Zašto obogatiti uran - značajke, opis tehnologije i recenzije

Nuklearno oružje, htjeli mi to ili ne, je stvarnost s kojom čovječanstvo živi od sredine prošlog stoljeća. Nuklearni reaktori, bez obzira na to kako govore kritičari nuklearne industrije, oni značajno doprinose elektroenergetskim sustavima različitih zemalja. I tamo, i tamo se primjenjuje radioaktivni materijal. To je uglavnom uran, 92. element periodnog sustava.

Različiti izvori vijesti redovito objavljuju sa svojih stranica da je država počela obogaćivati ​​uran. Zašto je toliko zabrinuta za svjetsku zajednicu, što je tako strašno i kako se to obogaćivanje događa?

Što je tako strašno obogaćenog urana

Uran ili plutonij opasnog oružja opasan je u svom čistom obliku iz jednog jednostavnog razloga: od njih, ako postoji određena tehnička baza, može se napraviti eksplozivna nuklearna naprava.

Slika prikazuje shemu najjednostavnijih nuklearnih bojnih glava. Praznine 1 i 2 od nuklearno gorivo su unutar ljuske. Svaki od njih čini jedan od dijelova cijele kugle i teži nešto manje od kritične mase metala oružja korištenog u bombi.

Kada se detonirajući naboj TNT-a digne, ingoti 1 i 2 uranija su spojeni zajedno, njihova ukupna masa sigurno premašuje kritičnu masu za taj materijal, što dovodi do nuklearne lančane reakcije i, shodno tome, atomska eksplozija.

Čini se da nije ništa komplicirano, ali zapravo nije tako. Inače bi bilo više zemalja na planeti. Štoviše, rizik od pada takvih opasnih tehnologija u ruke dovoljno moćnih i razvijenih terorističkih skupina uvelike bi se povećao.

Trik je u tome da samo vrlo bogate sile s razvijenom znanstvenom infrastrukturom mogu obogatiti uran, čak i uz trenutni razvoj tehnologije. Još je teže, bez kojih atomska naprava neće raditi, odvojiti 235 i 238 izotopa urana.

Rudnici urana: istina i fikcija

U SSSR-u, na razini filistara, pretpostavljalo se da su zločinci osuđeni na smrt radeći u rudnicima urana, čime su iskupili svoju krivnju pred strankom i sovjetskim ljudima. To, naravno, nije istina.

Rudarstvo urana je industrija visoke tehnologije u rudarskoj industriji, i ne bi bilo vjerojatno da bi netko tko bi uplašio ubojice s razbojnicima radio sa složenom i vrlo skupom opremom. Štoviše, glasine da su rudari rudara urana dužni nositi plinske maske i donje rublje također nisu ništa drugo nego mit.

Uran se kopa u rudnicima ponekad i do jednog kilometra duboko. Najveće rezerve ovog elementa nalaze se u Kanadi, Rusiji, Kazahstanu i Australiji. U Rusiji se od jedne tone rude proizvodi prosječno oko jedan i pol kilograma urana. To nije najveći pokazatelj. U nekim europskim rudnicima ta brojka dostiže 22 kg po toni.

Radijacijska pozadina u rudniku je otprilike ista kao i na granici stratosfere, gdje su skriveni civilni putnički zrakoplovi.

Uranijeva ruda

Obogatite uran početi odmah nakon ekstrakcije, izravno u blizini rudnika. Osim metala, kao i bilo koja druga ruda, uran sadrži otpadnu stijenu. Početni stupanj obogaćivanja svodi se na razvrstavanje kaldrme podignute iz rudnika: u bogat i siromašan uran. Doslovno, svaki se komad mjeri, mjeri automatom i, ovisno o svojstvima, šalje se određenom toku.

Zatim u igru ​​dolazi mlin za mljevenje rude bogate uranom u fini prah. Međutim, to nije uran, već samo njegov oksid. Dobivanje čistog metala je najsloženiji lanac kemijskih reakcija i transformacija.

Međutim, nije dovoljno odabrati čisti metal iz izvornih kemijskih spojeva. Od svih urana koji se nalazi u prirodi, 99% zauzima izotop 238, a manje od jedan posto ostaje za 235. brata. Njihovo odvajanje je najteži zadatak koji ne može riješiti nijedna zemlja.

Metoda obogaćivanja difuzije plina

To je prva metoda kojom su počeli obogaćivati ​​uran. I dalje se koristi u SAD-u i Francuskoj. Na temelju razlike u gustoći izotopa 235 i 238. Uranov plin ekstrahiran iz oksida pumpa se u komoru odvojenu membranom pod visokim tlakom. Atomi izotopa 235 su lakši, dakle, iz primljenog dijela topline, kreću se brže od "sporih" atoma 238 urana, sve više i više se intenzivnije tuku oko membrane. Prema zakonima teorije vjerojatnosti vjerojatnije je da će zadovoljiti jednu od mikropora i biti s druge strane same membrane.

Učinkovitost ove metode je mala, jer je razlika između izotopa vrlo, vrlo mala. Ali kako obogateni uran biti prikladan za uporabu? Odgovor se koristi ovom metodom mnogo i mnogo puta. Da bi se dobio uran koji je pogodan za proizvodnju goriva iz reaktora elektrane, sustav za plinsko difuzijsko čišćenje se ponavlja nekoliko stotina puta.

Mišljenja stručnjaka o ovoj metodi su dvosmislena. S jedne strane, metoda razdvajanja plina je prva koja SAD-u osigurava visokokvalitetni uran, što ih čini privremeno vodećim u vojnoj sferi. S druge strane, vjeruje se da difuzija plina proizvodi manje otpada. Jedina stvar koja u ovom slučaju donosi visoku cijenu konačnog proizvoda.

Centrifugalna metoda

To je razvoj sovjetskih inženjera. U današnje vrijeme, osim Rusije, postoji niz zemalja koje obogaćuju uran metodom otkrivenom u SSSR-u. To su Brazil, Velika Britanija, Njemačka, Japan i neke druge države. Metoda je slična tehnologiji plinske difuzije u kojoj se koristi razlika mase 235 i 238 izotopa.

Plin uranija je uvrnut u centrifugi na 1500 okretaja u sekundi. Zbog različite gustoće na izotope djeluju centrifugalne sile različitih veličina. Uran 238, kao teži, nakuplja se na zidovima centrifuge, dok se 235. izotop skuplja bliže središtu. U gornji dio cilindra pumpa se mješavina plinova. Nakon što su putovali do dna centrifuge, izotopi imaju vremena za djelomično razdvajanje i odabrani su odvojeno.

Unatoč činjenici da metoda također ne daje 100% separaciju izotopa, te da bi se postigao traženi stupanj obogaćivanja mora se koristiti mnogo puta, ekonomski je puno učinkovitije od difuzije plina. Dakle, obogaćeni uran u Rusiji prema tehnologiji korištenja centrifuga je oko 3 puta jeftinije od onog dobivenog na američkim membranama.

Uporaba obogaćenog urana

Zašto sve to složene i skupe crvene trake s čišćenje, oslobađanje metala iz oksida, odvajanje izotopa? Jedna perilica obogaćenog urana 235, od onih koji se koriste u atomskoj energiji (od takvih "pilula" štapova se koriste - gorive šipke), težine oko 7 grama zamjenjuje oko tri 200-litre barela benzina ili oko tone ugljena.

Ovisno o čistoći i omjeru izotopa 235 i 238 obogaćeni i osiromašeni uranij koristi se na različite načine.

Izotop 235 je gorivo koje troši više energije. Obogaćeni uranij se razmatra kada je sadržaj izotopa 235 veći od 20%. To je temelj nuklearnog oružja.

Također obogaćena sirovina bogata energijom koristi se kao gorivo za nuklearne reaktore u podmornicama i na svemirskim letjelicama zbog ograničene mase i veličine.

Osiromašeni uranij, koji sadrži uglavnom 238 izotopa, gorivo je za civilne stacionarne nuklearne reaktore. Reaktori na bazi prirodnog urana smatraju se manje eksplozivnima.

Usput, prema izračunima ruskih ekonomista, zadržavajući sadašnju stopu proizvodnje 92 elementa periodnog sustava, do 2030. godine njegove rezerve u istraživanim rudnicima diljem svijeta će početi padati. To je razlog zašto znanstvenici izgledaju nadati se termonuklearna fuzija kao izvor jeftine i pristupačne energije u budućnosti.