Uran, nüvə reaktorlarında enerji mənbəyi olaraq istifadə olunur və 1945 -ci ildə Xirosimaya atılan ilk atom bombasını hazırlamaq üçün istifadə edilmişdir. Uran pitchblende adlı bir filiz olaraq çıxarılır və atom ağırlığında bir neçə izotopdan və bir neçə fərqli səviyyədən ibarətdir. radioaktivlik. Parçalanma reaksiyalarında istifadə üçün izotopların sayı 235U reaktorda və ya bombada parçalanmağa hazır bir səviyyəyə qaldırılmalıdır. Bu prosesə uranın zənginləşdirilməsi deyilir və bunun bir neçə yolu var.
Addım
Metod 1 -dən 7: Əsas Zənginləşdirmə Prosesi
Addım 1. Uranın nə üçün istifadə ediləcəyinə qərar verin
Əksər mədən olunan uranda cəmi 0,7 faiz var 235U, qalanının çoxu izotopdur 238daha sabit U. Uran ilə etmək istədiyiniz parçalanma reaksiyasının növü nə qədər artım olduğunu təyin edir 235Uranın səmərəli istifadəsi üçün bunu etməlisiniz.
- Əksər nüvə enerjisi mühərriklərində istifadə olunan uranın 3-5 faiz zənginləşdirilməsi lazımdır 235ABŞ (Kanadadakı CANDU reaktoru və İngiltərədəki Magnox reaktoru kimi bəzi nüvə reaktorları zənginləşdirilməmiş urandan istifadə etmək üçün hazırlanmışdır.)
- Bunun əksinə olaraq, atom bombası və döyüş başlığı üçün istifadə olunan uranın yüzdə 90 -a qədər zənginləşdirilməsi lazımdır. 235U.
Addım 2. Uran filizini qaza çevirin
Hazırda mövcud olan uran zənginləşdirmə üsullarının çoxu uran filizinin aşağı temperaturlu qaza çevrilməsini tələb edir. Flüor qazı adətən filiz konversiya maşına vurulur; uran oksidi qazı uran heksaflorid (UF) istehsal etmək üçün flüorla reaksiya verir6). Qaz daha sonra izotopları ayırmaq və toplamaq üçün işlənir 235U.
Addım 3. Uranı zənginləşdirin
Bu məqalənin sonrakı bölmələrində uranı zənginləşdirmək üçün mövcud olan müxtəlif proseslər təsvir edilmişdir. Bütün proseslər içərisində qaz yayılması və qaz santrifüjü ən çox görülən ikisidir, lakin lazer izotop ayrılmasının ikisini əvəz edəcəyi gözlənilir.
Addım 4. UF qazını dəyişdirin6 uran dioksidə (UO2).
Uran zənginləşdirildikdən sonra istədiyi kimi istifadə etmək üçün sabit bir bərk forma çevrilməlidir.
Nüvə reaktorları üçün yanacaq olaraq istifadə olunan uran dioksid, metal borulara bükülmüş keramika dənəciklərindən hazırlanır və 4 m yüksəkliyə qədər çubuq halına gəlir
Metod 2 /7: Qaz Diffuziya Prosesi
Addım 1. UF qaz qazını pompalayın6 boru vasitəsilə.
Addım 2. Qazı bir filtrdən və ya gözenekli bir membrandan keçirin
İzotop səbəbiylə 235U izotopdan daha yüngüldür 238U, UF6 yüngül izotoplar, daha ağır izotoplara nisbətən daha sürətli membrandan yayılacaq.
Addım 3. Kifayət qədər olana qədər diffuziya prosesini təkrarlayın 235Topladın.
Təkrarlanan yayılma təbəqələşmiş adlanır. Kifayət qədər əldə etmək üçün gözenekli bir membrandan 1400 filtrasiya keçə bilər 235Uran yaxşı zənginləşdirmək üçün.
Addım 4. UF qaz qazının kondensasiyası6 maye halına gəlir.
Qaz kifayət qədər zənginləşdirildikdən sonra qaz bir maye halına salınır, sonra bir qabda saxlanılır, soyudulur və qatılaşaraq nəql olunaraq yanacaq taxıllarına çevrilir.
Çox miqdarda süzülmə tələb olunduğundan, bu proses enerji sıx olduğu üçün dayandırılır. Birləşmiş Ştatlarda, Kentukki ştatının Paducah şəhərində yerləşən yalnız bir qaz diffuziya zənginləşdirmə qurğusu qalıb
Metod 3 -dən 7: Qaz Santrifüj Prosesi
Addım 1. Bir sıra yüksək sürətli fırlanan silindrlər quraşdırın
Bu silindr bir santrifüjdür. Santrifüj ardıcıl və ya paralel olaraq quraşdırılır.
Addım 2. UF qazını axın6 əyiriciyə.
Santrifüj, tərkibində olan qazı çatdırmaq üçün mərkəzdənqaçma sürətlənməsindən istifadə edir 238silindr divarına ağır olan U və qaz ehtiva edir 235silindrin mərkəzinə qədər yüngül U.
Addım 3. Ayrılan qazları çıxarın
Addım 4. İki ayrı qazı iki ayrı santrifüjdə yenidən emal edin
Zəngin qaz 235U bir santrifüjə göndərildi 235U hələ də daha çox çıxarılır, qaz ehtiva edir 235Azaldılmış U, çıxarmaq üçün başqa bir santrifüjə verilir 235Qalan U. Bu, santrifüjdən daha çox şey əldə etməyə imkan verir 235U qazın yayılması prosesi ilə hasil edilə bilər.
Qaz santrifüj prosesi ilk dəfə 1940 -cı illərdə hazırlanmış, lakin daha aşağı enerjili uran zənginləşdirmə proseslərini həyata keçirmə qabiliyyəti vacib olan 1960 -cı illərə qədər əhəmiyyətli dərəcədə istifadə edilməmişdir. Hal -hazırda ABŞ -dakı qaz santrifüj emalı zavodu Nyu Meksikanın Yunis şəhərindədir. Bunun əksinə olaraq, hazırda Rusiyada bu tip dörd fabrik var, Yaponiya və Çində hər biri iki, İngiltərə, Hollandiya və Almaniyada bir fabrik var
Metod 4 -dən 7: Aerodinamik Ayrılma Prosesi
Addım 1. Bir sıra dar, sabit silindrlər yaradın
Addım 2. UF qaz qazı vurun6 silindrinə yüksək sürətlə daxil olur.
Qaz silindrin içərisinə atılır ki, bu da qazın siklon kimi dönməsinə səbəb olur və beləliklə bir növ ayrılma əmələ gətirir. 235U və 238fırlanan santrifüj prosesində olduğu kimi eyni U.
Cənubi Afrikada hazırlanmış bir üsul silindrlərə yan -yana qaz vurmaqdır. Bu üsul hal -hazırda silikonda olduğu kimi daha yüngül izotoplarla sınaqdan keçirilir
Metod 5 -dən 7: Maye Termal Diffuziya Prosesi
Addım 1. UF qazını sulandırın6 təzyiq altında.
Addım 2. Bir cüt konsentrat borusu hazırlayın
Boru kifayət qədər yüksək olmalıdır, çünki hündür boru daha çox izotop ayrılmasına imkan verir 235U və 238U.
Addım 3. Borunu bir qat su ilə örtün
Bu, borunun xaricini soyudacaq.
Addım 4. UF nasos6 borular arasında maye.
Addım 5. Daxili borunu buxarla qızdırın
İstilik UF -də konveksiya cərəyanlarına səbəb olacaq6 izotopu cəlb edəcək 235Çakmak U daha isti daxili boruya doğru gedir və izotopu itələyir 238daha ağır olan U daha soyuq xarici boruya doğru.
Bu proses 1940 -cı ildə Manhattan Layihəsi çərçivəsində araşdırılmış, lakin daha səmərəli qaz yayılma prosesləri inkişaf etdirildikdə inkişafın erkən mərhələsində tərk edilmişdir
Metod 6 /7: Elektromaqnit İzotop Ayırma Prosesi
Addım 1. UF qazının ionlaşması6.
Addım 2. Qazı güclü bir maqnit sahəsindən keçirin
Addım 3. İonlaşmış uranın izotoplarını maqnit sahəsindən keçərkən geridə qalan izlərə əsaslanaraq ayırın
İon 235U iondan fərqli bir qövs ilə bir iz buraxır 238U. Uranları zənginləşdirmək üçün ionları təcrid etmək olar.
Bu üsul 1945 -ci ildə Xirosimaya atılan atom bombası üçün uranı emal etmək üçün istifadə edilmiş və eyni zamanda 1992 -ci ildə İraqın nüvə silahı proqramında istifadə etdiyi zənginləşdirmə üsuludur. genişmiqyaslı zənginləşdirmə
Metod 7 /7: Lazer İzotop Ayırma Prosesi
Addım 1. Lazeri müəyyən bir rəngə qoyun
Lazer şüasının tamamilə müəyyən bir dalğa uzunluğunda (monoxromatik) olması lazımdır. Bu dalğa uzunluğu yalnız atomları hədəf alacaq 235U və atomu buraxın 238Siz təsirlənmirsiniz.
Addım 2. Urana lazer şüası vurun
Digər uran zənginləşdirmə proseslərindən fərqli olaraq, əksər lazer proseslərində istifadə olunsa da, uran heksaflorid qazından istifadə etmək lazım deyil. Atom Buxarı Lazer İzotop Ayırma (AVLIS) prosesində istifadə edilən uran mənbəyi olaraq uran və dəmir ərintilərindən də istifadə edə bilərsiniz.
Addım 3. Uran atomlarının həyəcanlı elektronlarla çıxarılması
Atom olacaq 235U.
İpuçları
Bəzi ölkələr, parçalanma prosesi zamanı əmələ gələn uran və plutonyumu geri qaytarmaq üçün xərclənmiş nüvə yanacağını yenidən emal edir. Yenidən işlənmiş uran izotopdan çıxarılmalıdır 232U və 236U parçalanma zamanı əmələ gəlir və zənginləşdirilərsə "təzə" urandan daha yüksək dərəcəli zənginləşdirilməlidir. 236U neytronları udur və bununla da parçalanma prosesini maneə törədir. Buna görə də, yenidən işlənmiş uran ilk dəfə zənginləşdirilmiş urandan ayrı saxlanılmalıdır.
Xəbərdarlıq
- Uran yalnız zəif radioaktivlik yayır; lakin UF qazına işləndikdə6, su ilə reaksiyaya girərək aşındırıcı hidroflorik turşu meydana gətirən zəhərli kimyəvi maddəyə çevrilir. (Bu turşuya adətən "aşındırma turşusu" deyilir, çünki şüşə aşındırmaq üçün istifadə olunur.) Buna görə də, uran zənginləşdirmə zavodları, UF qazını bayırda saxlamaq da daxil olmaqla, florla işləyən kimyəvi zavodlar kimi eyni qoruyucu tədbirləri tələb edir.6 çox vaxt aşağı təzyiq altında qalın və yüksək təzyiqin lazım olduğu yerlərdə əlavə bir məhdudiyyət səviyyəsi istifadə edin.
- Yenidən işlənmiş uran qalın qutularda saxlanılmalıdır, çünki 232İçindəki U güclü gamma radiasiya yayan elementlərə parçalanır.
- Zənginləşdirilmiş uran ümumiyyətlə bir dəfə təkrar emal edilə bilər.
