Saturs

• Soļi
• 1. metode no 7: Pamata ieguvuma process
• 2. metode no 7: Gāzes difūzijas process
• 3. metode no 7: Gāzes savienošanas process
• 4. metode no 7: Aerodinamiskās atdalīšanas process
• 5. metode no 7: Šķidruma termiskās difūzijas process
• 6. metode no 7: elektromagnētiskā izotopu atdalīšanas process
• 7. metode no 7: lāzera izotopu atdalīšanas process
• Padomi
• Brīdinājumi

Urānu izmanto kā degvielu kodolreaktoriem, un to izmantoja arī pirmās atombumbas radīšanai uz Hirosimas 1945. gadā. Urānu iegūst no urāna sveķu rūdas, kas satur vairākus izotopus ar dažādu atomu masu un dažādu radioaktivitātes līmeni. Lai izmantotu sabrukšanas reakcijā, U izotopu daudzums jāpalielina līdz noteiktam līmenim. Šo procesu sauc par urāna bagātināšanu. Ir vairāki veidi, kā to izdarīt.

Soļi

1. metode no 7: Pamata ieguvuma process

1. 1 Izlemiet, kādam nolūkam izmantojat urānu. Parasti urāna rūda satur tikai 0,7% U, bet pārējais sastāv no relatīvi stabila izotopa U. Reakcijas veids, kurā jūs plānojat izmantot urānu, nosaka U līmeni, līdz kuram jums ir nepieciešams bagātināt rūdu, lai to izmantotu. pēc iespējas efektīvāk iegūt urānu. ...
   • Kodolenerģijā izmantotajam urānam jābūt bagātinātam līdz 3-5% U. (dažiem kodolreaktoriem nepieciešams izmantot neuzlabotu urānu).
   • Urāns, ko izmanto kodolieroču radīšanai, ir bagātināts līdz 90% U.
2. 2 Pārvērst urāna rūdu par gāzi. Lielākajai daļai urāna bagātināšanas metožu ir nepieciešama rūdas pārvēršana par zemas temperatūras gāzi. Rūdas pārveidošanas blokā tiek iesūknēta fluora gāze. Urāna oksīds mijiedarbojas ar fluoru, veidojot urāna heksafluorīdu (UF)₆). Pēc tam izotops U tiek izolēts no gāzes.
3. 3 Urāna bagātināšana. Pārējā šī teksta daļā ir aprakstīti dažādi urāna bagātināšanas veidi. Visizplatītākās ir gāzu difūzija un gāzu centrifūga, bet lāzera izotopu atdalīšanai drīz vajadzētu tos aizstāt.
4. 4 Pārvērst urāna heksafluorīdu par urāna dioksīdu (UO)₂). Pēc bagātināšanas urāns ir jāpārveido stabilā, spēcīgā formā turpmākai izmantošanai.
   • Urāna dioksīdu izmanto kā degvielu kodolreaktoriem granulu veidā, kas ievietoti metāla caurulēs, kas veido 4 metru stieņus.

2. metode no 7: Gāzes difūzijas process

1. 1 UF sūknēšana₆ caur caurulēm.
2. 2 Izlaidiet gāzi caur porainu filtru vai membrānu. Tā kā izotops U ir vieglāks par U, UF₆kas satur vieglāku izotopu, caur membrānu izies ātrāk nekā smagāks izotops.
3. 3 Atkārtojiet difūzijas procesu, līdz esat savācis pietiekami daudz U. Atkārtotu difūziju sauc par kaskādi. Var paiet līdz 1400 caurlaidēm, pirms tiek savākts pietiekami daudz U.
4. 4 Kondensēt UF₆ šķidrumā. Pēc gāzu bagātināšanas to kondensē šķidrumā un ievieto traukos, kur to atdzesē un sacietē transportēšanai un pārveidošanai granulās.
   • Sakarā ar lielo gāzes daudzumu, kas iziet cauri filtriem, šis process ir enerģiju patērējošs un tāpēc vairs netiek izmantots.

3. metode no 7: Gāzes savienošanas process

1. 1 Savāc vairākus cilindrus, kas griežas lielā ātrumā. Šie cilindri ir centrifūgas. Centrifūgas tiek montētas gan paralēli, gan sērijveidā.
2. 2 Augšupielādēt UF₆ centrifūgās. Centrifūgas izmanto centrbēdzes spēku, lai piespiestu smagāko gāzi, kas to satur, atrasties pie balona sienām, bet vieglāku - ar U - palikt centrā.
3. 3 Atdaliet atdalītas gāzes.
4. 4 Atkārtojiet procesu ar šīm gāzēm dažādās centrifūgās. Gāze ar augstu U saturu tiek izvadīta caur centrifūgu, lai atgūtu vēl vairāk U, un gāze ar zemu U saturu tiek izspiesta, lai atgūtu atlikušo U.Tādējādi tiek iegūts vairāk U nekā ar gāzes difūziju.
   • Gāzes centrifūgu izmantošanas process tika izgudrots pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados, taču līdz 1960. gadiem, kad sāka nozīmēt mazāks enerģijas patēriņš, tas netika izmantots daudz. Pašlaik iekārta, kas izmanto šo procesu, atrodas Eunice, ASV. Krievijā ir četri šādi uzņēmumi, Japānā un Ķīnā - pa 2, Lielbritānijā, Nīderlandē un Vācijā - pa vienam.

4. metode no 7: Aerodinamiskās atdalīšanas process

1. 1 Izveidojiet vairākus stacionārus šaurus cilindrus.
2. 2 Ievadiet UF₆ cilindros ar lielu ātrumu. Šādi ievadītā gāze cilindrā griezīsies kā ciklons, kā rezultātā tā sadalās U un U, kā rotējošā centrifūgā.
   • Dienvidāfrikā viņi nāca klajā ar gāzes ievadīšanu balonā tangenciāli. Pašlaik tas tiek pārbaudīts uz viegliem izotopiem, piemēram, silīcijā.

5. metode no 7: Šķidruma termiskās difūzijas process

1. 1 Zem spiediena pagrieziet UF gāzi₆ šķidrumā.
2. 2 Izveidojiet divas koncentriskas caurules. Caurulēm jābūt diezgan augstām. Jo garākas caurules, jo vairāk gāzes var atdalīt.
3. 3 Apņemiet caurules ar šķidra ūdens apvalku. Tas atdzesēs ārējo cauruli.
4. 4 Starp caurulēm injicējiet šķidru urāna heksafluorīdu.
5. 5 Sildiet iekšējo cauruli ar tvaiku. Siltums radīs konvekcijas plūsmu UF₆, kā rezultātā vieglie U izotopi pārvietosies uz silto iekšējo cauruli, bet smagie U - uz auksto ārējo.
   • Šis process tika izgudrots 1940. gadā Manhetenas projekta ietvaros, bet pēc efektīvāka gāzes difūzijas procesa izstrādes tas tika atmests agri.

6. metode no 7: elektromagnētiskā izotopu atdalīšanas process

1. 1 Jonizēta gāzes UF₆.
2. 2 Izlaidiet gāzi caur spēcīgu magnētisko lauku.
3. 3 Atdaliet jonizētus urāna izotopus no pēdām, ko tie atstāj, ejot cauri magnētiskajam laukam. U joni atstāj pēdas, kas izliekas savādāk nekā U. Šos jonus var atdalīt, lai iegūtu bagātinātu urānu.
   • Šo metodi izmantoja, lai ražotu urānu 1945. gadā uz Hirosimas nomestajai atombumbai, un Irāka to izmantoja savai kodolieroču programmai 1992. gadā. Šī metode prasa 10 reizes vairāk enerģijas nekā gāzes difūzijas metode, kas padara to nepraktisku liela mēroga programmām.

7. metode no 7: lāzera izotopu atdalīšanas process

1. 1 Noskaņojiet lāzeru uz noteiktu frekvenci. Lāzera gaismai jābūt ar noteiktu viļņa garumu (vienkrāsainu). Pie noteikta viļņa garuma lāzers būs vērsts tikai uz U atomiem, atstājot neskartus U atomus.
2. 2 Mērķējiet lāzeru uz urānu. Atšķirībā no citām urāna bagātināšanas metodēm šim procesam nav nepieciešams izmantot urāna heksafluorīda gāzi. Jūs varat izmantot urāna un dzelzs sakausējumu, kas visbiežāk tiek darīts rūpniecībā.
3. 3 Ar ierosinātiem elektroniem atbrīvos urāna atomus. Tie būs U atomi.

Padomi

• Dažās valstīs kodolatkritumus izmanto atkārtoti, lai no sabrukšanas procesa atdalītu urānu un plutoniju. Atkārtoti lietojamais urāns būs jāiegūst no U un U, kas iegūts sabrukšanas procesā, un tagad urāns ir jābagātina līdz augstākam līmenim nekā sākotnēji, jo U absorbē neitronus un tādējādi palēnina sabrukšanas procesu. Šī iemesla dēļ pirmo reizi izmantotais urāns jāglabā atsevišķi no pārstrādātā urāna.

Brīdinājumi

• Faktiski urāns ir vāji radioaktīvs. Tomēr, pārvēršot to par UF₆ , tas pārvēršas par toksisku ķīmisku vielu, kas saskarē ar ūdeni veido fluorūdeņražskābi. Tāpēc urāna bagātināšanas iekārtām ir vajadzīgs tāds pats drošības un aizsardzības līmenis kā ķīmiskajām rūpnīcām, kas darbojas ar fluoru, kas ietver UF gāzes uzglabāšanu₆ zemā spiedienā un papildu blīvējuma izmantošana, strādājot zem augsta spiediena.
• Pārstrādājamais urāns ir nopietni jāaizsargā, jo tajā esošie U izotopi sabrūk elementos, kas izstaro spēcīgu gamma starojumu.
• Bagātināto urānu parasti var atkārtoti izmantot tikai vienu reizi.