Відповіді на всі випадки життя прямо на цьому сайті

Як збагатити уран

Кроки

Метод 1 з 7: Основний процес збагачення

  • Enrich Uranium Step 1.jpg 1 Вирішіть, для чого ви збираєтеся використовувати уран. Як правило, уранова руда містить лише 0,7% 235U, а в іншому складається з відносно стабільного ізотопу 238U.[3] Від типу реакції, в якій ви збираєтеся застосовувати уран, залежить рівень 235U, до якого потрібно збагатити руду, щоб використовувати наявний уран максимально ефективно.
    • Уран, що застосовується в ядерній енергетиці, повинен бути збагачений до рівня 3-5% 235U.[4][5][6] (деякі ядерні реактори припускають використання незбагаченого урану[7]).
    • Уран, що використовується для створення ядерної зброї, повинен бути збагачений до 90 #5U.[8]
  • Enrich Uranium Step 2.jpg 2 Перетворіть уранову руду в газ. Більшість методів збагачення урану вимагають перетворення руди в низькотемпературний газ. В установку перетворення руди закачують фтористий газ. Оксид урану взаємодіє з фтором, в результаті чого виходить гексафторид урану (UF6). Після чого з газу виділяють ізотоп 235U.
  • Enrich Uranium Step 3.jpg 3 Збагачення урану. Частина цього тексту описує різні способи збагачення урану. Найбільш поширеними є газова дифузія і газова центрифуга, однак лазерне розділення ізотопів незабаром має замінити їх.[9][10]
  • Enrich Uranium Step 4.jpg 4 Перетворіть гексафторид урану в діоксид урану (UO2). Після збагачення уран повинен бути перетворений в стабільну, міцну форму для подальшого використання.
    • Діоксид урану застосовується в якості палива для ядерних реакторів у вигляді гранул, поміщених у металеві труби, утворюють 4-метрові стрижні.[11]
  • Метод 2 з 7: Процес газової дифузії

  • Enrich Uranium Step 5.jpg 1 Прокачування UF6 через труби.
  • Enrich Uranium Step 6.jpg 2 Пропустіть газ через пористий фільтр або мембрану. Оскільки ізотоп 235U легше, ніж 238U, UF6, що містить більш легкий ізотоп, пройде через мембрану швидше, чим більш важкий ізотоп.
  • Enrich Uranium Step 7.jpg 3 Повторюйте процес дифузії, поки не зберете досить 235U. Повторювана дифузія називається каскадом. Можливо, знадобиться до 1400 пропускання через мембрану, перш ніж збереться достатньо 235U.[12]
  • Enrich Uranium Step 8.jpg 4 Сконденсируйте UF6 в рідину. Після збагачення газу конденсується в рідину і поміщається в контейнери, де охолоджується і твердне для транспортування та перетворення в гранули.
    • З-за великого числа проходу газу через фільтри цей процес є енерговитратним і тому виходить з використання.
  • Метод 3 з 7: Процес фугування газу

  • Enrich Uranium Step 9.jpg 1 Зберіть кілька циліндрів, що обертаються на великій швидкості. Ці циліндри є центрифугами. Центрифуги збираються як паралельно, так і послідовно.
  • Enrich Uranium Step 10.jpg 2 Закачайте UF6 в центрифуги. Центрифуги використовують відцентрову силу, щоб змусити більш важкий газ, що містить 238, опинитися біля стінок циліндра, а більш легкий, з 235U, - залишитися в центрі.
  • Enrich Uranium Step 11.jpg 3 Виділіть розділені гази.
  • Enrich Uranium Step 12.jpg 4 Повторіть процес з цими газами в різних центрифугах. Газ з високим вмістом 235U пропускають через центрифугу, щоб виділити ще більше 235U, а газ з низьким вмістом цього ізотопу вичавлюють, щоб отримати з нього залишки 235U. Таким чином, виходить більше 235U, ніж при газової дифузії.[13]
    • Процес використання газових центрифуг був винайдений в 1940-х, але особливо не використовувався до 1960-х, коли менше енергоспоживання стало мати значення.[14] В даний момент підприємство, що використовує даний процес, знаходиться в Юнісі, США.[15] У Росії існує 4 таких підприємства, в Японії і Китаї - по 2, У Великобританії, Нідерландах і Німеччині - по одній.[16]
  • Метод 4 з 7: Процес поділу аеродинамічного

  • Enrich Uranium Step 13.jpg 1 Побудуйте кілька стаціонарних вузьких циліндрів.
  • Enrich Uranium Step 14.jpg 2 Введіть UF6 в циліндри на великій швидкості. Газ, введений таким способом, буде обертатися в циліндрі як циклон, в результаті чого він розділиться на 235U і 238U, як під обертається центрифузі.
    • У Південній Африці придумали вводить газ в циліндр по дотичній. В даний момент він випробовується на легких изотопах, як в кремнії.[17]
  • Метод 5 з 7: Процес рідкої теплової дифузії

  • Enrich Uranium Step 15.jpg 1 Під тиском перетворіть газ UF6 в рідину.
  • Enrich Uranium Step 16.jpg 2 Побудуйте дві концентричні труби. Труби повинні бути досить високими. Чим довше труби, тим більше газу можна розділити.
  • Enrich Uranium Step 17.jpg 3 Оточіть труби оболонкою з рідкої води. Це охолодить зовнішню трубу.
  • Enrich Uranium Step 18.jpg 4 Введіть рідкий гексафторид урану між труб.
  • Enrich Uranium Step 19.jpg 5 Нагрійте внутрішню трубу за допомогою пари. Тепло створить конвекційний потік в UF6, який змусить легкі ізотопи 235U рухатися до теплої внутрішній трубі, а важкі 238U - до холодної зовнішньої.
    • Цей процес був придуманий в 1940 році в рамках Манхеттенського проекту, але був закинутий на ранній стадії після розвитку більш ефективного процесу газової дифузії.[18][19]
  • Метод 6 з 7: Процес електромагнітного ізотопного розділення

  • Enrich Uranium Step 20.jpg 1 Ионизируйте газ UF6.
  • Enrich Uranium Step 21.jpg 2 Пропустіть газ через сильне магнітне поле.
  • Enrich Uranium Step 22.jpg 3 Відокремте іонізовані ізотопи урану по слідах, які вони залишають, проходячи через магнітне поле. Іони 235U залишають сліди, які загинаються інакше, ніж у 238U. Ці іони можуть бути відокремлені, для одержання збагаченого урану.
    • Цей метод використовувався для виробництва урану для атомної бомби, скинутої на Хіросіму у 1945 році і використовувався Іраком для його програми ядерного озброєння в 1992 році. Даний спосіб вимагає в 10 разів більше енергії, ніж метод газової дифузії, що робить його непрактичним для великомасштабних програм.[20]
  • Метод 7 з 7: Процес лазерного поділу ізотопів

  • Enrich Uranium Step 23.jpg 1 Налаштуйте лазер на певну частоту. Світло лазера повинен мати особливу довжину хвилі (одноколірний). При даній довжині хвилі лазер буде направлятися тільки на атоми 235U, залишаючи атоми 238U недоторканими.
  • Enrich Uranium Step 24.jpg 2 Направте лазер на уран. На відміну від інших методів збагачення урану, даний процес не вимагає використання газу гексафториду урану. Ви можете використовувати сплав урану і заліза, що, найчастіше, роблять у промисловості.
  • Enrich Uranium Step 25.jpg 3 Виділить атоми урану з збудженими електронами. Це і будуть атоми 235U.
  • Поради

    • У деяких країнах ядерні відходи використовуються заново, щоб виділити з них уран і плутоній, що залишилися після процесу розпаду. Повторно використовується уран доведеться витягати з 232U та 236U, отриманих у процесі розпаду, причому тепер уран слід збагатити до більш високого рівня, ніж спочатку, оскільки 236U поглинає нейтрони і такоим чином уповільнює процес розпаду. З-за цього, уран, який використовується вперше, слід тримати окремо від повторно використовуваного.[21]

    Попередження

    • Насправді, уран слабо радіоактивний. Однак, при перетворенні його в UF6 , він перетворюється в токсичний хімікат, при контакті з водою утворює фтористоводневу кислоту (Цю кислоту називають травильний, так як з її допомогою труять скло).[22] Тому підприємства, які збагачують уран, вимагають такого ж рівня безпеки і захисту, як і хімічні підприємства, що працюють з фтором, що включає в себе зберігання газу UF6 під слабким тиском і використання додаткової герметизації при роботі під високим тиском.[23]
    • Повторно використовується уран повинен знаходитися під серйозною захистом, так як ізотопів 232U, які в ньому містяться, розпадаються на елементи, що виділяють сильне гамма-випромінювання. [24]
    • Збагачений уран, як правило, можна повторно використовувати тільки один раз. [25]

    Джерела і посилання

  • ^ http://www.atomicheritage.org/history/science-behind-atom-bomb
  • ^ http://www.britannica.com/EBchecked/topic/462007/pitchblende
  • ^ http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
  • ^ http://www.cnn.com/2013/11/20/world/gallery/uranium-enrichment-explainer/
  • ^ http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.atomicarchive.com/History/mp/p2s6.shtml
  • ^ http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-thermal.htm
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://emedicine.medscape.com/article/773304-overview
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
  • ^ http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/


  • Додати коментар
    Ваше ім'я:  
    Напівжирний Нахилений текст Підкреслений текст Перекреслений текст | Вирівнювання по лівому краю По центру Вирівнювання по правому краю | Вставка смайликів Вибір кольору | Прихований текст Вставка цитати Перетворити вибраний текст з транслітерації в кирилицю Вставка спойлера

    2+2*2=?