Уран ядролук реакторлордо энергия булагы катары колдонулат жана 1945 -жылы Хиросимага ташталган биринчи атом бомбасын жасоо үчүн колдонулган. Уран питчленд деп аталган руда катары казылып алынат жана атомдук салмактагы бир нече изотоптордон турат. радиоактивдүүлүк жөнүндө Бөлүнүү реакцияларында колдонуу үчүн изотоптордун саны 235U реактордо же бомбада бөлүнүүгө даяр деңгээлге көтөрүлүшү керек. Бул процесс уран байытуу деп аталат жана анын бир нече жолу бар.
Кадам
7 методу 1: Негизги байытуу процесси
Кадам 1. Уран эмне үчүн колдонуларын чечиңиз
Көпчүлүк казылган урандын курамында болжол менен 0,7 пайызы бар 235U, калганынын көбү изотоп 238кыйла туруктуу У. Уран менен жасагыңыз келген бөлүнүү реакциясынын түрү анын канчалык көбөйүшүн аныктайт 235Уранды эффективдүү колдонуу үчүн муну жасаш керек.
- Көпчүлүк атомдук кыймылдаткычтарда колдонулган уран 3-5 пайызга чейин байытылышы керек 235АКШ (Канададагы CANDU жана Улуу Британиядагы Magnox реактору сыяктуу кээ бир өзөктүк реакторлор байытылбаган уранды колдонуу үчүн иштелип чыккан.)
- Тескерисинче, атом бомбасы жана дүрмөттөр үчүн колдонулган уран 90 пайызга чейин байытылышы керек. 235У.
2 -кадам. Уран рудасын газга айлантуу
Уранды байытуунун азыркы учурдагы көпчүлүк ыкмалары уран рудасын төмөнкү температурадагы газга айландырууну талап кылат. Фтор газы көбүнчө руданы конверсиялоочу машинага сордурулат; уран оксиди газы фтор менен реакцияга кирип, уран гексафторидин (UF) өндүрөт6). Андан кийин газ изотопторду бөлүү жана чогултуу үчүн иштетилет 235У.
3 -кадам. Уранды байытуу
Бул макаланын кийинки бөлүмдөрү уранды байытуу үчүн жеткиликтүү болгон ар кандай процесстерди сүрөттөйт. Бардык процесстердин ичинен газ диффузиясы жана газды центрифугалоо эң кеңири таралган, бирок лазердик изотоптордун бөлүнүшү экөөнүн ордуна келет деп күтүлүүдө.
Кадам 4. UF газын өзгөртүү6 уран диоксидине (UO2).
Бай болгондон кийин, уранды каалагандай колдонуу үчүн туруктуу катуу түргө айлантуу керек.
Ядролук реакторлор үчүн отун катары колдонулган уран диоксиди керамикалык өзөктүү дандарга айланат, алар металл түтүктөргө оролуп, бийиктиги 4 мге чейин таяк болуп калат
7 методунун 2: газдын таралуу процесси
Кадам 1. UF газын сордуруу6 түтүк аркылуу.
Кадам 2. Газды фильтр же тешикчелүү мембрана аркылуу сордуруңуз
Изотоптун айынан 235U изотопко караганда жеңилирээк 238U, UF6 жеңил изотоптор оор изотопторго караганда мембрана аркылуу тез тарайт.
Кадам 3. Диффузия процессин жетиштүү болгонго чейин кайталаңыз 235У чогулттуңуз.
Кайталанган диффузия катмарлуу деп аталат. Жетишүү үчүн тешикчелүү мембрана аркылуу 1400 чыпкалоо талап кылынат 235Уранды жакшы байытууга.
Кадам 4. UF газ газынын конденсациясы6 суюк түргө өтөт.
Газ жетиштүү деңгээлде байытылган соң, газ суюктукка айландырылат, андан кийин контейнерде сакталат, ал жерде муздайт жана ташылат жана күйүүчү май данына айланат.
Чыпкалоонун чоң көлөмү талап кылынгандыктан, бул процесс энергияны көп талап кылат, ошондуктан ал токтотулат. Америка Кошмо Штаттарында Пентукада (Кентукки) жайгашкан бир гана газ диффузиялык байытуучу завод калды
7 методу 3: Газды центрифугалоо процесси
Кадам 1. Бир катар жогорку ылдамдыктагы айлануучу цилиндрлерди орнотуңуз
Бул цилиндр центрифуга. Центрифуга катар же параллель орнотулган.
2 -кадам. UF газын агуу6 ийрүүчүгө.
Центрифуга камтылган газды берүү үчүн борбордон ылдамдатууну колдонот 238цилиндр дубалына жана газы бар оор U 235цилиндрдин ортосуна жеңил U.
Кадам 3. Бөлүнгөн газдарды бөлүп алыңыз
Кадам 4. Бөлүнгөн эки газды эки башка центрифугада кайра иштетүү
Бай газ 235У центрифугага жөнөтүлдү 235У дагы эле көбүрөөк алынат, ал эми газы бар 235Кыскартылган U экстракциялоо үчүн башка центрифугага берилет 235Калган У. Бул центрифугалоого дагы көп нерселерди алууга мүмкүндүк берет 235U газ диффузия процесси менен алынышы мүмкүн.
Газ центрифугасы процесси биринчи жолу 1940 -жылдары иштелип чыккан, бирок 1960 -жылдарга чейин, уранды аз байытуу процесстерин жүргүзүү жөндөмдүүлүгү маанилүү болуп калганга чейин, олуттуу колдонууга берилген эмес. Учурда Кошмо Штаттардагы газ центрифугасын иштетүүчү завод Нью -Мексиконун Юнис шаарында. Тескерисинче, учурда Россияда мындай типтеги төрт завод бар, Японияда жана Кытайда экиден, Улуу Британияда, Голландияда жана Германияда бирден
7 методу 4: Аэродинамикалык бөлүү процесси
Кадам 1. Тар, кыймылсыз цилиндрлердин сериясын түзүңүз
Кадам 2. UF газын сайыңыз6 цилиндрге жогорку ылдамдыкта.
Газ цилиндрге газдын циклон сыяктуу айланышына алып келет, ошентип бөлүнүүнүн бир түрүн чыгарат 235U жана 238айлануучу центрифуга процессиндегидей эле У.
Түштүк Африкада иштелип чыккан ыкмалардын бири - газды баллондорго жанаша сайуу. Бул ыкма учурда кремнийден табылган сыяктуу жеңил изотоптор менен текшерилип жатат
7 методу 5: Суюк жылуулук таралуу процесси
Кадам 1. UF газын суюктукка айлантыңыз6 кысым астында
2 -кадам. Концентраттык түтүктөрдү жасаңыз
Чоор жетишерлик бийик болушу керек, анткени бийик труба изотоптордун көбүрөөк бөлүнүшүнө мүмкүндүк берет 235U жана 238У.
Кадам 3. Түтүктү суу катмары менен каптаңыз
Бул түтүктүн сыртын муздатат.
Кадам 4. UF насостору6 түтүктөрдүн ортосундагы суюктук.
Кадам 5. Ички түтүктү буу менен ысытыңыз
Жылуулук UFте конвекциялык токторду пайда кылат6 бул изотопту тартат 235Жеңил U ысык ички түтүккө карай жана изотопту түртөт 238салкын тышкы түтүккө карай оор U.
Бул процесс 1940 -жылы Манхэттен долбоорунун алкагында изилденген, бирок газды таркатуунун кыйла эффективдүү процесстери иштелип чыккандан кийин өнүгүүнүн алгачкы стадиясында ташталган
7 методу 6: Электромагниттик изотопторду бөлүү процесси
1 -кадам. UF. газын иондоштуруу6.
Кадам 2. Газды күчтүү магнит талаасынан өткөрүңүз
3 -кадам. Иондоштурулган урандын изотопторун магнит талаасынан өткөндө калтырган изине карап бөлүңүз
Ion 235U иондон башка жаа менен из калтырат 238U. Иондор уран байытуу үчүн бөлүнүп берилиши мүмкүн.
Бул ыкма 1945 -жылы Хиросимага ташталган атомдук бомба үчүн уранды иштетүү үчүн колдонулган, ошондой эле 1992 -жылы Ирактын өзөктүк курал программасында байытуу ыкмасы болуп саналат. Бул ыкма газ түрүндөгү диффузияга караганда 10 эсе көп энергияны талап кылат. ири масштабдуу байытуу
7 7 методу: Лазердик изотопторду бөлүү процесси
Кадам 1. Лазерди белгилүү бир түскө коюңуз
Лазердик нур толугу менен бир толкун узундугуна ээ болушу керек (монохроматикалык). Бул толкун узундугу атомдорго гана багытталат 235U, жана атом болсун 238Сиз жабыр тарткан жоксуз.
2 -кадам. Уранга лазер нурун чачыңыз
Уранды байытуунун башка процесстеринен айырмаланып, көпчүлүк лазердик процесстерге карабастан, уран гексафторид газын колдонуунун кажети жок. Сиз ошондой эле уран булагы катары уран жана темир эритмелерин колдоно аласыз, ал атомдук буу лазердик изотопторун бөлүү (AVLIS) процессинде колдонулат.
3 -кадам. Уран атомдорун козголгон электрондор менен алуу
Бул атом болот 235У.
Кеңештер
Кээ бир өлкөлөр бөлүнүү процессинде пайда болгон уран менен плутонийди калыбына келтирүү үчүн сарпталган ядролук отунду кайра иштетишет. Кайра иштетилген уранды изотоптон алып салуу керек 232U жана 236U бөлүнүү учурунда пайда болот жана эгер байытылган болсо, "жаңы" уранга караганда жогорку сортто байытылышы керек, анткени 236U нейтрондорду сиңирип, бөлүнүү процессин ингибирлейт. Ошондуктан кайра иштетилген уран биринчи жолу жаңы байытылган урандан өзүнчө сакталышы керек.
Эскертүү
- Уран алсыз радиоактивдүүлүктү гана бөлүп чыгарат; бирок, UF газга кайра иштетилгенде6, ал суу менен реакцияга кирип, агрессивдүү гидрофтор кислотасын пайда кылат. (Бул кислотаны көбүнчө "кислота кычкылы" деп аташат, анткени ал айнекти чийүү үчүн колдонулат.) Ошондуктан, уран байытуучу заводдор фтор менен иштеген химиялык заводдор сыяктуу эле коргоочу чараларды талап кылат.6 көбүнчө төмөн басым астында болуңуз жана жогорку басым талап кылынган жерлерде кошумча деңгээлде кармаңыз.
- Кайра иштетилген уран калың корпустарда сакталышы керек, анткени 232Андагы U күчтүү гамма -нурланууну чыгаруучу элементтерге ажырайт.
- Байытылган уран адатта бир жолу гана кайра иштетилет.
