化三ウランは水素還元により二酸化ウランに還元される。^{[ 13 ] [ 14 ]}

U₃O₈ + 2H₂ → _UO₂ + _2H₂O​​_​​

八酸化三ウランは高温（>800 ℃）で酸素を失って非化学量論的化合物（U ₃ O _{8- z ）を形成するが、常温に戻すと酸素を回復する。} ^{[ 17 ]} 

八酸化三ウランは高圧酸素下でゆっくりと酸化されて三酸化ウランになる。^{[ 17 ]}

U ₃ O ₈ + 1/ ₂ O ₂ → 3 UO ₃

八酸化三ウランは250 ℃でフッ化水素酸によって攻撃され、フッ化ウラニルを生成する：^{[ 18 ]} 

U ₃ O ₈ + 6 HF + 1/2 _O 2 _→ 3 UO ₂ F ₂ + 3 H ₂ O

八酸化三ウランは、塩酸と過酸化水素の溶液によって攻撃され、塩化ウラニルを生成することもある。^{[ 19 ]}

α - _U3O8は、三ウラン八酸化物の最も一般的な多形であり、標準条件下で最も安定です。室温では、格子定数a = 6.72Å、b = 11.97Å、c = 4.15Å、空間群Amm2の斜方擬六方 構造を持ちます。より高い温度 (~350 °C) では、空間群P62mの真の六方構造に相転移します。^{[ 7 ] [ 17 ] [ 20 ]} 

α - _U3O8はウラン原子と酸素原子の層から構成されています。各層は同じUO構造を持ち、酸素架橋が異なる層の対応するウラン原子をつないでいます。各層内では、Uサイトは5つの酸素原子に囲まれています。つまり、各U原子は合計7つの酸素原子と結合しており、Uは五角両錐型の配位幾何構造を持っています。^{[ 7 ]}

β - _U3O8は_、α - _U3O8を 1350 ℃まで加熱し、ゆっくり冷却することによって形成できます。β - U3O8の構造_はα - _U3O8の構造と類似しており、同様_のシート状の配置と類似した格子定数（a =7.07Å、b =11.45Å、c =8.30Å [ c/2 = 4.15Å ] ）_{を有しています。また、空間群}Cmcmの斜方晶系セルを有しています。^{[ 7 ]}

α - _U3O8と同様に、β - _U3O8はウラン原子と酸素原子を含む層状構造を持つが、α-U3O8 とは異なり_、隣接する層_は異なる構造を持ち_{、代わりに、1 層ごとに}U 原子と O 原子の配置が同じである。また、隣接する層の U 原子と O 原子の間には酸素架橋が存在するが、すべての U 原子が五角両錐の幾何構造を持つのではなく、式単位あたり 2 つの U 原子がそれぞれ異なる五角両錐の配位幾何構造を持ち、もう 1 つの U 原子は四角両錐の配位幾何構造を持つ。^{[ 7 ]}

γ - _U3O8は、約200～300  ℃、16,000気圧の圧力下で形成される。^{[ 17 ]}それに関する情報はほとんどない。

_{8.1 GPaを超える圧力では、化学量論比の高い蛍石型構造を持つU 3} O ₈の高圧相が形成される。相転移中、固体の体積は20%以上減少する。高圧相は常温常圧下で安定であり、α -U ₃ O ₈よりも28%密度が高い。^{[ 20 ]}

この相は欠陥の多い立方構造を持つ。その式は UO _{2+ x}であり、x ≈ 0.8 である。^{[ 20 ]}

八酸化三ウランは、核燃料サイクルにおけるウラン濃縮に使用される六フッ化ウランの製造に使用できます。米国で一般的な乾式プロセスでは、八酸化三ウランは焼成によって精製され、その後粉砕されます。米国以外で一般的な湿式プロセスと呼ばれる別のプロセスでは、U ₃ O _8を硝酸に溶解して硝酸ウラニルを生成し、流動床反応器で焼成して三酸化ウランにします。^{[ 22 ] [ 23 ]}

どの方法を使用しても、酸化ウランは水素ガスで還元されて二酸化ウランとなり、次にフッ化水素酸と反応して四フッ化ウランを生成し、さらにフッ素ガスと反応して六フッ化ウランを生成します。これはその後、六フッ化ウラン235と六フッ化ウラン238に分離できます。^{[ 22 ] [ 23 ]}

U ₃ O ₈ + 2 H ₂ → 3 UO ₂ + 2 H ₂ O

UO ₃ + H ₂ → UO ₂ + H ₂ O

UO₂ + ₄ HF → UF₄ ₊ 2 _H₂O

UF ₄ + F ₂ → UF ₆