Conţinut

• Pași
• Metoda 1 din 7: Proces de bază de beneficiari
• Metoda 2 din 7: Procesul de difuzie a gazului
• Metoda 3 din 7: Procesul de îmbinare a gazului
• Metoda 4 din 7: Procesul de separare aerodinamică
• Metoda 5 din 7: Proces de difuzie termică lichidă
• Metoda 6 din 7: Procesul de separare a izotopilor electromagnetici
• Metoda 7 din 7: Procesul de separare a izotopilor laser
• sfaturi
• Avertizări

Uraniul este folosit ca combustibil pentru reactoarele nucleare și a fost folosit și pentru a crea prima bombă atomică aruncată pe Hiroshima în 1945. Uraniul este extras din minereuri de rășină de uraniu care conțin mai mulți izotopi de diferite mase atomice și diferite niveluri de radioactivitate. Pentru utilizare într-o reacție de descompunere, cantitatea de izotop U trebuie mărită la un anumit nivel. Acest proces se numește îmbogățirea uraniului. Există mai multe modalități de a face acest lucru.

Pași

Metoda 1 din 7: Proces de bază de beneficiari

1. 1 Decideți pentru ce veți folosi uraniul. De obicei, minereul de uraniu conține doar 0,7% U, iar restul constă dintr-un izotop relativ stabil U. Tipul de reacție în care intenționați să utilizați uraniul determină nivelul de U la care trebuie să îmbogățiți minereul pentru a utiliza uraniu disponibil cât mai eficient posibil ...
   • Uraniul utilizat în energia nucleară trebuie îmbogățit la un nivel de 3-5% U. (unele reactoare nucleare necesită utilizarea uraniului neîmbogățit).
   • Uraniul utilizat pentru crearea armelor nucleare trebuie îmbogățit cu 90% U.
2. 2 Conversia minereului de uraniu în gaz. Majoritatea metodelor de îmbogățire a uraniului necesită transformarea minereului în gaz cu temperatură scăzută. Fluorul gazos este pompat în unitatea de conversie a minereului. Oxidul de uraniu interacționează cu fluorul pentru a produce hexafluorură de uraniu (UF₆). După aceea, izotopul U este izolat de gaz.
3. 3 Îmbogățirea uraniului. Restul acestui text descrie diferitele modalități de îmbogățire a uraniului. Cele mai frecvente sunt difuzia gazelor și centrifuga gazelor, dar separarea cu izotopi laser ar trebui să le înlocuiască în curând.
4. 4 Conversia hexafluorurii de uraniu în dioxid de uraniu (UO₂). După îmbogățire, uraniul trebuie transformat într-o formă stabilă și puternică pentru o utilizare ulterioară.
   • Dioxidul de uraniu este utilizat ca combustibil pentru reactoarele nucleare sub formă de granule plasate în tuburi metalice care formează tije de 4 metri.

Metoda 2 din 7: Procesul de difuzie a gazului

1. 1 Pompare UF₆ prin conducte.
2. 2 Treceți gazul printr-un filtru sau membrană poroasă. Deoarece izotopul U este mai ușor decât U, UF₆care conține un izotop mai ușor va trece prin membrană mai repede decât un izotop mai greu.
3. 3 Repetați procesul de difuzie până când ați colectat suficient U. Difuzia repetitivă se numește cascadă. Poate dura până la 1400 de treceri prin membrană înainte de a fi colectat suficient U.
4. 4 Condensați UF₆ în lichid. După ce gazul este îmbogățit, acesta este condensat într-un lichid și plasat în recipiente, unde este răcit și solidificat pentru transport și transformare în granule.
   • Datorită numărului mare de gaze care trece prin filtre, acest proces consumă energie și, prin urmare, nu mai este utilizat.

Metoda 3 din 7: Procesul de îmbinare a gazului

1. 1 Colectați mai mulți cilindri care se rotesc la viteză mare. Acești cilindri sunt centrifugi. Centrifugele sunt asamblate atât în ​​paralel, cât și în serie.
2. 2 Încărcați UF₆ în centrifuge. Centrifugele folosesc forța centrifugă pentru a forța gazul mai greu, care îl conține, să se afle la pereții cilindrului, iar cel mai ușor, cu U, să rămână în centru.
3. 3 Separați gazele separate.
4. 4 Repetați procesul cu aceste gaze în diferite centrifuge. Gazul cu un conținut ridicat de U este trecut printr-o centrifugă pentru a recupera și mai mult U, iar gazul cu un conținut redus de U este stors pentru a recupera restul de U.Astfel, se obține mai mult U decât cu difuzie de gaze.
   • Procesul de utilizare a centrifugelor cu gaz a fost inventat în anii 1940, dar nu a fost folosit prea mult până în anii 1960, când a început să importe un consum mai mic de energie. În prezent, instalația care utilizează acest proces se află în Eunice, SUA. Există 4 astfel de întreprinderi în Rusia, în Japonia și China - câte 2, în Marea Britanie, Olanda și Germania - câte una.

Metoda 4 din 7: Procesul de separare aerodinamică

1. 1 Construiți mai mulți cilindri îngustați staționari.
2. 2 Introduceți UF₆ în cilindri la viteză mare. Gazul introdus în acest mod se va roti în cilindru ca un ciclon, în urma căruia este împărțit în U și U, ca într-o centrifugă rotativă.
   • În Africa de Sud, au venit cu injectarea de gaz într-o butelie tangențial. În acest moment este testat pe izotopi ușori, ca în siliciu.

Metoda 5 din 7: Proces de difuzie termică lichidă

1. 1 Sub presiune rotiți gazul UF₆ în lichid.
2. 2 Construiți două țevi concentrice. Conductele ar trebui să fie destul de înalte. Cu cât conductele sunt mai lungi, cu atât mai mult gaz poate fi separat.
3. 3 Înconjoară conductele cu o teacă de apă lichidă. Aceasta va răci tubul exterior.
4. 4 Injectați hexafluorură de uraniu lichid între conducte.
5. 5 Încălziți tubul interior cu abur. Căldura va crea un flux de convecție în UF₆, ceea ce va face ca izotopii U ușori să se deplaseze către tubul interior cald, iar U-ul greu către cel exterior rece.
   • Acest proces a fost inventat în 1940 ca parte a Proiectului Manhattan, dar a fost abandonat devreme după dezvoltarea unui proces de difuzie a gazului mai eficient.

Metoda 6 din 7: Procesul de separare a izotopilor electromagnetici

1. 1 Ionizează gazul UF₆.
2. 2 Treceți gazul printr-un câmp magnetic puternic.
3. 3 Separați izotopii de uraniu ionizat de urmele pe care le lasă când trec prin câmpul magnetic. Ionii U lasă urme care se îndoaie diferit de U. Acești ioni pot fi separați pentru a produce uraniu îmbogățit.
   • Această metodă a fost utilizată pentru a produce uraniu pentru bomba atomică aruncată pe Hiroshima în 1945 și a fost folosită de Irak pentru programul său de arme nucleare în 1992. Această metodă necesită de 10 ori mai multă energie decât metoda de difuzie a gazelor, ceea ce îl face impracticabil pentru programele de mari dimensiuni.

Metoda 7 din 7: Procesul de separare a izotopilor laser

1. 1 Acordați laserul la o anumită frecvență. Lumina laser trebuie să aibă o lungime de undă specifică (o singură culoare). La o lungime de undă dată, laserul va viza doar atomii U, lăsând atomii U intacti.
2. 2 Scopul laserului către uraniu. Spre deosebire de alte metode de îmbogățire a uraniului, acest proces nu necesită utilizarea gazului de hexafluorură de uraniu. Puteți utiliza un aliaj de uraniu și fier, care se face cel mai frecvent în industrie.
3. 3 Va elibera atomi de uraniu cu electroni excitați. Aceștia vor fi atomii U.

sfaturi

• În unele țări, deșeurile nucleare sunt refolosite pentru a separa uraniul și plutoniul de procesul de degradare. Uraniul reutilizabil va trebui extras din U și U obținute în procesul de descompunere, iar acum uraniul trebuie îmbogățit la un nivel mai înalt decât inițial, deoarece U absoarbe neutronii și astfel încetinește procesul de descompunere. Din această cauză, uraniul utilizat pentru prima dată trebuie păstrat separat de uraniul reciclat.

Avertizări

• De fapt, uraniul este slab radioactiv. Cu toate acestea, atunci când îl transformați în UF₆ , se transformă într-un produs chimic toxic care la contactul cu apa formează acid fluorhidric. Prin urmare, instalațiile de îmbogățire a uraniului necesită același nivel de siguranță și protecție ca și instalațiile chimice care funcționează cu fluor, care include depozitarea gazului UF₆ sub presiune scăzută și utilizarea etanșării suplimentare atunci când se lucrează sub presiune ridicată.
• Uraniul reciclabil trebuie protejat serios, deoarece izotopii U pe care îi conține se descompun în elemente care emit radiații gamma puternice.
• Uraniul îmbogățit poate fi în general reutilizat o singură dată.