Kako obogatiti uranijum -

Uranijum se koristi kao gorivo za nuklearne reaktore, a koristila se i za stvaranje prve atomske bombe padne na Hirošimu 1945. godine.Uran se izvlači iz smole urana ruda, sa nekoliko izotopa različite atomske mase i različite razine radioaktivnosti. Za upotrebu u reakciji propadanja, količina izotopa je u nerešeno na određeni nivo. Ovaj se proces naziva obogaćivanje urana. Postoji nekoliko načina za to.

Korake

Metoda 1 od 7:

Glavni postupak obogaćivanja

jedan. Odlučite zašto ćete koristiti uranijum. U pravilu, uranijum ruda sadrži samo 0,7% u, a drugačije se sastoji od relativno stabilnog izotopa u.Iz vrste reakcije u kojoj ćete koristiti uranijum, ovisi o nivou u kojoj morate obogatiti rudu da biste jeste učinili što efikasnije koristeći.

Uran koji se koristi u nuklearnoj snazi mora biti obogaćen na 3-5% u. (Neki nuklearni reaktori sugeriraju upotrebu neobrazovanog urana).
Uranijum koji se koristi za stvaranje nuklearnog oružja mora biti obogaćen do 90% u.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 2

2. Okrenite uranijumsku rudu na plin. Većina metoda obogaćivanja uranijuma zahtijeva transformaciju rude u plin niske temperature. U ugradnji transformacije rude sipajte gas fluorida. Uranijum oksid djeluje sa fluorom, što rezultira uranijum heksafluoridom (UF₆). Nakon kojeg izotopa u izotopu.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 3

3. Obogaćivanje uranijuma. Preostali dio ovog teksta opisuje različite načine obogaćivanja urana. Najčešća difuzija plina i centrifuge plina najčešća su, međutim, lasersko razdvajanje izotopa uskoro bi ih trebalo zamijeniti.

Slika pod nazivom obogaćena uranijum korak 4

4. Okrenite uranijum heksafluorid u uranijum dioksid (UO₂). Nakon obogaćenja, uranijum bi trebao biti pretvoren u stabilan, jak oblik za dalju upotrebu.

Uranijum dioksid koristi se kao gorivo za nuklearne reaktore u obliku granula postavljenih u metalnim cijevima koji čine 4-metar štapove.

Metoda 2 od 7:

Proces difuzije gasa

jedan. Pumpanje UF-a₆ Kroz cijevi.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 6

2. Preskočite plin kroz porozni filter ili membranu. Budući da je izotopa u lakše nego u, uf₆, Sadrži lakši izotop će proći kroz membranu brže od težeg izotopa.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 7

3. Ponovite postupak difuzije dok ne prikupite dovoljno u. Ponavlja se difuzija naziva se kaskada. Možda će proći do 1.400 prijenosa kroz membranu, prije nego što se dovoljno okuplja.

Slika pod nazivom Obicaj uranijum korak 8

4. Pronađi UF₆ u tečnoj. Nakon obogaćivanja plina, kondenzira se u tekućinu i postavlja se u posude u kojima se hladi i ohlađuje za prevoz i transformaciju u granule.

Zbog velikog broja prelaza gasa kroz filtere, ovaj proces je potrošnja energije i stoga izlazi iz upotrebe.

Metoda 3 od 7:

Proces zamagljivanja plina

jedan. Prikupite neke cilindre koji se okreću velikom brzinom. Ovi cilindri su centrifuge. Centrifuge se sakupljaju kao paralelno, dok dosljedno.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 10

2. Provjerite UF₆ u centrifugu. Centrifuga koristi centrifugalnu snagu da bi primorala teži plin koji sadrži, da bude na zidovima cilindra, a lako, sa u, - ostanite u centru.

Slika pod nazivom Obicaj uranijum korak 11

3. Odaberite odvojene gasove.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 12

4. Ponovite postupak sa ovim plinovima u različitim centrifugima. Plin sa visokim sadržajem u centrifugiraju se kroz centrifugu kako bi se istaknuo još više u, a benzin s niskim sadržajem ovog izotopa je stisnut da bi dobili ostatke u. Dakle, ispada više u difuziju plina.

Proces korištenja plinskih centrifuga izmišljen je u 1940-ima, ali nije se posebno koristio do 1960-ih, kada je manja potrošnja električne energije počela biti važan. Trenutno preduzeće koje koristi ovaj proces je u UNITE, SAD.U Rusiji postoje 4 takva preduzeća, u Japanu i Kini - 2, u Velikoj Britaniji, Holandiji i Njemačkoj - jednoj.

Metoda 4 od 7:

Proces aerodinamičkog razdvajanja

jedan. Izgradite nekoliko stacionarnih uskih cilindara.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 14

2. Unesite UF₆ u cilindarima velikom brzinom. Gas koji se uvede na ovaj način rotit će se u cilindru kao ciklona, kao rezultat toga, podijeljen je u u i u, kao u rotirajućoj centrifugi.

U Južnoj Africi izmislio je gas u tangentnom cilindru. Trenutno se testira na svjetloj izotopima, u oba silikona.

Metoda 5 od 7:

Proces tečne toplotne difuzije

jedan. Pod pritiskom, okrenite plin UF₆ u tečnoj.

Slika pod nazivom obogaćeni uranijum korak 16

2. Izgraditi dvije koncentrične cijevi. Cijevi moraju biti prilično visoke. Što duže cijev, više plina može biti podijeljen.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 17

3. Okružite cijev s ljuskom tečne vode. Hladit će vanjsku cijev.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 18

4. Unesite tečni uranijum heksafluorid između cijevi.

Slika pod nazivom Obicaj uranijum korak 19

pet. Zagrijte unutrašnju cijev sa parom. Toplina će stvoriti konvektorski tok u UF-u₆, što će učiniti laganim izotopima u premjestiti se na topla unutarnja cijev i teška u - na hladnoj vanjsku.

Ovaj je proces izmišljen 1940. godine pod projektom Manhattan, ali je napušten u ranoj fazi nakon razvoja efikasnijeg procesa difuzije plina.

Metoda 6 od 7:

Postupak odvajanja elektromagnetskog izotopa

jedan. Ioniziran plin UF₆.

Slika pod nazivom Obicaj uranijum korak 21

2. Nedostaje plin kroz jak magnetsko polje.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 22

3. Odvojeni ionizirani uranijski izotopi u koracima, koje odlaze, prolazeći kroz magnetsko polje. U ioni ostavljaju tragove koji su drugačije savijali od u. Ovi ioni se mogu odvojiti kako bi se dobio obogaćeni uranijum.

Ova metoda korištena je za proizvodnju uranijuma za atomsku bombu u Hirošimi 1945. godine, a Irak je koristio za svoj nuklearni program oružja 1992. godine. Ova metoda zahtijeva 10 puta više energije od metode difuzije plina, što ga čini nepraktičnim za velike programe.

Metoda 7 od 7:

Proces laserskog odvajanja izotopa

jedan. Postavite laser za određenu frekvenciju. Lasersko svjetlo treba imati posebnu valnu dužinu (jednobojni). Na određenoj talasnoj dužini, laser će biti usmjeren samo na atomi u, ostavljajući atome u netaknutom.

Slika pod nazivom Obicaj uranijum korak 24

2. Pošaljite laser za uranijum. Za razliku od ostalih metoda obogaćivanja uranijuma, ovaj proces nije potreban uranijum heksafluoride. Možete koristiti leguru uranijuma i željeza, koji se najčešće vrši u industriji.

Slika pod nazivom Običaj uranijum korak 25

3. Uranijum atomi sa uzbuđenim elektronima. Ovo će biti atomi u.

Savjeti

U nekim se zemljama nuklearni otpad ponovo koristi uranijum i plutonijum, koji su ostali nakon propadanja. Rezervirani uranijum morat će se izvući iz u i u, dobijenog tokom propadanja, a sada uranijum treba obogatiti na viši nivo nego u početku, jer upijate neutrone i ublažavate propadanje. Zbog toga, uranijum, koji se prvi put koristi, treba čuvati odvojeno od ponovljenog.

Upozorenja

U stvari, uranijum je slabo radioaktivan. Međutim, kada ga pretvarate u UF₆ , Pretvara se u otrovno kemikalije, u kontaktu sa vodom koja tvori hidrofluorsku kiselinu (ova kiselina se naziva bazen, jer ga je drhtao staklom). Stoga, preduzeća koja obogaćuju uranijum zahtijevaju isti nivo sigurnosti i zaštite kao hemijskih preduzeća koja rade sa fluorom, koja uključuje UF skladištenje plina₆ pod slabom pritiskom i upotrebom dodatnog brtvljenja prilikom rada pod visokim pritiskom.
Upotrebljeni uranijum treba biti pod ozbiljnom zaštitom, jer u izotopi u, koji se nalazi u njemu, raspadaju se na elemente koji dodeljuju snažnu gama zračenje.
Obogaćeni uranijum, u pravilu, može se ponovo koristiti samo jednom.