Sisu

• Sammud
• Meetod 1 /7: põhiline soodustusprotsess
• Meetod 2/7: gaasi difusiooniprotsess
• Meetod 3/7: gaasiühendusprotsess
• Meetod 4/7: Aerodünaamilise eraldamise protsess
• Meetod 5/7: vedeliku termilise difusiooni protsess
• Meetod 6/7: elektromagnetiline isotoopide eraldamise protsess
• Meetod 7/7: isotoopide laseride eraldamise protsess
• Näpunäiteid
• Hoiatused

Uraani kasutatakse tuumareaktorite kütusena ja seda kasutati ka esimese aatomipommi loomisel Hiroshimale 1945. aastal. Uraani kaevandatakse uraanivaigumaagist, mis sisaldab mitmeid erineva aatommassi ja erineva radioaktiivsuse tasemega isotoope. Lagunemisreaktsioonis kasutamiseks tuleb U -isotoobi kogust suurendada teatud tasemeni. Seda protsessi nimetatakse uraani rikastamiseks. Selleks on mitu võimalust.

Sammud

Meetod 1 /7: põhiline soodustusprotsess

1. 1 Otsustage, milleks te uraani kasutate. Tavaliselt sisaldab uraanimaak ainult 0,7% U ja ülejäänud osa koosneb suhteliselt stabiilsest isotoobist U. Reaktsiooni tüüp, milles kavatsete uraani kasutada, määrab kindlaks U taseme, milleni peate maagi rikastamiseks kasutama kättesaadav uraan võimalikult tõhusalt ....
   • Tuumaenergias kasutatav uraan peab olema rikastatud tasemele 3-5% U. (mõned tuumareaktorid nõuavad rikastamata uraani kasutamist).
   • Tuumarelvade valmistamiseks kasutatav uraan peab olema rikastatud 90% U -ni.
2. 2 Muuda uraanimaak gaasiks. Enamik uraani rikastamise meetodeid nõuab maagi muutmist madala temperatuuriga gaasiks. Fluori gaas pumbatakse maagi muundamisseadmesse. Uraanoksiid interakteerub fluoriga, et saada uraanheksafluoriid (UF)₆). Pärast seda eraldatakse isotoop U gaasist.
3. 3 Uraani rikastamine. Selle teksti ülejäänud osas kirjeldatakse erinevaid uraani rikastamise viise. Kõige tavalisemad on gaasi difusioon ja gaasitsentrifuug, kuid laser -isotoopide eraldamine peaks need peagi asendama.
4. 4 Muuda uraanheksafluoriid uraandioksiidiks (UO)₂). Pärast rikastamist tuleb uraan edasiseks kasutamiseks muuta stabiilseks ja tugevaks vormiks.
   • Uraandioksiidi kasutatakse tuumareaktorite kütusena graanulite kujul, mis on paigutatud metalltorudesse, mis moodustavad 4-meetrised vardad.

Meetod 2/7: gaasi difusiooniprotsess

1. 1 UF pumpamine₆ torude kaudu.
2. 2 Viige gaas läbi poorse filtri või membraani. Kuna isotoop U on kergem kui U, siis UF₆mis sisaldab kergemat isotoopi, läbib membraani kiiremini kui raskem isotoop.
3. 3 Korrake difusiooniprotsessi, kuni olete kogunud piisavalt U. Korduvat difusiooni nimetatakse kaskaadiks. Enne piisava koguse U kogumist võib kuluda kuni 1400 membraani.
4. 4 Kondenseerige UF₆ vedelaks. Pärast gaasi rikastamist kondenseeritakse see vedelikuks ja pannakse mahutitesse, kus see jahutatakse ja tahkestatakse transportimiseks ja graanuliteks muundamiseks.
   • Kuna filtreid läbib palju gaasi, on see protsess energiat tarbiv ja seetõttu kaob kasutusest.

Meetod 3/7: gaasiühendusprotsess

1. 1 Koguge mitu silindrit, mis pöörlevad suurel kiirusel. Need silindrid on tsentrifuugid. Tsentrifuugid on kokku pandud nii paralleelselt kui ka järjestikku.
2. 2 Laadige UF üles₆ tsentrifuugides. Tsentrifuugid kasutavad tsentrifugaaljõudu, et sundida seda sisaldavat raskemat gaasi silindri seinte juurde ja kergemat koos U -ga keskele.
3. 3 Eraldage eraldatud gaasid.
4. 4 Korrake protsessi nende gaasidega erinevates tsentrifuugides. Suure U -sisaldusega gaas juhitakse läbi tsentrifuugi, et saada veelgi rohkem U -d, ja väikese U -sisaldusega gaas pressitakse ülejäänud U kogumiseks välja.Seega saadakse rohkem U kui gaasi difusioonil.
   • Gaasitsentrifuugide kasutamise protsess leiutati 1940. aastatel, kuid seda hakati palju kasutama alles 1960. aastatel, mil väiksem energiakulu hakkas loema. Praegu asub seda protsessi kasutav rajatis USA -s Eunices. Venemaal, Jaapanis ja Hiinas on 4 sellist ettevõtet - kumbki 2, Suurbritannias, Hollandis ja Saksamaal - üks.

Meetod 4/7: Aerodünaamilise eraldamise protsess

1. 1 Ehitage mitu statsionaarset kitsast silindrit.
2. 2 Sisestage UF₆ silindritesse suurel kiirusel. Sel viisil juhitav gaas pöörleb silindris nagu tsüklon, mille tagajärjel jaguneb see U -ks ja U -ks nagu pöörlevas tsentrifuugis.
   • Lõuna -Aafrikas tulid nad välja gaasi süstimisega silindrisse tangentsiaalselt. Hetkel katsetatakse seda kergete isotoopide peal, nagu ränis.

Meetod 5/7: vedeliku termilise difusiooni protsess

1. 1 Keerake rõhu all UF -gaasi₆ vedelaks.
2. 2 Ehitage kaks kontsentrilist toru. Torud peaksid olema üsna kõrged. Mida pikemad on torud, seda rohkem saab gaasi eraldada.
3. 3 Ümbritsege torusid vedela veega. See jahutab välimist toru.
4. 4 Süstida torude vahele vedelat uraanheksafluoriidi.
5. 5 Kuumutage sisemist toru auruga. Kuumus tekitab UF -is konvektsioonivoo₆, mille tõttu kerged U -isotoobid liiguvad sooja sisetorusse ja rasked U -d külma välimistorusse.
   • See protsess leiutati 1940. aastal Manhattani projekti raames, kuid loobuti varakult pärast tõhusama gaaside difusiooniprotsessi väljatöötamist.

Meetod 6/7: elektromagnetiline isotoopide eraldamise protsess

1. 1 Ioniseeritud gaasi UF₆.
2. 2 Viige gaas läbi tugeva magnetvälja.
3. 3 Eraldage ioniseeritud uraani isotoobid jälgedest, mis nad magnetvälja läbimisel jätavad. Uioonid jätavad jälgi, mis painduvad teisiti kui U. Neid ioone saab eraldada, et saada rikastatud uraani.
   • Seda meetodit kasutati uraani tootmiseks 1945. aastal Hiroshimale heidetud aatomipommi jaoks ning Iraak kasutas seda oma tuumarelvaprogrammis 1992. aastal. See meetod nõuab 10 korda rohkem energiat kui gaasi difusioonimeetod, mis muudab selle suuremahuliste programmide jaoks ebapraktiliseks.

Meetod 7/7: isotoopide laseride eraldamise protsess

1. 1 Häälestage laser kindlale sagedusele. Laservalgusel peab olema konkreetne lainepikkus (ühevärviline). Teatud lainepikkusel sihib laser ainult U -aatomeid, jättes U -aatomid puutumata.
2. 2 Suunake laser uraani. Erinevalt teistest uraani rikastamise meetoditest ei nõua see protsess uraanheksafluoriidgaasi kasutamist. Võite kasutada uraani ja raua sulamit, mida tööstuses kõige sagedamini tehakse.
3. 3 Vabastab ergastatud elektronidega uraani aatomeid. Need on U -aatomid.

Näpunäiteid

• Mõnes riigis kasutatakse tuumajäätmeid uuesti, et eraldada lagunemisprotsessist uraan ja plutoonium. Korduvkasutatav uraan tuleb eraldada lagunemisprotsessis saadud U -st ja U -st ning nüüd tuleb uraani rikastada esialgsest kõrgemale tasemele, kuna U neelab neutroneid ja aeglustab seega lagunemisprotsessi. Seetõttu tuleks esmakordselt kasutatud uraani hoida ringlussevõetud uraanist eraldi.

Hoiatused

• Tegelikult on uraan nõrgalt radioaktiivne. Kui aga muuta see UF -iks₆ , muutub see mürgiseks kemikaaliks, mis veega kokkupuutel moodustab vesinikfluoriidhappe. Seetõttu vajavad uraani rikastamise tehased sama turvalisuse ja kaitse taset kui fluoriga töötavad keemiatehased, mis hõlmab ka UF -gaasi ladustamist₆ madala rõhu all ja täiendava tihendi kasutamine kõrge rõhu all töötamisel.
• Taaskasutatavat uraani tuleb tõsiselt kaitsta, kuna selles sisalduvad U -isotoobid lagunevad tugevat gammakiirgust eraldavateks elementideks.
• Rikastatud uraani saab üldjuhul kasutada ainult üks kord.