Etapa inițială a ciclului combustibilului nuclear (NFC) este extracția minereului și producerea de concentrat de uraniu, care include principalele etape:
extracția efectivă a minereului care conține uraniu;
îmbogățirea sa mecanică prin îndepărtarea rocii sterile;
măcinarea masei de minereu rezultată;
leșierea uraniului din acesta cu acid sulfuric sau carbonat de sodiu;
obţinerea de concentrat de uraniu prin extracţie din soluţii de uraniu (extracţie, sorbţie sau precipitare selectivă);
uscarea concentratului de uraniu și ambalarea ermetică a acestuia (112).
Extracția minereului de uraniu se realizează în mine și cariere deschise prin metode convenționale și prin leșiere subterană, în care se introduc soluții speciale în zăcământul subteran pentru dizolvarea uraniului.
Toate întreprinderile miniere de uraniu au un impact negativ asupra mediului. Principalele surse de contaminare radioactivă a siturilor miniere sunt carierele, minele, „haldele de decantare” (o zonă special desemnată pentru depozitarea „cozilor” - haldele de rocă după procesul tehnologic de extragere a unei componente utile din minereul de uraniu), depozitele de minereu deschise, haldele. . Poluarea este cauzată de emisiile de gaze radioactive, praf și aerosoli în atmosferă, deversările de apă de mină, scurgerile și degajările accidentale din sistemele de decantare și hidrotransport și utilizarea minereurilor ca materiale de construcție locale (112). În Statele Unite, volumul total de „cozi” reprezintă mai mult de 95% din volumul total al tuturor deșeurilor radioactive în toate etapele producției de arme nucleare și electricitate. Deși pericolul de la un gram de steril este mic în comparație cu majoritatea celorlalte deșeuri radioactive, volumele mari ale acestor deșeuri și absența măsurilor legislative adecvate până în 1980 au condus la o creștere semnificativă a poluării mediului (146).
Figura 26. Cariera de uraniu (145).
Oxidul de uraniu (U 3 O 8) se extrage din minereu prin zdrobirea (purificarea) oxidului de uraniu (U 3 O 8), care are forma unei „torte galbene” – este o pulbere galbenă sau maro, care conține aproximativ 90 % oxid de uraniu.
Materiile prime pentru obținerea combustibilului nuclear diferă în funcție de tipul de reactor nuclear căruia îi este destinat combustibilul. Uraniul îmbogățit este folosit în majoritatea reactoarelor, iar compusul inițial pentru îmbogățirea lui este hexafluorură de uraniu. Uraniul natural conține 0,8% din izotopul 235U. Pentru a reduce dimensiunea reactorului, conținutul de 235U din combustibil este mai întâi crescut la 2,0 sau 2,4%.
Producerea concentratelor chimice de uraniu natural sub formă de octoxid de uraniu (III) U 3 O 8 sau diuranat de sodiu Na 2 U 2 O 7 se realizează în procesul de producere hidrometalurgică. Alegerea tehnologiei este determinată de compoziția chimică a minereului și de specificul întreprinderii. La levigarea cu carbonat, minereul de uraniu zdrobit este tratat cu carbonat de sodiu Na 2 CO 3 pentru a se obtine o solutie de uraniu, din care uraniul este precipitat selectiv sub forma de diuranat de sodiu folosind reactii chimice adecvate. După purificarea ulterioară a produsului, acesta este uscat, iar pulberea galbenă rezultată este ambalată în recipiente sigilate (112).
Un alt tip de concentrat de uraniu - octoxid de uraniu (III) U 3 O 8 după uscare este o pulbere neagră și este, de asemenea, ambalat în recipiente sigilate.
Concentratul de uraniu obținut în prima etapă a ciclului combustibilului nuclear intră în procesul chimic, unde loturile de concentrat sunt mediate și purificate de impurități. Înainte de a efectua procesul de îmbogățire izotopică, este necesar să se efectueze operația de purificare suplimentară a uraniului pentru a-l transforma într-un material nuclear-pur (o astfel de operație se numește rafinare). O atenție deosebită este acordată epurării uraniului din bor, cadmiu, hafniu, care sunt elemente absorbante de neutroni, precum și din elementele pământurilor rare (gadoliniu, europiu și samariu). Din punct de vedere tehnologic, rafinarea constă în extracția purificarea uraniului cu tributil fosfat după dizolvarea concentratului de uraniu în acid azotic (143).
Produsul final al procesului chimic este tetrafluorura de uraniu, care este trimisă pentru conversie. În prezent, hexafluorura de uraniu, din punct de vedere al proprietăților, este compusul chimic cel mai potrivit pentru îmbogățirea izotopică folosind tehnologiile dezvoltate. Include producerea de fluor pur, măcinarea tetrafluorurii (UF4) sau a oxidului de uraniu într-o stare de pulbere, urmată de arderea acestuia într-o torță cu fluor. Apoi hexafluorura de uraniu (UF 6) este filtrată și condensată într-un sistem de capcane reci. Hexafluorura de uraniu este îmbogățită în izotopul de uraniu-235.
Întreprinderile de îmbogățire a uraniului sunt incluse în TVEL Fuel Company, care reunește toate întreprinderile și organizațiile, într-un fel sau altul legate de producția de combustibil nuclear (45).
Patru întreprinderi sunt direct implicate în îmbogățirea uraniului:
Uzina chimică de electroliză Angarsk (Angarsk, regiunea Irkutsk)
Asociația de producție „Uzina electrochimică”
(Zelenogorsk, Teritoriul Krasnoyarsk)
Uzina electrochimică Ural (Novouralsk, Regiunea Sverdlovsk)
Combinat chimic siberian (Seversk, Regiunea Tomsk).
Capacitățile lor de producție permit Rusiei, reprezentată de Rosatom, să ocupe 40% din piața mondială a serviciilor de îmbogățire a uraniului și să planifice creșterea acestei cote.
Rusia are cea mai avansată tehnologie de îmbogățire a uraniului - centrifuga cu gaz. În interiorul centrifugei rotative, moleculele mai grele care conțin atomi de U-238 se deplasează de preferință spre exteriorul cilindrului, în timp ce moleculele mai ușoare care conțin U-235 rămân mai aproape de axa centrală. Gazul din acest cilindru începe apoi să circule de jos în sus, propulsând uraniul sărăcit, care este mai aproape de peretele exterior, spre sus, iar gazul îmbogățit cu U-235 din centru spre jos. Cele două fluxuri, unul îmbogățit și unul sărac, pot fi apoi scoase din centrifugă și separate în „cascade” de difuzie gazoasă (144).
Pulberea de dioxid de uraniu este fabricată din hexafluorură de uraniu îmbogățită. UF 6 îmbogățit în U-235 ajunge la fabrică în containere de oțel de 2,5 tone. UO 2 F 2 se obţine din acesta prin hidroliză, care este apoi tratată cu hidroxid de amoniu. Diuranatul de amoniu precipitat este filtrat și calcinat pentru a da dioxid de uraniu UO2 care este presat și sinterizat în pelete ceramice mici. Nomenclatura tabletelor (în funcție de dimensiune și îmbogățire) este de peste 40 de soiuri. Acestea sunt completate într-un lot cu o verificare a conformității cu cerințele tehnice.
Peleții se pun în tuburi din aliaj de zirconiu (zircaloy) și se obțin bare de combustibil - elemente de combustibil (bare de combustibil) (Fig. 27), care sunt combinate cu aproximativ 200 de bucăți în ansambluri de combustibil finite gata de utilizare la centralele nucleare.
Figura 27. Vedere generală a anumitor tipuri de TVEL-uri (147).
Tehnologii similare sunt utilizate pentru producerea de pelete de uraniu-erbiu pentru ansamblurile de combustibil ale reactoarelor RBMK, precum și pentru producerea de pelete de uraniu-gadoliniu pentru ansamblurile de combustibil cu un absorbant ardebil al reactoarelor. Combustibilul uraniu-gadoliniu a făcut posibilă îmbunătățirea siguranței reactoarelor nucleare și creșterea ciclului combustibilului acestora (până la 4 ani pentru VVER-1000 și până la 5 ani pentru VVER-440).
Figura 28. Ansamblu combustibil (148).
Combustibilul pentru un reactor de tip VVER este un pachet de bare de combustibil cu placaje din aliaj de zirconiu și pelete de dioxid de uraniu închise în ele. Ansamblul combustibil (FA) pentru reactoarele VVER are o secțiune transversală hexagonală (Fig. 28). Pe lângă tije de combustibil, elementele acesteia sunt capul, tija, grilele distanțiere și, în unele cazuri, capacul.
Capul este proiectat pentru cuplare în timpul încărcării și descărcării, iar tija asigură instalarea ansamblurilor de combustibil în reactor și organizează un traseu pentru alimentarea unui lichid de răcire care răcește elementele combustibile. Ansamblurile de combustibil VVER-440 constau din 126 de bare de combustibil. Ansamblul combustibil pentru reactorul VVER-1000 are 311-312 bare de combustibil. Există diverse modificări de combustibil pentru reactoarele de acest tip, concepute pentru cicluri de combustibil de trei, patru și cinci ani.
Una dintre modalitățile de a îmbunătăți performanța unui reactor VVER este trecerea la combustibilul cermet, de exemplu. crearea unui element de combustibil placat pe bază de combustibil cermet cu o structură de matrice.
Combustibil Cermet - pelete de dioxid de uraniu (pana la 70% UO2 in volum) situate intr-o matrice metalica, de obicei realizate dintr-un aliaj pe baza de zirconiu. Un astfel de combustibil se caracterizează prin absența contactelor directe între particulele de combustibil datorită distribuției lor uniforme în matricea metalică. Acest lucru se realizează prin utilizarea particulelor de combustibil sferice, preacoperite cu un material matrice, care sunt presate în miezuri (143).
Pe lângă schema de mai sus pentru producția de combustibil de uraniu - din mină prin îmbogățirea minoră a elementelor de combustibil - în ultimul deceniu, combustibilul pentru reactoare a fost fabricat din plutoniu foarte îmbogățit pentru arme prin diluarea acestuia.
Rusia a moștenit de la URSS 25.000 până la 30.000 de focoase nucleare tactice și strategice. În conformitate cu acordurile internaționale privind reducerea armelor nucleare strategice și tactice, țara trebuie să demonteze 16-18 mii de focoase nucleare. Demontarea focoaselor eliberează sute de tone de uraniu foarte îmbogățit (HEU) și zeci de tone de plutoniu. La începutul secolului al XXI-lea, rezervele de HEU din Rusia erau estimate la 900 de tone.
Dezmembrarea armelor nucleare se realizează în aceleași fabrici în care au fost create. Ca urmare a demontării, un pelet de material nuclear, așa-numita „groapă” (metalic uraniu într-o carcasă de metal refractar), este îndepărtată din focos. În Tomsk-7, uraniul metalic este transformat în așchii, care sunt trimise la Combinatul Electrochimic Ural. Acolo, uraniul metalic puternic îmbogățit este transformat în UF 6 . La stația de amestec, 235 UF 6 curg prin prima conductă. Diluarea se efectuează nu cu uraniu natural-238, ci cu uraniu ușor îmbogățit (UF 6 cu 1,5% îmbogățire în uraniu-235 trece prin a doua țeavă). Ca urmare, la ieșirea din a treia conductă există UF 6 îmbogățit până la 4 - 5% - o îmbogățire tipică pentru combustibilul reactoarelor centralelor nucleare. Hexafluorura este apoi transformată în mod obișnuit în dioxid de uraniu (144).
Pentru a dilua un kilogram de uraniu foarte îmbogățit, aveți nevoie de aproximativ 300 kg de uraniu natural. Un kilogram de uraniu foarte îmbogățit produce aproximativ 30 kg de uraniu slab îmbogățit. Pe parcursul a 6 ani, 125 de tone de uraniu rusesc puternic îmbogățit au fost diluate, ceea ce echivalează cu aproximativ 5.000 de focoase. Din 1999, au început să proceseze 30 de tone pe an. În 20 de ani, se preconizează procesarea a 500 de tone de uraniu extras din armele rusești.
În prezent, din cauza epuizării rezervelor de uraniu-235 (atât minereu, cât și stocare), plutoniul-239 atrage din ce în ce mai multă atenție ca bază a combustibilului viitorului reactor, deoarece un gram de plutoniu este echivalent cu 100 de grame de uraniu extras din SNF. , 1500-3000 de metri cubi de gaze naturale, 2-4 tone de cărbune sau o tonă de petrol. În același timp, plutoniul este un material radioactiv periculos care poate fi folosit și pentru a crea arme nucleare. Prin urmare, acumularea sa nu este doar risipitoare, ci și periculoasă. Problema gestionării plutoniului face parte din procesul general de dezarmare nucleară, în timpul căruia cantități semnificative de materiale fisionabile de calitate pentru arme - uraniu și plutoniu foarte îmbogățite - sunt eliberate în Rusia și Statele Unite.
Dioxidul de plutoniu, un amestec de carburi de plutoniu cu carburi de uraniu și aliaje de plutoniu cu metale sunt de obicei utilizate pentru prepararea combustibilului nuclear. Cu toate acestea, mai des se folosește ca amestec cu uraniu natural sau cu uraniu ușor îmbogățit cu 235U (așa-numitul combustibil de oxizi mixt sau combustibil MOX).
Oxizi mixti (MOX) - combustibil pentru reactor format dintr-un amestec de oxizi de uraniu si plutoniu. MOX este utilizat pentru regenerarea combustibilului uzat reprocesat (după separarea deșeurilor) în reactoare nucleare lente (regenerare termică) și ca combustibil pentru reactoarele de reproducere rapidă (144).
Plutoniul potrivit pentru utilizarea în reactoare de putere poate fi obținut prin reprocesarea combustibilului nuclear uzat sau din arme nucleare.
Cantitatea totală de plutoniu stocată în lume la începutul secolului al XXI-lea sub diferite forme este estimată la 1239 de tone, din care două treimi este în combustibil nuclear uzat de la centralele nucleare. Peste 120.000 de tone de SNF sunt deja în depozit, iar până în 2020 vor fi 450.000 de tone.
Cea mai acceptabilă formă chimică de plutoniu atunci când este utilizată ca combustibil pentru reactoare de putere este dioxidul de plutoniu PuO2 amestecat cu dioxidul de uraniu natural UO2.
Combustibilul cu oxizi amestecați este utilizat în mod obișnuit în două tipuri de reactoare - reactoare cu neutroni rapidi (FN) și reactoare cu apă ușoară (LWR). De obicei, MOX cu un conținut de plutoniu de 5 până la 8% este utilizat în reactoare cu apă sub presiune și în reactoare cu apă fierbinte.
Peletele MOX pot fi produse prin amestecarea mecanică a pulberilor inițiale de dioxizi de uraniu și plutoniu cu formarea „amestecului de bază” UO 2 -PuO 2 . Conţinutul de plutoniu al amestecului este apoi ajustat pentru utilizare în reactor prin adăugarea de UO2. Această tehnologie oferă o structură omogenă a tabletelor cu densitate crescută. Pulberea este apoi presată și sinterizată pentru a forma pelete care sunt presate în barele de combustibil (143, 144).
Este posibil să se proceseze plutoniul de calitate pentru arme prin metodele chimiei „apoase”, care sunt bine dezvoltate la plantele producătoare de plutoniu - dizolvarea plutoniului metalic în acizi (un amestec de HNO 3 + HF sau un amestec de HNO 3 + HCOOH sau HCl) cu purificarea ulterioară a plutoniului sub formă de soluție de acid azotic. Din nitrat purificat, PuO2 poate fi obținut prin precipitare cu oxalat sau oxid mixt (U, Pu)O2 prin co-precipitarea uranatului și plutonatului de amoniu în prezența agenților tensioactivi sau prin denitrare cu plasmă. Această tehnologie produce granule cu puțin praf. La presarea tabletelor, se folosește un liant uscat - stearat de zinc, care poate îmbunătăți semnificativ procesul tehnologic și poate îmbunătăți calitatea tabletelor. Metodele de apă se disting prin mai multe etape și durata ciclului tehnologic, precum și prin greutatea designului hardware. Agresivitatea ridicată a soluțiilor impune restricții severe asupra materialelor structurale. Principala problemă a tehnologiilor apei a fost și rămâne formarea unor cantități uriașe de deșeuri radioactive cu viață lungă extrem de toxice în timpul procesării.
Metodele mai avansate de procesare a plutoniului metalic de calitate pentru arme în compuși adecvați pentru fabricarea componentelor de combustibil pentru reactoare rapide sunt „neapoase” - tehnologii pirochimice și piroelectrochimice.
Metoda pirochimică - hidrogenarea plutoniului metalic urmată de oxidare la PuO 2 într-un reactor; piroelectrochimic - dizolvarea plutoniului metalic într-o topitură de clorură (NaCl + KCl) urmată de cristalizarea prin precipitare a PuO 2 într-o celulă.
Esența tehnologiei este reducerea numărului de operațiuni și a nivelului de impact asupra mediului. Acest lucru se realizează prin introducerea de plutoniu metalic în mediul de sare topită, unde se dizolvă și se obține o compoziție finită pentru umplerea barelor de combustibil. Minimizarea impactului asupra mediului are loc în două direcții: în sarea topită, componentele acesteia interacționează cu formarea de complexe. Acest lucru reduce nivelul de formare a aerosolilor de 1000 de ori; oxizii cristalini utilizați la producerea combustibilului MOX recuperează aerosolii de 15.000 de ori mai puțin decât pulberile obținute prin schema umedă. Aceasta înseamnă că barierele de protecție sunt mai ieftine și mai fiabile (156).
Cu o eficiență ridicată a producției, au un impact negativ minim asupra mediului. Prelucrarea pirochimică a plutoniului generează de mii de ori mai puține deșeuri radioactive decât tehnologiile cu apă. În plus, tehnologiile pirochimice sunt mai transparente în ceea ce privește controlul asupra demontării irevocabile a excesului de arme nucleare și controlul asupra neproliferării armelor nucleare.
Problemele de siguranță și protecția muncii atunci când se lucrează cu MOX sunt mai semnificative decât în cazul combustibilului cu uraniu. Izotopii de plutoniu diferă semnificativ în proprietățile lor nucleare de izotopii de uraniu. Aceste diferențe conduc la următoarele implicații de siguranță pentru un reactor MOX (156):
Criticitate crescută - Riscul asociat cu criticitatea în manipularea și producerea plutoniului este mult mai mare decât în cazul uraniului.
Reducerea capacității de absorbție a tijelor de control (aceste tije absorb excesul de neutroni, prevenind o reacție în lanț de evadare) a reactoarelor cu apă ușoară. Acest lucru se datorează faptului că MOX absoarbe neutronii cu energie joasă (neutroni lenți) relativ bine, astfel încât energia medie a neutronilor este mai mare, iar tijele de control absorb neutronii rapidi mai rău decât cei lenți. Din același motiv, capacitatea de absorbție a borului adăugat la lichidul de răcire al unui reactor cu apă sub presiune (și, de asemenea, în situații de urgență, a unui reactor cu apă clocotită) scade, din acest motiv, este inacceptabilă amplasarea ansamblurilor de combustibil MOX în imediata apropiere a tije de control În principal din această cauză, mai mult de o treime din combustibilul de uraniu încărcat în reactor nu poate fi înlocuit cu MOX. Când se utilizează MOX, un reactor termic este mai puțin stabil, este mai dificil să-l oprească. perioada de până la jumătate este redusă la jumătate, ceea ce nu este proiectat pentru sistemele standard de control al reactoarelor de tip VVER.
Creșterea negativității unor coeficienți de reactivitate la îmbogățirea scăzută cu plutoniu: coeficientul de reactivitate descrie modificarea vitezei de reacție de fisiune (și, prin urmare, a puterii) ca urmare a diferitelor modificări ale situației din miez, cum ar fi apariția golurilor în lichidul de răcire , modificări ale temperaturii moderatorului (apei), temperaturii combustibilului etc.
Putere Peak Boost. Datorită absorbției intense a neutronilor lenți de către plutoniu, există o tendință de distribuție neuniformă a puterii în miez, cu un maxim la interfața dintre UO 2 și MOX, și mai ales la interfața dintre apă și combustibil MOX. Pentru a atenua acest efect, sunt utilizate configurații speciale ale miezului cu niveluri de îmbogățire care variază progresiv în mod special selectate în cadrul ansamblului de combustibil. Acest lucru complică foarte mult fabricarea barelor de combustibil și integrarea lor în ansamblu; dacă se face o greșeală, există pericolul unui accident.
Reducerea fracției de neutroni întârziați. Unii dintre neutroni sunt emiși imediat în timpul dezintegrarii nucleului (există apoi în medie pentru încă o microsecundă), iar unii sunt emiși din nucleele rezultate din fisiunea nucleară cu o întârziere de la zecimi de secundă la zeci de secunde. Deși proporția de neutroni întârziați este mică (0,7% sau mai puțin), controlul cursului reacției în lanț prin deplasarea tijelor de control, care nu se pot mișca foarte repede, este posibil doar datorită acestor neutroni întârziați. Pentru 239Pu, fracția de neutroni întârziați este de aproximativ trei ori mai mică decât pentru 235U, ceea ce complică problema de control (mai ales la concentrații mari de 239Pu).
Accelerarea uzurii materialelor reactoarelor. Deoarece, așa cum sa menționat mai sus, utilizarea MOX duce la o creștere a energiei medii a neutronilor, care la rândul său „accelerează procesele de distrugere prin radiație a materialelor reactoarelor de către neutroni. Ca urmare, durata de viață a pieselor reactorului este redusă, ceea ce, în anumite condiții, poate crea un risc de accident.”
La utilizarea MOX, cantitatea de plutoniu din miez crește, consecințele radiologice sunt mai periculoase. Este suficient să menționăm că pericolul de radiații cauzat de combustibilul MOX proaspăt este mult mai mare decât cel de la combustibilul proaspăt de uraniu. În mod similar, combustibilul uzat MOX este mult mai periculos decât combustibilul uzat cu uraniu (datorită conținutului crescut de plutoniu și alte elemente transuraniu)
Niveluri mai ridicate de eliberare de căldură și radiații neutronice duc la o creștere a numărului de dificultăți în transportul, depozitarea și utilizarea combustibilului MOX.
Tehnologiile asociate cu eliminarea finală a acestui material nu au fost dezvoltate, existând doar o variantă de imobilizare a plutoniului (amestecare cu deșeuri de mare activitate și sticlă/ceramică lichidă). Eliminarea finală a plutoniului provoacă dificultăți asociate cu eliberarea mai mare de căldură, radiația neutronică și criticitatea. Datorită conținutului crescut de plutoniu și alte elemente transuranice, eliminarea MOX este mult mai dificilă, periculoasă și mai costisitoare decât eliminarea SNF tradițională (156).
Este adevărat, zici tu, nimeni nu are nevoie de uraniu natural? Să ne uităm la consum.
În prezent, următoarele tipuri de uraniu îmbogățit sunt solicitate în lume:
- 1. Uraniu natural (0,712%). Reactoare cu apă grea (PHWR) precum CANDU
- 2. Uraniu slab îmbogățit (2-3%, 4-5%). Reactoare apă-grafit-zirconiu, reactoare apă-apă-zirconiu, reactoare VVER, PWR, RBMK
- 3. Uraniu moderat îmbogățit (15-25%), reactoare rapide, reactoare de transport (spărgătoare de gheață, FNPP) centrale nucleare
- 4. Uraniu foarte îmbogățit (>50%), TRNPP-uri (submarine), reactoare de cercetare.
Uraniul natural trece doar pe primul punct. Dacă presupunem că în lumea noastră consumatorii de uraniu sunt doar reactoare comerciale, atunci PHWR-ul acestora este mai mic de 10%. Și dacă numărăm toate celelalte (transport, cercetare), atunci... pe scurt, uraniul natural nu este nici la sat, nici la oraș. Aceasta înseamnă că aproape orice consumator necesită o creștere a procentului de izotop de lumină într-un amestec de 235-238. În plus, uraniul este folosit nu numai în energia nucleară, ci și în producția de armuri, muniții și altceva. Și acolo este mai bine să aveți uraniu sărăcit, care în principiu necesită aceleași procese, doar invers.
Va fi un articol despre metodele de îmbogățire.
Ca materie primă pentru îmbogățire nu se folosește uraniu metalic pur, ci hexafluorură de uraniu UF 6 , care, prin combinarea proprietăților, este compusul chimic cel mai potrivit pentru îmbogățirea izotopică. Pentru chimiști, observăm că fluorurarea uraniului are loc într-un reactor de plasmă vertical.
În ciuda abundenței metodelor de îmbogățire, astăzi doar două dintre ele sunt utilizate la scară industrială - difuzie gazoasă și centrifuge. În ambele cazuri se utilizează gaz - UF 6.
Mai aproape de cazul separării izotopilor. Pentru orice metodă, eficiența separării izotopilor este caracterizată de factorul de separare α - raportul dintre fracția izotopului „ușor” din „produs” și fracția sa din amestecul primar.
Pentru majoritatea metodelor, α este doar puțin mai mare decât unitatea; prin urmare, pentru a obține o concentrație izotopică ridicată, o singură operație de separare a izotopilor trebuie repetată de mai multe ori (cascade). De exemplu, pentru metoda difuziei gazelor α=1,00429, pentru centrifuge valoarea depinde puternic de viteza circumferenţială - la 250m/s α=1,026, la 600m/s α=1,233. Doar cu separarea electromagnetică α este 10-1000 pentru 1 ciclu de separare. Un tabel comparativ pentru mai mulți parametri va fi la sfârșit.
Întreaga cascadă de mașini de îmbogățire este întotdeauna împărțită în pași. În prima etapă a cascadei de separare, fluxul amestecului inițial este împărțit în două fluxuri: epuizat (scos din cascadă) și îmbogățit. Îmbogățit este alimentat la a 2-a etapă. În a doua etapă, fluxul odată îmbogățit este re-separat:
fluxul îmbogățit al treptei a 2-a intră în treapta a 3-a, iar fluxul său epuizat revine la cel precedent (1) etc. Din ultima etapă a cascadei, este selectat un produs finit cu concentrația necesară a unui anumit izotop.
Voi vorbi pe scurt despre principalele metode de separare care au fost folosite vreodată în lume.
separare electromagnetică
Folosind această metodă, este posibilă separarea componentelor unui amestec într-un câmp magnetic și cu puritate ridicată. Separarea electromagnetică este din punct de vedere istoric prima metodă stăpânită pentru separarea izotopilor de uraniu.
Deoarece separarea poate fi efectuată cu ioni de uraniu, conversia uraniului în UF 6 nu este, în principiu, necesară. Această metodă oferă o puritate ridicată, dar un randament scăzut la un cost energetic ridicat. Substanța ai cărei izotopi urmează să fie separați se pune în creuzetul sursei de ioni, se evaporă și se ionizează. Ionii sunt scoși din camera de ionizare printr-un câmp electric puternic. Fasciculul ionic intră în camera de separare în vid într-un câmp magnetic H direcționat perpendicular pe mișcarea ionului. Ca rezultat, ionii se deplasează de-a lungul cercurilor lor cu raze de curbură diferite (în funcție de masă). Este suficient să ne uităm la imagine și să ne amintim lecțiile de la școală, unde ne-am gândit cu toții la raza pe care ar zbura un electron sau un proton într-un câmp magnetic.
Diagrama care prezintă principiul separării electromagnetice.
Avantajul metodei este utilizarea unei tehnologii relativ simple (calutroni: CAL ifornia U universitate).
A fost folosit pentru îmbogățirea uraniului la uzina Y-12 (SUA), a avut 5184 de camere de separare - „calutroni” și a făcut posibilă pentru prima dată obținerea de cantități kilograme de 235U de îmbogățire ridicată - 80% sau mai mare.
În proiectul Manhattan, calutonii au fost folosiți după difuzia termică - alfa-calutronii au primit 7% materii prime (planta Y-12) și au fost îmbogățiți cu până la 15%. Uraniu de calitate pentru arme (până la 90%) a fost produs pe beta-calutroni la uzina Y-12. Calutronii alfa și beta nu au nimic de-a face cu particulele alfa și beta, sunt doar două „linii” de calutroni, unul pentru pre-îmbogățire, celălalt pentru îmbogățirea finală.
Metoda vă permite să separați orice combinație de izotopi, are un grad foarte mare de separare. Două treceri sunt suficiente pentru îmbogățirea cu peste 80% dintr-un material sărac cu un conținut inițial mai mic de 1%. Productivitatea este determinată de valoarea curentului ionic și eficiența de captare a ionilor - până la câteva grame de izotopi pe zi (total pentru toți izotopii).
Unul dintre atelierele de separare electromagnetică din Oak Ridge (SUA)
Calutron alfa gigant din aceeași plantă
Metode de difuzie
Pentru îmbogățirea inițială au fost utilizate metode de difuzie. Alături de metoda electromagnetică – istoric una dintre primele. Metoda de difuzie este de obicei înțeleasă ca difuzie de gaz - atunci când hexafluorura de uraniu este încălzită la o anumită temperatură și trecută printr-o "sită" - un filtru cu un design special cu găuri de o anumită dimensiune.
Dacă un gaz format din două tipuri de molecule (în cazul nostru, doi izotopi) este trecut printr-o gaură mică sau printr-o rețea formată dintr-un număr mare de găuri mici, atunci se dovedește că moleculele de gaz mai ușoare trec în număr mai mare decât cele grele. cele. Este semnificativ de remarcat faptul că acest fenomen are loc numai atunci când moleculele trec prin gaură fără a se ciocni în ea, ... adică, atunci când calea liberă medie a moleculei este mai mare decât diametrul găurii. În consecință, gazul care trece prin grile se dovedește a fi epuizat în molecule ușoare. În practică, totuși, are loc întotdeauna o scurgere înapoi a gazului prin rețea, drept urmare, în realitate, creșterea concentrației izotopului de lumină (îmbogățire) se dovedește a fi ceva mai mică.
Punctul cheie aici este expresia despre dimensiunea găurilor. Inițial, grilele au fost făcute mecanic, ca și acum - nimeni nu știe. Mai mult, materialul trebuie să funcționeze la temperaturi ridicate, iar orificiile în sine nu trebuie înfundate, dimensiunea lor nu trebuie să se modifice din cauza coroziunii etc. Tehnologiile de fabricare a barierelor de difuzie sunt încă clasificate - același know-how ca la centrifuge.
Mai multe sub spoiler, din același reportaj.
„Despre stadiul cercetării și lucrărilor practice ale Laboratorului nr. 2 pentru producerea uraniului-235 prin metoda difuziei”
Îmbogățirea este cu atât mai mare, cu atât căderea de presiune pe rețea este mai mare. Căderea de presiune este de obicei creată de un compresor (pompă) care deplasează gazul între grile. Un astfel de sistem, format din grile și un compresor care mișcă gazul, este o etapă de separare.
Folosim hexafluorura de uraniu ca gaz. Este o sare cu o presiune de vapori destul de mare la temperatura camerei. În ceea ce privește grilele, acestea trebuie să aibă un diametru al găurii mai mic decât calea liberă medie a moleculelor de hexafluorură de uraniu. Acesta din urmă, după cum se știe, este invers proporțional cu presiunea gazului. La presiunea atmosferică, calea liberă medie a moleculelor este de aproximativ 1/10.000 mm. Prin urmare, dacă am putea face o plasă fină cu găuri mai mici de 1/10.000 mm, am putea lucra cu gaz la presiunea atmosferică.
În prezent, am învățat cum să facem ochiuri cu găuri de aproximativ 5/1000 mm, adică. de 50 de ori mai mare decât cea medie a moleculelor la presiunea atmosferică. Prin urmare, presiunea gazului la care va avea loc separarea izotopilor pe astfel de rețele trebuie să fie mai mică de 1/50 din presiunea atmosferică. În practică, ne așteptăm să lucrăm la o presiune de aproximativ 0,01 atmosfere, adică în condiții bune de vid. Îmbogățirea cu gaze multiple într-un proces de funcționare continuă poate fi realizată folosind o instalație în cascadă constând dintr-un număr mare de etape conectate în serie. Calculul arată că pentru a obține un produs îmbogățit la o concentrație de 90% într-un izotop ușor (o astfel de concentrație este suficientă pentru a obține un exploziv), aproximativ 2000 de astfel de trepte trebuie conectate în cascadă. În mașina proiectată și fabricată parțial de noi, este de așteptat să producă 75-100 g de uraniu-235 pe zi. Instalarea va consta din aproximativ 80-100 de „coloane”, fiecare dintre ele va conține 20-25 de pași. Suprafața totală a grilelor (aria grilelor determină performanța întregii instalații) va fi de aproximativ 8000 m 2 . Puterea totală consumată de compresoare va fi de 20.000 kW.
În plus, un vid bun, care necesită o capacitate suficient de mare a echipamentului compresor și prezența unei cantități mari de echipamente de control al etanșeității (care, în principiu, nu este o problemă în lumea modernă, dar articolul era despre post -perioada de razboi in care era nevoie de tot, imediat si rapid).
A fost folosit ca una dintre primele etape de îmbogățire. În proiectul Manhattan, uzina K-25 a îmbogățit uraniu de la 0,86% la 7%, apoi materia primă a mers la calutroni. În URSS - uzina îndelungată de suferință D-1, precum și fabricile D-2 și D-3 care au urmat-o și așa mai departe.
De asemenea, metoda de separare „difuzie” este uneori înțeleasă ca difuzie lichidă - de asemenea, numai în fază lichidă. Principiul fizic este că moleculele mai ușoare se adună într-o regiune mai fierbinte. De obicei, coloana de separare constă din două țevi dispuse coaxial, care sunt menținute la temperaturi diferite. Amestecul de separat se introduce intre ele. Diferența de temperatură ΔT duce la apariția fluxurilor verticale convective, iar între suprafețele conductelor se creează un flux de difuzie a izotopilor, ceea ce duce la apariția unei diferențe de concentrație a izotopilor în secțiunea transversală a coloanei. Ca rezultat, izotopii mai ușori se acumulează lângă suprafața fierbinte a tubului interior și se deplasează în sus. Metoda difuziei termice face posibilă separarea izotopilor atât în faza gazoasă, cât și în cea lichidă.
În proiectul Manhattan, aceasta este uzina S-50 - a îmbogățit uraniul natural la 0,86%, adică. numai de 1,2 ori a crescut îmbogățirea celui de-al cincilea uraniu. În URSS, lucrările privind difuzia lichidelor au fost efectuate de Institutul de radiu în perioada postbelică, dar această direcție nu a primit nicio dezvoltare.
Cascada de mașini pentru separarea izotopilor cu difuzie de gaz.
Semnături pe brevet - F. Simon, K. Fuchs, R. Peierls.
Separarea aerodinamică
Separarea aerodinamică este un fel de centrifugare, dar în loc să se rotească gazul, acesta este învârtit într-o duză specială. În loc de o mie de cuvinte - vezi imaginea, așa-numita. „Duză Becker” pentru separarea aerodinamică a izotopilor de uraniu (un amestec de hidrogen și hexafluorură de uraniu) la presiune redusă. Hexafluorura de uraniu este un gaz foarte greu și duce la uzura unor părți mici ale duzelor (vezi scara), putând deveni solidă în zonele cu presiune ridicată (de exemplu, la intrarea în duză), astfel încât hexafluorura este diluată cu hidrogen. Este clar că la 4% din conținutul de materii prime din gaz și chiar și presiune redusă, eficiența acestei metode nu este mare. Această metodă a fost dezvoltată în Africa de Sud și Germania.
Tot ce trebuie să știți despre separarea aerodinamică este în această imagine.
Opțiuni pentru duze
Centrifugare cu gaz
Probabil că fiecare persoană (și un tocilar cu atât mai mult!) care a auzit măcar o dată energie nucleară, bombe și îmbogățire știe în termeni generali ce este o centrifugă, cum funcționează și că există multe dificultăți, secrete și know-how în proiectarea unor astfel de dispozitive. Prin urmare, voi spune doar câteva cuvinte despre centrifugarea cu gaz. Cu toate acestea, pentru a fi sincer, centrifugele cu gaz au o istorie foarte bogată de dezvoltare și merită un articol separat.
Principiul de funcționare este separarea datorată forțelor centrifuge, în funcție de diferența absolută de masă. În timpul rotației (până la 1000 rpm, viteza periferică - 100 - 600 m/s), moleculele mai grele merg la periferie, cele mai ușoare - în centru (în apropierea rotorului). Această metodă este în prezent cea mai productivă și cea mai ieftină (pe baza prețului USD/EPP).
Google este plin de imagini schematice ale dispozitivului de centrifugare, voi oferi doar câteva fotografii cu cum arată cascada asamblată. Într-o astfel de cameră, apropo, este destul de cald - hexafotoridul de uraniu de acolo este departe de a fi la temperatura camerei și, de asemenea, toată o astfel de cascadă trebuie să fie răcită.
Cascada de centrifuge URENCO. Mare, aproximativ 3 metri înălțime.
Sunt și altele mai mici, cam de jumătate de metru. Casa noastră.
Pentru a înțelege scara sau ce este un „atelier de la orizont la orizont”.
Îmbogățirea cu laser
Principiul fizic al îmbogățirii cu laser este că nivelurile de energie atomică ale diferiților izotopi diferă ușor.
Acest efect poate fi folosit pentru a separa U-235 de U-238, atât în formă atomică - AVLIS, cât și în formă moleculară - MLIS.
Metoda folosește vapori de uraniu și lasere care sunt reglate fin la o anumită lungime de undă, excitând atomii exact al celui de-al 235-lea uraniu. Apoi, atomii ionizați sunt îndepărtați din amestec printr-un câmp electric sau magnetic.
Tehnologia este foarte simplă și, în general, nu necesită dispozitive mecanice super-complexe, cum ar fi rețele de difuzie sau centrifuge, există una și alta problemă.
În septembrie 2012, Global Laser Enrichment LLC (GLE), un consorțiu format din General Electric, Hitachi și Cameco, a primit o licență de la Comisia de Reglementare Nucleară din SUA (NRC) pentru a construi o instalație de separare cu laser cu o capacitate de până la 6 milioane SWU la locul unei asocieri în comun existente între GE, Toshiba și instalația de fabricare a combustibilului Hitachi din Wilmington, Carolina de Nord. Îmbogățirea planificată - până la 8%. Cu toate acestea, licențierea a fost suspendată - din cauza problemelor cu răspândirea tehnologiei. Tehnologiile moderne de îmbogățire (difuziune și centrifugare) necesită echipamente speciale, atât de speciale încât, în general, dacă se dorește, prin monitorizarea contractelor internaționale, se poate presupune indirect cine urmează să îmbogățească „liniștit” (fără cunoștințele AIEA) uraniul. sau efectuați lucrări în această direcție. Și o astfel de monitorizare este într-adevăr realizată. În cazul în care metoda de îmbogățire cu laser se dovedește a fi simplă și eficientă, lucrările la uraniu pentru arme pot începe să fie efectuate acolo unde nu este cu adevărat necesar. Prin urmare, în timp ce metoda laser este cumva zdrobită.
Metodele laser pot include și metoda moleculară, bazată pe faptul că la frecvențele infraroșu sau ultraviolete există o absorbție selectivă a spectrului infraroșu de către 235 UF 6 gaz, ceea ce permite în continuare utilizarea metodei de disociere a moleculelor excitate sau de separare chimică. .
Conținutul relativ de U-235 poate fi crescut cu un ordin de mărime deja în prima etapă. Astfel, o singură trecere este suficientă pentru a asigura o îmbogățire suficientă cu uraniu pentru reactoarele nucleare.
Explicații pentru metoda „moleculară” cu separare chimică.
Avantajele îmbogățirii cu laser:
- Consum de energie: de 20 de ori mai mic decât pentru difuzie.
- Cascadare: numărul de cascade (0,7% până la 3-5% U-235) mai mic de 100, comparativ cu 150.000 de centrifuge.
- Costul plantei este semnificativ mai mic.
- Ecologic: se folosește uraniu metalic mai puțin periculos în loc de hexafluorura de uraniu.
- Necesarul de uraniu natural este cu 30% mai mic.
- Cu 30% mai puține sterile (depozitare la gunoi).
Compararea indicatorilor diferitelor metode
Îmbogățirea uraniului în Rusia
În prezent, există patru fabrici de procesare în Rusia:
Asta e tot. Vă mulțumim pentru atenție.
Într-un mesaj al ambasadorului Irakului la ONU Mohammed Ali al-Hakim din 9 iulie, se spune că la dispoziția extremiștilor ISIS (Statul Islamic al Irakului și Levantului). AIEA (Agenția Internațională pentru Energie Atomică) s-a grăbit să declare că substanțele nucleare folosite mai devreme de Irak au proprietăți toxice scăzute și, prin urmare, materiale capturate de islamiști.
O sursă guvernamentală americană familiarizată cu situația a declarat pentru Reuters că uraniul furat de militanți nu este probabil îmbogățit și, prin urmare, este puțin probabil să fie folosit pentru fabricarea de arme nucleare. Autoritățile irakiene au notificat oficial Națiunile Unite despre acest incident și au cerut „prevenirea amenințării utilizării lui”, relatează RIA Novosti.
Compușii de uraniu sunt extrem de periculoși. Despre ce anume, precum și despre cine și cum poate produce combustibil nuclear, spune AiF.ru.
Ce este uraniul?
Uraniul este un element chimic cu număr atomic 92, un metal lucios alb-argintiu, sistemul periodic este desemnat prin simbolul U. În forma sa pură, este puțin mai moale decât oțelul, maleabil, flexibil, găsit în scoarța terestră (litosferă). ) și în apa de mare, iar în puritatea ei nu apare. Combustibilul nuclear este fabricat din izotopi de uraniu.
Uraniul este un metal greu, alb-argintiu, strălucitor. Foto: Commons.wikimedia.org / Încărcătorul original a fost Zxctypo la en.wikipedia.
Radioactivitatea uraniului
În 1938 germanul fizicienii Otto Hahn și Fritz Strassmann a iradiat nucleul de uraniu cu neutroni și a făcut o descoperire: captând un neutron liber, nucleul izotopului de uraniu este divizat și eliberează o energie enormă datorită energiei cinetice a fragmentelor și radiației. În 1939-1940 Julius Kharitonși Iakov Zel'dovici pentru prima dată a explicat teoretic că, cu o ușoară îmbogățire a uraniului natural cu uraniu-235, este posibil să se creeze condiții pentru fisiunea continuă a nucleelor atomice, adică să se confere procesului un caracter în lanț.
Ce este uraniul îmbogățit?
Uraniul îmbogățit este uraniul produs de proces tehnologic de creştere a proporţiei izotopului 235U din uraniu. Ca urmare, uraniul natural este împărțit în uraniu îmbogățit și uraniu sărăcit. După extracția 235U și 234U din uraniul natural, materialul rămas (uraniu-238) se numește „uraniu sărăcit”, deoarece este sărăcit în izotopul 235. Potrivit unor rapoarte, aproximativ 560.000 de tone de hexafluorură de uraniu sărăcit (UF6) sunt stocate în Statele Unite. Uraniul sărăcit este la jumătate mai radioactiv decât uraniul natural, în principal datorită eliminării 234U din acesta. Datorită faptului că principala utilizare a uraniului este producerea de energie, uraniul sărăcit este un produs cu utilizare redusă, cu valoare economică scăzută.
Energia nucleară folosește numai uraniu îmbogățit. Izotopul de uraniu 235U are cea mai mare aplicație, în care este posibilă o reacție nucleară în lanț auto-susținută. Prin urmare, acest izotop este folosit ca combustibil în reactoare nucleare și în arme nucleare. Separarea izotopului U235 de uraniul natural este o tehnologie complexă pe care puține țări o pot implementa. Îmbogățirea uraniului face posibilă producerea de arme nucleare atomice - dispozitive explozive cu o singură fază sau cu o singură etapă în care principala ieșire de energie provine din reacția de fisiune nucleară a nucleelor grele cu formarea de elemente mai ușoare.
Uraniul-233, produs artificial în reactoare din toriu (toriul-232 captează un neutron și se transformă în toriu-233, care se descompune în protactiniu-233 și apoi în uraniu-233), poate deveni în viitor un combustibil nuclear comun pentru energia nucleară. centrale (deja acum există reactoare care folosesc acest nuclid drept combustibil, de exemplu KAMINI în India) și producția de bombe atomice (masă critică de aproximativ 16 kg).
Miezul unui proiectil de calibru 30 mm (tunuri GAU-8 ale aeronavei A-10) cu un diametru de aproximativ 20 mm din uraniu sărăcit. Foto: Commons.wikimedia.org / Încărcătorul original a fost Nrcprm2026 la en.wikipedia
Ce țări produc uraniu îmbogățit?
- Franţa
- Germania
- Olanda
- Anglia
- Japonia
- Rusia
- China
- Pakistan
- Brazilia
10 țări furnizează 94% din producția mondială de uraniu. Foto: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung
De ce sunt periculoși compușii de uraniu?
Uraniul și compușii săi sunt toxici. Aerosolii de uraniu și compușii săi sunt deosebit de periculoși. Pentru aerosolii compușilor de uraniu solubili în apă, concentrația maximă admisă (MPC) în aer este de 0,015 mg/m³, pentru formele insolubile de uraniu, MAC este de 0,075 mg/m³. Când intră în organism, uraniul acționează asupra tuturor organelor, fiind o otravă celulară generală. Uraniul aproape ireversibil, ca multe alte metale grele, se leagă de proteine, în primul rând de grupările sulfurate ale aminoacizilor, perturbând funcția acestora. Mecanismul molecular de acțiune al uraniului este asociat cu capacitatea sa de a inhiba activitatea enzimelor. În primul rând sunt afectați rinichii (proteinele și zahărul apar în urină, oligurie). Cu intoxicația cronică, sunt posibile tulburări hematopoietice și ale sistemului nervos.
Utilizarea uraniului în scopuri pașnice
- Un mic adaos de uraniu dă o culoare frumoasă galben-verde sticlei.
- Uraniul de sodiu este folosit ca pigment galben în pictură.
- Compușii de uraniu au fost folosiți ca vopsele pentru vopsirea pe porțelan și pentru glazuri și emailuri ceramice (colorate în culori: galben, maro, verde și negru, în funcție de gradul de oxidare).
- La începutul secolului al XX-lea, azotatul de uranil era utilizat pe scară largă pentru a îmbunătăți negativele și pentru a colora (nuanța) pozitive (printuri fotografice) maro.
- Aliajele de fier și uraniu sărăcit (uraniu-238) sunt utilizate ca materiale magnetostrictive puternice.
Izotop - soiuri de atomi ai unui element chimic care au același număr atomic (ordinal), dar numere de masă diferite.
Element din grupa III al tabelului periodic, aparținând actinidelor; metal greu slab radioactiv. Toriul are o serie de aplicații în care joacă uneori un rol indispensabil. Poziția acestui metal în sistemul periodic de elemente și structura nucleului au predeterminat utilizarea sa în domeniul utilizării pașnice a energiei atomice.
*** Oliguria (din grecescul oligos - mic și ouron - urină) - o scădere a cantității de urină separată de rinichi.
Articolul vorbește despre de ce se îmbogățește uraniul, ce este, unde este extras, aplicațiile sale și în ce constă procesul de îmbogățire.
Începutul erei atomice
O astfel de substanță precum uraniul este cunoscută oamenilor din cele mai vechi timpuri. Dar, spre deosebire de vremea noastră, l-au folosit doar pentru a crea o glazură specială pentru ceramică și unele tipuri de vopsea. Pentru aceasta s-a folosit oxid de uraniu natural, ale cărui zăcăminte se găsesc în cantități variate pe aproape toate continentele lumii.
Mult mai târziu, chimiștii au devenit și ei interesați de acest element. Deci, în 1789, omul de știință german Martin Klaproth a reușit să obțină oxid de uraniu, care, în parametrii săi, era asemănător cu un metal, dar nu a fost. Și abia în 1840, chimistul francez Peligot a sintetizat uraniu real - greu, argintiu și pe care Dmitri Mendeleev l-a inclus în tabelul său cu elemente periodice. Deci, de ce să îmbogățești uraniul și cum se întâmplă?
In zilele de azi
De fapt, naturalul nu este cu mult diferit de restul. Acestea sunt pietruite masive ruginite care sunt extrase în mine în cel mai obișnuit mod - aruncă în aer straturile de zăcăminte și le transportă la suprafață pentru prelucrare ulterioară. Cert este că această substanță naturală conține doar 0,72% din izotopul U235. Acest lucru nu este suficient pentru utilizare în reactoare sau arme, iar apoi, după sortare, este transferat într-o stare gazoasă și începe să îmbogățească uraniul.
În general, există multe metode ale acestui proces, dar cea mai promițătoare și utilizată în Rusia este centrifugarea cu gaz.
Un compus gazos de uraniu este pompat în instalații speciale, după care se rotesc la viteze extraordinare, iar moleculele mai grele sunt separate de cele mai ușoare și grupate pe pereții tamburului.
Apoi aceste fracții sunt separate și una dintre ele este transformată în dioxid de uraniu - o substanță densă și solidă, care este apoi ambalată într-un fel de „tablete” și arsă într-un cuptor. Din acest motiv, uraniul ar trebui să fie îmbogățit, deoarece procentul de izotop U235 este cu un ordin de mărime mai mare la ieșire și poate fi utilizat atât în reactoare, cât și în sistemele de arme.
Export
Pentru a da un exemplu simplificat, îmbogățirea acestui element amintește în esență oarecum de producția de fier - în forma sa originală, naturală, acestea sunt bucăți de minereu fără valoare, care sunt apoi transformate în oțel puternic prin diferite procesări.
De asemenea, în presă se poate auzi adesea faptul că multe țări mai puțin dezvoltate în comparație cu aceeași Rusia se întreabă adesea cum să producă uraniu îmbogățit?
Cert este că acest proces, dacă dăm un exemplu cu centrifugarea cu gaz, este foarte complicat, și nu oricine poate construi astfel de instalații. Mai mult, nu avem nevoie de un singur lucru, ci de o întreagă cascadă a acestora. Pentru a înțelege nivelul lor tehnic, merită să spunem că aceste „tamburi” se rotesc cu o viteză de 1500 rpm și fără oprire. Record - 30 de ani! Prin urmare, unele țări cumpără uraniu îmbogățit din Rusia.
Unde se extrage uraniul în Rusia?
93% din minereul de uraniu este extras în Transbaikalia, lângă orașul Krasnokamensk. Iar uraniul îmbogățit în Rusia este produs de OAO TVEL.
Aplicație
Ne-am dat seama de procesul de transformare într-un compus de înaltă performanță, dar de ce este necesar? Să aruncăm o privire asupra celor două domenii principale.
În primul rând, desigur, furnizează energie electrică orașelor întregi, alimentează nave spațiale autonome pentru a explora colțurile îndepărtate ale sistemului nostru solar, stau pe submarine, spărgătoare de gheață, nave de cercetare.
În al doilea rând, acest Adevăr ar trebui clarificat - este uraniu care nu a mai fost folosit în bombe de mult timp, a fost înlocuit cu el. Este extras prin iradiere specială în reactoare cu uraniu slab îmbogățit.
Adesea, în anii URSS, exista o părere că criminali deosebit de periculoși sau „dușmani ai poporului” erau trimiși în minele de uraniu pentru a-și ispăși vina cu munca lor trecătoare. Și, desigur, nu au stat acolo mult timp din cauza radiațiilor.
De fapt nu este. Nu există niciun pericol deosebit în lucrul la o astfel de mină, minereul natural nu este foarte radioactiv și o persoană, dacă este plasată fără a ieși în mină, va muri mai probabil din cauza lipsei de soare și de aer proaspăt decât din cauza radiațiilor. .
Cu toate acestea, condițiile de muncă ale muncitorilor sunt blânde, doar 5 ore pe zi, și mulți lucrează acolo de generații, dezmințind mitul teribilității distructive a unei astfel de producții.
Și apropo, ei fac nucleele obuzelor de arme. Cert este că uraniul este mult mai greu și mai puternic decât plumbul, drept urmare astfel de elemente dăunătoare sunt mai eficiente și chiar tind să se aprindă ca urmare a distrugerii, după un impact mecanic asupra lor.
Așa că ne-am dat seama de ce este nevoie de uraniu îmbogățit, unde este folosit și în ce scop.
ÎMBOGĂȚIREA COMBUSTIBILULUI NUCLEAR, separând izotopul foarte fisionabil al uraniului, uraniul 235, de izotopul predominant, uraniul 238. Fluorura gazoasă de uraniu (VI) suferă o separare prin difuzie, care utilizează o serie de deflectoare cu ... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic
ÎMBOGĂŢIRE- (1) sablare introducerea oxigenului în aerul atmosferic pentru a intensifica procesul tehnologic în timpul topirii metalelor (vezi), (2) O. minerale este o combinație de diferite metode de prelucrare a minereurilor de metale feroase, neferoase și prețioase, cărbune , etc. ...... Marea Enciclopedie Politehnică
Prelucrarea minereului de uraniu este un set de procese de prelucrare primară a materiilor prime minerale care conțin uraniu, cu scopul de a separa uraniul de alte minerale care compun minereul. În acest caz, nu există nicio modificare în compoziția mineralelor, ci doar ....... lor. Termenii energiei nucleare
îmbogățirea minereului de uraniu- Un set de procese de prelucrare primară a materiilor prime minerale care conțin uraniu, cu scopul de a separa uraniul de alte minerale care alcătuiesc minereul. În acest caz, nu există nicio modificare a compoziției mineralelor, ci doar separarea lor mecanică de ... ... Manualul Traducătorului Tehnic
Procese radiometrice de îmbogățire a minereului de prelucrare a minereului bazate pe interacțiunea diferitelor tipuri de radiații cu materia. În tehnologia de îmbogățire radiometrică a minereului, se disting două tipuri de procese: Sortarea radiometrică ... ... Wikipedia
- (separarea magnetică engleză, concentrația magnetică a mineralelor; magnetische Aufbereitung f der Bodenschätze germană) îmbogățirea mineralelor bazată pe acțiunea unui câmp magnetic neuniform asupra particulelor minerale cu ... ... Wikipedia
- (a. rafinare chimică; n. chemische Aufbereitung; f. concentration par voie chimique, enrichissement chimique; and. tratamiento quimico, preparacion quimica, elaboracion quimica) tehnologie de prelucrare primară a minereurilor, colective și ... ... Enciclopedia Geologică
Uraniul este principala sursă de energie pentru energia nucleară, care generează aproximativ 20% din electricitatea mondială. Industria uraniului acoperă toate etapele producției de uraniu, inclusiv explorarea zăcămintelor, dezvoltarea acestora și îmbogățirea minereului. Prelucrare... ... Enciclopedia Collier
Aproape gata de plecare... Wikipedia
Element de combustibil nuclear Combustibilul nuclear este o substanță utilizată în reactoarele nucleare pentru a desfășura o reacție în lanț de fisiune nucleară. Cuprins 1 Informații generale 2 Clasificare ... Wikipedia
Cărți
- „Trandafir” din Isfahan, Michel Gaven, anii 2000. Iranul. Un cutremur are loc în zona orașului Isfahan cu mari distrugeri și victime. Dându-și seama că nu pot face față singure, autoritățile iraniene sunt nevoite să aplice pentru... Categorie:
