Cum să îmbogățească Uraniu

Uraniu este folosit ca combustibil pentru reactoarele nucleare și a fost de asemenea folosit pentru a crea prima bombă atomică a scăzut pe Hiroshima în 1945.Uraniul este extras din minereu de uraniu rășină, conținând mai mulți izotopi de masă atomică diferită și niveluri diferite de radioactivitate. Pentru utilizare în reacția de decădere, cantitatea de izotop este UTHE să fie mărită la un anumit nivel. Acest proces se numește îmbogățire de uraniu. Există mai multe modalități de a face acest lucru.

Pași

Metoda 1 din 7:

Procesul principal de îmbogățire

unu. Decideți de ce veți folosi uraniul. De regulă, minereul de uraniu conține doar 0,7% u, și constă în altfel din izotopul relativ stabil.De la tipul de reacție în care veți folosi uraniul depinde de nivelul U, la care trebuie să îmbogățiți minereul pentru a utiliza uraniul existent cât mai eficient posibil.

Uraniul utilizat în puterea nucleară trebuie îmbogățit la 3-5% u. (Unele reactoare nucleare sugerează utilizarea uranității neuniformate).
Uraniul folosit pentru a crea arme nucleare trebuie îmbogățit până la 90% u.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 2

2. Rotiți minereul de uraniu la gaz. Majoritatea metodelor de îmbogățire a uraniului necesită transformarea minereului în gaze cu temperatură scăzută. În instalarea transformării gazului de fluor de minereu. Oxidul de uraniu interacționează cu fluor, rezultând hexafluorura de uraniu (UF₆). După care un izotop de izotop.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 3

3. Îmbogățirea uranității. Partea rămasă a acestui text descrie diverse moduri de îmbogățire a uraniului. Cea mai obișnuită difuzie de gaze și centrifugă de gaz sunt cele mai frecvente, cu toate acestea, separarea laser a izotopilor ar trebui să le înlocuiască în curând.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 4

4. Rotiți hexafluorura de uraniu în dioxid de uraniu (UO₂). După îmbogățire, uraniul trebuie transformat într-o formă stabilă, puternică pentru utilizare ulterioară.

Dioxidul de uraniu este utilizat ca combustibil pentru reactoarele nucleare sub formă de granule plasate în țevi metalice care formează tije de 4 metri.

Metoda 2 din 7:

Procesul de difuzie a gazului

unu. Pomparea UF₆ prin țevi.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 6

2. Săriți gazul printr-un filtru poros sau membrană. Deoarece izotopul u este mai ușor decât u, uf₆, conținând izotopul mai ușor va trece prin membrană mai repede decât izotopul mai greu.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 7

3. Repetați procesul de difuzie până când colectați suficient. Repetarea difuziei se numește cascadă. Poate că va dura până la 1.400 de transmitere prin membrană, înainte de a fi adunate suficient.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 8

4. Găsiți UF₆ în lichid. După îmbogățirea cu gaz, este condensată în lichid și este plasată în recipiente în care este răcită și se întărește pentru transport și transformare în granule.

Din cauza numărului mare de gaze de gaz prin filtre, acest proces este consumul de energie și, prin urmare, iese din uz.

Metoda 3 din 7:

Procesul de înfățișare a gazelor

unu. Strângeți niște cilindri care se rotesc la viteză mare. Aceste cilindri sunt centrifuge. Centrifugele sunt colectate ca în paralel, în timp ce în mod consecvent.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 10

2. Verificați UF₆ În Centrifugu. Centrifuga folosește puterea centrifugă pentru a forța un gaz mai greu care conține, să fie la pereții cilindrului și ușor, cu u, - rămâi în centru.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 11

3. Selectați gazele separate.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 12

4. Repetați procesul cu aceste gaze în centrifuge diferite. Gazul cu conținut ridicat U este trecut prin centrifugă pentru a evidenția chiar mai mult u, iar gazul cu un conținut scăzut de acest izotop este stoarse pentru a obține resturile de u. Astfel, se dovedește mai mult decât difuzarea gazului.

Procesul de utilizare a centrifugelor de gaz a fost inventat în anii 1940, dar nu a fost utilizat în mod special până în anii 1960, când consumul de energie mai mic a început să contezească. În prezent, întreprinderea care utilizează acest proces este în UNICE, SUA.În Rusia, există 4 astfel de întreprinderi, în Japonia și China - 2, în Marea Britanie, Olanda și Germania - una.

Metoda 4 din 7:

Procesul de separare aerodinamică

unu. Construiți mai multe cilindri înguste staționari.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 14

2. Introduceți UF₆ în cilindri la viteză mare. Gazul introdus în acest mod se va roti în cilindru ca un ciclon, ca rezultat al căruia este împărțită în U și U, ca în centrifuga rotativă.

În Africa de Sud, el a inventat gazul într-un cilindru tangent. În momentul de față este testat pe izotopi de lumină, atât în siliciu.

Metoda 5 din 7:

Procesul de difuzie termică lichidă

unu. Sub presiune, transformarea gazului UF₆ în lichid.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 16

2. Construiți două conducte concentrice. Țevile trebuie să fie destul de mari. Cu cât conducta este mai lungă, cu atât mai mult gaz poate fi împărțit.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 17

3. Înconjurați conducta cu o coajă de apă lichidă. Se va răci conducta externă.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 18

4. Introduceți hexafluorura de uraniu lichid între țevi.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 19

cinci. Se încălzește tubul interior cu abur. Căldura va crea un flux de convecție în UF₆, care va face izotopii de lumină u se deplasează într-un tub cald interior și greu U - la frigul rece.

Acest proces a fost inventat în 1940 sub proiectul Manhattan, dar a fost abandonat într-o etapă timpurie după dezvoltarea unui proces mai eficient de difuzie a gazelor.

Metoda 6 din 7:

Procesul de separare a izotopului electromagnetic

unu. Ionize gaz uf₆.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 21

2. Lipsește gaz printr-un câmp magnetic puternic.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 22

3. Separarea izotopilor de uraniu ionizați în pașii, care pleacă, trecând prin câmpul magnetic. U ioni lasă urme care se flexează diferit decât u. Acești ioni pot fi separați pentru a obține uraniu îmbogățit.

Această metodă a fost utilizată pentru a produce uraniu pentru o bombă atomică care a scăzut la 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 la scară largă.

Metoda 7 din 7:

Procesul de separare a laser a izotopilor

unu. Configurați un laser pentru o anumită frecvență. Lumina laser ar trebui să aibă o lungime de undă specială (monocrom). La o anumită lungime de undă, laserul va fi îndreptat numai la atomii u, lăsând atomii u intact.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 24

2. Trimiteți un laser pentru uraniu. Spre deosebire de alte metode de îmbogățire a uraniului, acest proces nu necesită gaz de hexafluorură de uraniu. Puteți folosi aliajul de uraniu și fier, care este cel mai adesea făcut în industrie.

Imagine intitulată Enrich Uraniu Pasul 25

3. Atomii de uraniu cu electroni excitați. Acest lucru va fi atomi u.

sfaturi

În unele țări, deșeurile nucleare reutilizează uraniu și plutoniu, care au rămas după procesul de degradare. Uraniuul reutilizat va trebui să fie extras de la U și U, obținut în timpul procesului de decădere, iar acum uraniul trebuie îmbogățit la un nivel mai înalt decât inițial, deoarece u absoarbe neutronii și la fel de mult ca procesul de degradare încetinește. Din acest motiv, uraniu, folosit pentru prima dată, ar trebui păstrat separat de refolosit.

Avertizări

De fapt, uraniu este slab radioactiv. Cu toate acestea, atunci când îl transformați în UF₆ , Se transformă într-o substanță chimică toxică, în contact cu apa care formează acid hidrofluoric (acest acid se numește piscină, deoarece este gravată de sticlă). Prin urmare, întreprinderile care îmbogățesc uraniul necesită același nivel de securitate și protecție ca întreprinderile chimice care lucrează cu Fluorine, care include stocarea gazelor UF₆ sub presiune slabă și utilizarea de etanșare suplimentară atunci când lucrați sub presiune ridicată.
Uraniul reutilizat ar trebui să fie sub protecție gravă, deoarece izotopii u, care este conținut în ea, se dezintegrează pe elemente care alocă radiații puternice gamma.
Uraniul îmbogățit, de regulă, poate fi reutilizat o singură dată.