ურანი გამოიყენება როგორც ენერგიის წყარო ბირთვულ რეაქტორებში და გამოიყენებოდა პირველი ატომური ბომბის დასამზადებლად, რომელიც ჰიროსიმაზე დაეცა 1945 წელს. ურანი დანაღმულია როგორც საბადო, რომელსაც ეწოდება pitchblende და შედგება ატომური წონის რამდენიმე იზოტოპისა და რამდენიმე განსხვავებული დონისგან. რადიოაქტიურობის. დაშლის რეაქციებში გამოსაყენებლად, იზოტოპების რაოდენობა 235U უნდა გაიზარდოს იმ დონემდე, რომელიც მზად იქნება რეაქტორში ან ბომბში დაშლისთვის. ამ პროცესს ეწოდება ურანის გამდიდრება და ამის რამდენიმე გზა არსებობს.
ნაბიჯი
მეთოდი 1 დან 7: ძირითადი გამდიდრების პროცესი
ნაბიჯი 1. გადაწყვიტეთ რისთვის იქნება გამოყენებული ურანი
უმეტესი დანაღმული ურანი შეიცავს მხოლოდ 0,7 პროცენტს 235U, დანარჩენი უმეტესობა იზოტოპია 238უფრო სტაბილური უ. დაშლის რეაქციის ტიპი, რომლის გაკეთებაც გსურთ ურანთან ერთად, განსაზღვრავს რამდენად გაიზრდება 235თქვენ უნდა გააკეთოთ ისე, რომ ურანი ეფექტურად იქნას გამოყენებული.
- ბირთვული ძრავების უმეტეს ნაწილში გამოყენებული ურანი უნდა გამდიდრდეს 3-5 პროცენტამდე 235U. (ზოგიერთი ბირთვული რეაქტორი, როგორიცაა CANDU რეაქტორი კანადაში და Magnox რეაქტორი გაერთიანებულ სამეფოში, შექმნილია გამდიდრებული ურანის გამოსაყენებლად.)
- ამის საპირისპიროდ, ურანი, რომელიც გამოიყენება ატომური ბომბებისთვის და ქობინით, უნდა გამდიდრდეს 90 პროცენტამდე 235უ.
ნაბიჯი 2. გადააქციეთ ურანის საბადო გაზში
ამჟამად არსებული ურანის გამდიდრების მეთოდების უმეტესობა მოითხოვს ურანის მადნის გადაკეთებას დაბალ ტემპერატურულ გაზად. ფტორის გაზი ჩვეულებრივ იტუმბება მადნის გადამყვან მანქანაში; ურანის ოქსიდის გაზი რეაგირებს ფტორთან და წარმოქმნის ურანის ჰექსაფლუორიდს (UF6). შემდეგ გაზი მუშავდება იზოტოპების გამოყოფისა და შეგროვების მიზნით 235უ.
ნაბიჯი 3. გაამდიდრეთ ურანი
ამ სტატიის მოგვიანებით ნაწილები აღწერს ურანის გამდიდრების სხვადასხვა პროცესს. ყველა პროცესს შორის, გაზის დიფუზია და გაზის ცენტრიფუგაცია არის ორი ყველაზე გავრცელებული, მაგრამ ლაზერული იზოტოპების გამოყოფა სავარაუდოდ ჩაანაცვლებს ამ ორს.
ნაბიჯი 4. შეცვალეთ UF გაზი6 ურანის დიოქსიდამდე (UO)2).
გამდიდრების შემდეგ ურანი საჭიროებისამებრ უნდა გადაკეთდეს სტაბილურ მყარ ფორმაში.
ურანის დიოქსიდი, რომელიც გამოიყენება როგორც ბირთვული რეაქტორების საწვავი, მზადდება კერამიკული ბირთვიანი მარცვლებისგან, რომლებიც ლითონის მილებშია გახვეული ისე, რომ ისინი გახდებიან წნელები 4 მ სიმაღლეზე
მეთოდი 2 დან 7: გაზის დიფუზიის პროცესი
ნაბიჯი 1. ტუმბოს UF გაზის გაზი6 მილის მეშვეობით.
ნაბიჯი 2. ტუმბოს გაზი ფილტრის ან ფოროვანი გარსის მეშვეობით
იზოტოპის გამო 235U უფრო მსუბუქია ვიდრე იზოტოპი 238U, UF6 უფრო მსუბუქი იზოტოპები მემბრანაში უფრო სწრაფად გავრცელდება, ვიდრე მძიმე იზოტოპები.
ნაბიჯი 3. გაიმეორეთ დიფუზიის პროცესი, სანამ არ არის საკმარისი 235U შეგროვებული.
განმეორებით გავრცელებას ეწოდება სტრატიფიცირებული. მას შეუძლია მიიღოს 1,400 ფილტრაცია ფოროვან გარსში, რომ მიიღოს საკმარისი 235U კარგად გამდიდრდეს ურანი.
ნაბიჯი 4. UF გაზის კონდენსაცია6 თხევადი ფორმით.
მას შემდეგ, რაც გაზი საკმარისად გამდიდრდება, გაზი კონდენსირდება თხევადში, შემდეგ ინახება კონტეინერში, სადაც გაცივდება და მყარდება ტრანსპორტირებისთვის და საწვავის მარცვლეულში შესაქმნელად.
ფილტრაციის დიდი რაოდენობის გამო, ეს პროცესი ენერგიის ინტენსიურია, ამიტომ ის შეჩერებულია. შეერთებულ შტატებში, მხოლოდ ერთი გაზის დიფუზიის გამამდიდრებელი ქარხანაა დარჩენილი, რომელიც მდებარეობს პადუკაში, კენტუკი
მეთოდი 3 დან 7: გაზის ცენტრიფუგა პროცესი
ნაბიჯი 1. დააინსტალირეთ რიგი მაღალსიჩქარიანი მბრუნავი ცილინდრები
ეს ცილინდრი არის ცენტრიფუგა. ცენტრიფუგა დამონტაჟებულია სერიულად ან პარალელურად.
ნაბიჯი 2. ნაკადი UF. გაზი6 შევიდა spinner.
ცენტრიფუგა იყენებს ცენტრიდანულ აჩქარებას, რათა შეიტანოს გაზის შემცველობა 238უფრო მძიმე U ცილინდრის კედელზე და აირის შემცველი 235უფრო მსუბუქია U ცილინდრის ცენტრში.
ნაბიჯი 3. ამოიღეთ გამოყოფილი გაზები
ნაბიჯი 4. ორი გამოყოფილი აირის დამუშავება ორ ცალკეულ ცენტრიფუგში
მდიდარი გაზი 235U გაგზავნეს ცენტრიფუგაზე, სადაც 235U ჯერ კიდევ უფრო მოპოვებულია, ხოლო გაზი შეიცავს 235შემცირებული U იკვებება სხვა ცენტრიფუგში ამონაწერი 235დარჩენილი უ. ეს საშუალებას აძლევს ცენტრიფუგირებას გაცილებით მეტი ამონაწერი 235U- ის მოპოვება შესაძლებელია გაზის დიფუზიის პროცესით.
გაზის ცენტრიფუგის პროცესი პირველად შემუშავდა 1940 -იან წლებში, მაგრამ იგი არ იქნა გამოყენებული 1960 -იან წლებამდე, როდესაც მისი უნარი განახორციელოს დაბალი ენერგიის ურანის გამდიდრების პროცესი. ამჟამად, გაზის ცენტრიფუგის პროცესის ქარხანა შეერთებულ შტატებში მდებარეობს ნიუ -მექსიკო, იუნიცაში. ამის საპირისპიროდ, ამჟამად რუსეთს აქვს ამ ტიპის ოთხი ქარხანა, იაპონიასა და ჩინეთს - ორი, ხოლო გაერთიანებულ სამეფოს, ნიდერლანდებსა და გერმანიას თითო თითო
მეთოდი 4 დან 7: აეროდინამიკური გამოყოფის პროცესი
ნაბიჯი 1. შექმენით ვიწრო, სტაციონარული ცილინდრების სერია
ნაბიჯი 2. ჩაუშვით UF გაზი6 ცილინდრში მაღალი სიჩქარით.
ცილინდრში გაზი ისმის ისე, რომ იწვევს გაზს ბრუნავს ციკლონივით, რითაც გამოიყოფა გამიჯვნის ტიპი 235U და 238იგივე U როგორც მბრუნავი ცენტრიფუგის პროცესში.
სამხრეთ აფრიკაში შემუშავებული ერთ -ერთი მეთოდია გაზის შეყვანა ცილინდრებში გვერდიგვერდ. ეს მეთოდი ამჟამად ტესტირებულია უფრო მსუბუქი იზოტოპებით, როგორიცაა სილიციუმში
მეთოდი 5 დან 7: თხევადი თერმული დიფუზიის პროცესი
ნაბიჯი 1. თხევადი UF გაზი6 წნეხის ქვეშ.
ნაბიჯი 2. გააკეთეთ წყვილი კონცენტრატის მილები
მილსადენი უნდა იყოს საკმარისად მაღალი, რადგან უფრო მაღალი მილაკი იძლევა მეტი იზოტოპების გამოყოფის საშუალებას 235U და 238უ.
ნაბიჯი 3. მილის დაფარვა წყლის ფენით
ეს გააცივებს მილის გარე ნაწილს.
ნაბიჯი 4. ტუმბო UF6 სითხე მილებს შორის.
ნაბიჯი 5. გაათბეთ შიდა მილი ორთქლით
სითბო გამოიწვევს კონვექციის დენებს UF- ში6 რომელიც მოიზიდავს იზოტოპს 235მსუბუქია U უფრო ცხელი შიდა მილისკენ და უბიძგებს იზოტოპს 238უფრო მძიმე U უფრო მაგარი გარე მილისკენ.
ეს პროცესი გამოიკვლიეს 1940 წელს მანჰეტენის პროექტის ფარგლებში, მაგრამ მიატოვეს განვითარების ადრეულ ეტაპზე, როდესაც შემუშავდა გაზის უფრო ეფექტური დიფუზიის პროცესები
მეთოდი 6 დან 7: ელექტრომაგნიტური იზოტოპის გამოყოფის პროცესი
ნაბიჯი 1. UF. გაზის იონიზაცია6.
ნაბიჯი 2. გაიარეთ გაზი ძლიერი მაგნიტური ველის საშუალებით
ნაბიჯი 3. გამოყავით იონიზირებული ურანის იზოტოპები მაგნიტური ველის გავლისას დატოვებული კვალის საფუძველზე
იონი 235U ტოვებს ბილიკს განსხვავებული რკალით, ვიდრე იონი 238U. იონების იზოლირება შესაძლებელია ურანის გამდიდრების მიზნით.
ეს მეთოდი გამოიყენებოდა ურანის დასამუშავებლად 1945 წელს ჰიროსიმაზე ჩამოგდებული ატომური ბომბისათვის და ასევე არის გამდიდრების მეთოდი, რომელიც ერაყმა გამოიყენა 1992 წელს ბირთვული იარაღის პროგრამაში. ფართომასშტაბიანი გამდიდრება
მეთოდი 7 დან 7: ლაზერული იზოტოპის გამოყოფის პროცესი
ნაბიჯი 1. დააყენეთ ლაზერი კონკრეტულ ფერში
ლაზერული სხივი უნდა იყოს მთლიანად ერთი კონკრეტული ტალღის სიგრძის (მონოქრომატული). ეს ტალღის სიგრძე მიმართავს მხოლოდ ატომებს 235U, და მოდით ატომი 238თქვენ არ დაზარალებულხართ.
ნაბიჯი 2. ანათეთ ლაზერის სხივი ურანზე
ურანის გამდიდრების სხვა პროცესებისგან განსხვავებით, თქვენ არ გჭირდებათ ურანის ჰექსაფლუორიდის აირის გამოყენება, თუმცა ლაზერული პროცესების უმეტესობა ასეა. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ურანი და რკინის შენადნობები, როგორც ურანის წყარო, რომელიც გამოიყენება ატომური ორთქლის ლაზერული იზოტოპების გამოყოფის პროცესში (AVLIS).
ნაბიჯი 3. ურანის ატომების ამოღება აღგზნებული ელექტრონებით
ეს იქნება ატომი 235უ.
Რჩევები
ზოგიერთმა ქვეყანამ ხელახლა დაამუშავა დახარჯული ბირთვული საწვავი მასში არსებული ურანისა და პლუტონიუმის აღსადგენად, რომელიც წარმოიქმნა დაშლის პროცესში. გადამუშავებული ურანი უნდა მოიხსნას იზოტოპიდან 232U და 236U წარმოიქმნება დაშლის დროს და თუ გამდიდრებულია, უნდა გამდიდრდეს უფრო მაღალი ხარისხით, ვიდრე "ახალი" ურანი, რადგან 236U შთანთქავს ნეიტრონებს, რითაც აფერხებს დაშლის პროცესს. ამიტომ, გადამუშავებული ურანი უნდა ინახებოდეს ურანისგან, რომელიც პირველად ახლად გამდიდრდა.
გაფრთხილება
- ურანი ასხივებს მხოლოდ სუსტ რადიოაქტივობას; თუმცა, როდესაც გადამუშავდება UF. გაზად6, ხდება ტოქსიკური ქიმიური ნივთიერება, რომელიც რეაგირებს წყალთან და ქმნის კოროზიულ ჰიდროფლორმჟავას. (ამ მჟავას საყოველთაოდ უწოდებენ "დამჭკნარ მჟავას", რადგან იგი გამოიყენება შუშის დასამუშავებლად.) ამიტომ, ურანის გამდიდრების ქარხნები საჭიროებენ იგივე დამცავ ზომებს, როგორც ფტორთან მომუშავე ქიმიური ქარხნები, რაც მოიცავს UF აირის დაცვას.6 იყავით უმეტესწილად დაბალი წნევის ქვეშ და გამოიყენეთ დამატებითი დონის შეზღუდვა იმ ადგილებში, სადაც მაღალი წნევაა საჭირო.
- გადამუშავებული ურანი უნდა ინახებოდეს სქელ გარსებში, რადგან 232მასში არსებული U იშლება ელემენტებად, რომლებიც ასხივებენ ძლიერ გამა გამოსხივებას.
- ჩვეულებრივ, გამდიდრებული ურანის გადამუშავება შესაძლებელია მხოლოდ ერთხელ.
