Съдържание

• Стъпки
• Метод 1 от 7: Основен процес на облагодетелстване
• Метод 2 от 7: Процес на дифузия на газ
• Метод 3 от 7: Процес на свързване с газ
• Метод 4 от 7: Процес на аеродинамично разделяне
• Метод 5 от 7: Процес на течна термична дифузия
• Метод 6 от 7: Процес на електромагнитно изолиране на изотопи
• Метод 7 от 7: Процес на разделяне на лазерни изотопи
• Съвети
• Предупреждения

Уранът се използва като гориво за ядрени реактори и също така е използван за създаването на първата атомна бомба, хвърлена върху Хирошима през 1945 г. Уранът се добива от руда от уранова смола, съдържаща няколко изотопа с различни атомни маси и различни нива на радиоактивност. За използване в реакция на разпадане, количеството на U изотопа трябва да се увеличи до определено ниво. Този процес се нарича обогатяване на уран. Има няколко начина да направите това.

Стъпки

Метод 1 от 7: Основен процес на облагодетелстване

1. 1 Решете за какво ще използвате урана. Обикновено урановата руда съдържа само 0,7% U, а останалата част се състои от относително стабилен изотоп U. Видът на реакцията, при която възнамерявате да използвате уран, определя нивото на U, до което трябва да обогатите рудата, за да използвате наличен уран възможно най -ефективно. ...
   • Уранът, използван в ядрената енергетика, трябва да бъде обогатен до ниво от 3-5% U. (някои ядрени реактори изискват използването на необогатен уран).
   • Уранът, използван за създаване на ядрени оръжия, трябва да бъде обогатен до 90% U.
2. 2 Преобразувайте уранова руда в газ. Повечето методи за обогатяване на уран изискват превръщане на рудата в газ с ниска температура. Флуорният газ се изпомпва в блока за конверсия на руда. Урановият оксид взаимодейства с флуора, за да произвежда уранов хексафлуорид (UF₆). След това изотопът U се изолира от газа.
3. 3 Обогатяване на уран. Останалата част от този текст описва различните начини за обогатяване на уран. Най -често срещаните са дифузия на газ и газова центрофуга, но лазерното разделяне на изотопи скоро трябва да ги замени.
4. 4 Преобразувайте уранов хексафлуорид в уранов диоксид (UO₂). След обогатяването, уранът трябва да се превърне в стабилна, здрава форма за по -нататъшна употреба.
   • Уран диоксид се използва като гориво за ядрени реактори под формата на гранули, поставени в метални тръби, които образуват 4-метрови пръти.

Метод 2 от 7: Процес на дифузия на газ

1. 1 UF изпомпване₆ през тръбите.
2. 2 Прекарайте газа през порест филтър или мембрана. Тъй като изотопът U е по -лек от U, UF₆съдържащ по -лек изотоп, ще премине през мембраната по -бързо от по -тежък изотоп.
3. 3 Повторете процеса на дифузия, докато не съберете достатъчно U. Повтарящата се дифузия се нарича каскада. Може да отнеме до 1400 преминавания през мембраната, преди да се събере достатъчно U.
4. 4 Кондензирайте UF₆ в течност. След като газът се обогати, той се кондензира в течност и се поставя в контейнери, където се охлажда и втвърдява за транспортиране и превръщане в гранули.
   • Поради големия брой газ, преминаващ през филтрите, този процес е енергоемък и поради това излиза от употреба.

Метод 3 от 7: Процес на свързване с газ

1. 1 Съберете няколко цилиндъра, които се въртят с висока скорост. Тези бутилки са центрофуги. Центрофугите се сглобяват паралелно и последователно.
2. 2 Качете UF₆ в центрофуги. Центрофугите използват центробежна сила, за да принудят по -тежкия газ, който го съдържа, да бъде при стените на цилиндъра, а по -лекият с U да остане в центъра.
3. 3 Отделно отделени газове.
4. 4 Повторете процеса с тези газове в различни центрофуги. Газът с високо съдържание на U се пропуска през центрофуга, за да се възстанови още повече U, а газът с ниско съдържание на U се изстисква, за да се възстанови останалия U.По този начин се получава повече U, отколкото при дифузия на газ.
   • Процесът на използване на газови центрофуги е изобретен през 40 -те години на миналия век, но не е използван много чак през 60 -те години, когато по -ниската консумация на енергия започва да има значение. В момента съоръжението, използващо този процес, се намира в Юнис, САЩ. В Русия има 4 такива предприятия, в Япония и Китай - по 2, във Великобритания, Холандия и Германия - по едно.

Метод 4 от 7: Процес на аеродинамично разделяне

1. 1 Изградете няколко стационарни тесни цилиндъра.
2. 2 Въведете UF₆ в цилиндрите с висока скорост. Газът, въведен по този начин, ще се върти в цилиндъра като циклон, в резултат на което се разделя на U и U, както при въртяща се центрофуга.
   • В Южна Африка те измислиха инжектиране на газ в цилиндър тангенциално. В момента се тества върху леки изотопи, като в силиций.

Метод 5 от 7: Процес на течна термична дифузия

1. 1 Под налягане включете UF газ₆ в течност.
2. 2 Изградете две концентрични тръби. Тръбите трябва да са доста високи. Колкото по -дълги са тръбите, толкова повече газ може да се отдели.
3. 3 Обградете тръбите с обвивка от течна вода. Това ще охлади външната тръба.
4. 4 Инжектирайте течен уранов хексафлуорид между тръбите.
5. 5 Загрейте вътрешната тръба с пара. Топлината ще създаде конвекционен поток в UF₆, което ще доведе до преместване на леките изотопи U към топлата вътрешна тръба, а тежката U към студената външна.
   • Този процес е изобретен през 1940 г. като част от проекта в Манхатън, но е изоставен рано след разработването на по -ефективен процес на дифузия на газ.

Метод 6 от 7: Процес на електромагнитно изолиране на изотопи

1. 1 Йонизирайте газ UF₆.
2. 2 Прекарайте газа през силно магнитно поле.
3. 3 Отделете йонизираните изотопи на уран от следите, които оставят при преминаване през магнитното поле. U йони оставят следи, които се огъват по различен начин от U. Тези йони могат да бъдат разделени, за да се получи обогатен уран.
   • Този метод е използван за производство на уран за атомната бомба, хвърлена върху Хирошима през 1945 г. и е била използвана от Ирак за програмата му за ядрени оръжия през 1992 г. Този метод изисква 10 пъти повече енергия от метода на дифузия на газ, което го прави непрактичен за мащабни програми.

Метод 7 от 7: Процес на разделяне на лазерни изотопи

1. 1 Настройте лазера на определена честота. Лазерната светлина трябва да има определена дължина на вълната (едноцветен). При дадена дължина на вълната лазерът ще насочва само U атомите, оставяйки U атомите непокътнати.
2. 2 Насочете лазера към урана. За разлика от други методи за обогатяване на уран, този процес не изисква използването на уран хексафлуорид газ. Можете да използвате сплав от уран и желязо, което най -често се прави в промишлеността.
3. 3 Ще освободи уранови атоми с възбудени електрони. Това ще бъдат U атомите.

Съвети

• В някои страни ядрените отпадъци се използват повторно за отделяне на уран и плутоний от процеса на разпадане. Уранът за многократна употреба ще трябва да бъде извлечен от U и U, получен в процеса на разпадане, а сега уранът трябва да бъде обогатен до по -високо ниво от първоначалното, тъй като U абсорбира неутроните и по този начин забавя процеса на разпадане. Поради това уранът, използван за първи път, трябва да се съхранява отделно от рециклирания уран.

Предупреждения

• Всъщност уранът е слабо радиоактивен. Въпреки това, когато го превърнете в UF₆ , той се превръща в токсичен химикал, който при контакт с вода образува флуороводородна киселина. Следователно, заводите за обогатяване на уран изискват същото ниво на безопасност и защита като химическите заводи, работещи с флуор, което включва съхранението на UF газ₆ под ниско налягане и използването на допълнително уплътнение при работа под високо налягане.
• Рециклируемият уран трябва да бъде сериозно защитен, тъй като U изотопите, които съдържа, се разпадат на елементи, които излъчват силно гама -лъчение.
• Обогатеният уран обикновено може да се използва само веднъж.