Tartalom

• Lépések
• 1. módszer a 7 -ből: Alapvető haszonszerzési folyamat
• 2. módszer a 7 -ből: Gázdiffúziós eljárás
• 3. módszer a 7 -ből: Gázkötési folyamat
• 4. módszer a 7 -ből: Aerodinamikai elválasztási folyamat
• 5. módszer a 7 -ből: Folyékony termikus diffúziós eljárás
• 6. módszer a 7 -ből: Elektromágneses izotóp -elválasztási folyamat
• 7. módszer a 7 -ből: Lézeres izotóp -elválasztási folyamat
• Tippek
• Figyelmeztetések

Az uránt nukleáris reaktorok tüzelőanyagaként használják, és az első atombomba létrehozására is használták Hirosimára 1945 -ben. Az uránt olyan urángyanta -ércből bányásszák, amely több különböző atomtömegű és különböző radioaktivitású izotópot tartalmaz. Bomlási reakcióban való alkalmazáshoz az U izotóp mennyiségét egy bizonyos szintre kell növelni. Ezt a folyamatot urándúsításnak nevezik. Ennek több módja is van.

Lépések

1. módszer a 7 -ből: Alapvető haszonszerzési folyamat

1. 1 Döntse el, hogy mire fogja használni az uránt. Az uránérc általában csak 0,7% U -t tartalmaz, a többi pedig viszonylag stabil U. a lehető leghatékonyabban elérhető uránt.
   • Az atomenergiában használt uránt 3-5% U. szintre kell dúsítani (egyes atomreaktorokban dúsítatlan urán használata szükséges).
   • Az atomfegyverek előállításához használt uránt 90% U -ra kell dúsítani.
2. 2 Az uránércet gázzá alakítani. A legtöbb urándúsítási módszer megköveteli az érc alacsony hőmérsékletű gázzá alakítását. Fluorgázt pumpálnak az ércátalakító egységbe. Az urán -oxid kölcsönhatásba lép a fluorral, és urán -hexafluoridot (UF) termel₆). Ezt követően az U izotópot elkülönítik a gáztól.
3. 3 Urándúsítás. A szöveg további része az urán dúsításának különböző módjait írja le. A legelterjedtebbek a gázdiffúzió és a gázcentrifuga, de a lézeres izotópszétválasztásnak hamarosan helyébe kell lépnie.
4. 4 Konvertálja az urán -hexafluoridot urán -dioxiddá (UO)₂). A dúsítás után az uránt stabil, erős formává kell alakítani a további felhasználás érdekében.
   • Az urán-dioxidot nukleáris reaktorok tüzelőanyagaként használják, granulátum formájában, fémcsövekbe helyezve, amelyek 4 méteres rudakat képeznek.

2. módszer a 7 -ből: Gázdiffúziós eljárás

1. 1 UF szivattyúzás₆ a csöveken keresztül.
2. 2 Vezesse át a gázt egy porózus szűrőn vagy membránon. Mivel az U izotóp könnyebb, mint az U, az UF₆könnyebb izotópot tartalmaz, gyorsabban halad át a membránon, mint egy nehezebb izotóp.
3. 3 Ismételje meg a diffúziós folyamatot, amíg elegendő U. Az ismétlődő diffúziót kaszkádnak nevezik. Akár 1400 áthaladás is eltarthat a membránon, mielőtt elegendő mennyiségű U összegyűlik.
4. 4 Sűrítse az UF -et₆ folyadékba. A gáz dúsítása után folyadékba sűrítik, és tartályokba helyezik, ahol lehűtik és megszilárdítják a szállításhoz és granulátumokká alakításhoz.
   • Mivel a gázok nagy száma áthalad a szűrőkön, ez a folyamat energiaigényes, ezért megszűnik a használat.

3. módszer a 7 -ből: Gázkötési folyamat

1. 1 Gyűjts össze több nagy sebességgel forgó hengert. Ezek a palackok centrifugák. A centrifugákat párhuzamosan és sorozatban is összeszerelik.
2. 2 UF feltöltése₆ centrifugákban. A centrifugák centrifugális erővel kényszerítik a nehezebb gázt, amely azt tartalmazza, a hengerfalaknál, a könnyebbet pedig az U -val a középpontban.
3. 3 Elkülönített gázok.
4. 4 Ismételje meg a folyamatot ezekkel a gázokkal különböző centrifugákban. A nagy U -tartalmú gázt centrifugán vezetik át, hogy még több U -t nyerjenek ki, és az alacsony U -tartalmú gázt kipréselik a visszamaradó U.Így több U -t kapunk, mint gázdiffúzióval.
   • A gázcentrifugák alkalmazásának folyamatát az 1940 -es években találták fel, de csak az 1960 -as években, amikor az alacsonyabb energiafogyasztás kezdett számítani. Jelenleg az ezt a folyamatot használó létesítmény az USA -ban, Eunice -ben található. Oroszországban, Japánban és Kínában 4 ilyen vállalkozás működik - kettő, Nagy -Britanniában, Hollandiában és Németországban - egy -egy.

4. módszer a 7 -ből: Aerodinamikai elválasztási folyamat

1. 1 Készítsen több álló keskeny hengert.
2. 2 Adja meg az UF -et₆ nagy sebességgel a hengerekbe. Az így bevezetett gáz ciklonként fog forogni a hengerben, aminek következtében U -ra és U -ra oszlik, mint egy forgó centrifugán.
   • Dél -Afrikában kitalálták, hogy gázt fecskendeznek érintőlegesen egy palackba. Jelenleg könnyű izotópokon tesztelik, például szilíciumban.

5. módszer a 7 -ből: Folyékony termikus diffúziós eljárás

1. 1 Nyomás alatt forgassa el az UF gázt₆ folyadékba.
2. 2 Építsen két koncentrikus csövet. A csöveknek elég magasnak kell lenniük. Minél hosszabbak a csövek, annál több gázt lehet elválasztani.
3. 3 Vedd körbe a csöveket folyékony vízzel. Ez lehűti a külső csövet.
4. 4 Injektáljon folyékony urán -hexafluoridot a csövek közé.
5. 5 Melegítse fel a belső csövet gőzzel. A hő konvekciós áramlást hoz létre az UF -ben₆, amelynek hatására a könnyű U izotópok a meleg belső csőbe, a nehéz U pedig a hideg külső csőbe kerülnek.
   • Ezt a folyamatot 1940 -ben találták fel a Manhattan Project részeként, de a hatékonyabb gázdiffúziós eljárás kifejlesztése után korán felhagytak vele.

6. módszer a 7 -ből: Elektromágneses izotóp -elválasztási folyamat

1. 1 Ionizált gáz UF₆.
2. 2 Vezesse át a gázt egy erős mágneses mezőn.
3. 3 Különítse el az ionizált uránizotópokat a nyomoktól, amelyeket a mágneses mezőn áthaladva hagynak. Az ionok nyomokat hagynak, amelyek eltérően hajlanak, mint az U. Ezek az ionok szétválasztva dúsított uránt eredményezhetnek.
   • Ezt a módszert használták urán előállítására az 1945 -ben Hirosimára ledobott atombomba számára, és Irak 1992 -ben használta nukleáris fegyverprogramjához. Ez a módszer 10-szer több energiát igényel, mint a gázdiffúziós módszer, ami praktikussá teszi a nagyszabású programok számára.

7. módszer a 7 -ből: Lézeres izotóp -elválasztási folyamat

1. 1 Hangolja a lézert egy meghatározott frekvenciára. A lézerfénynek meghatározott hullámhosszúnak kell lennie (egyszínű). Adott hullámhosszon a lézer csak az U atomokat célozza meg, az U atomokat érintetlenül hagyva.
2. 2 Irányítsa a lézert az uránra. Más urándúsítási módszerekkel ellentétben ez az eljárás nem igényel urán -hexafluorid -gázt. Használhat egy urán és vas ötvözetet, amelyet leggyakrabban az iparban végeznek.
3. 3 Gerjesztett elektronokkal uránatomokat szabadít fel. Ezek lesznek az U atomok.

Tippek

• Néhány országban a nukleáris hulladékot újra felhasználják az urán és a plutónium elkülönítésére a bomlási folyamatból. Az újrafelhasználható uránt ki kell vonni a bomlási folyamat során nyert U -ból és U -ból, most pedig az uránt a kezdetnél magasabb szintre kell dúsítani, mivel az U elnyeli a neutronokat, és ezáltal lelassítja a bomlási folyamatot. Emiatt az első alkalommal használt uránt el kell különíteni az újrahasznosított urántól.

Figyelmeztetések

• Valójában az urán gyengén radioaktív. Amikor azonban UF -re változtatja₆ , mérgező vegyi anyaggá alakul, amely vízzel érintkezve hidrogén -fluoridot képez. Ezért az urándúsító üzemek ugyanolyan szintű biztonságot és védelmet igényelnek, mint a fluorral üzemelő vegyi üzemek, beleértve az UF -gáz tárolását₆ alacsony nyomás alatt és további tömítés alkalmazása nagy nyomás alatt végzett munka során.
• Az újrahasznosítható uránt komolyan védeni kell, mivel a benne található U -izotópok erős gamma -sugárzást kibocsátó elemekké bomlanak.
• A dúsított uránt általában csak egyszer lehet újra felhasználni.