Turinys

• Žingsniai
• 1 metodas iš 7: pagrindinis naudingumo procesas
• 2 metodas iš 7: Dujų difuzijos procesas
• 3 metodas iš 7: dujų sujungimo procesas
• 4 metodas iš 7: aerodinaminis atskyrimo procesas
• 5 metodas iš 7: skysčio terminės difuzijos procesas
• 6 metodas iš 7: elektromagnetinių izotopų atskyrimo procesas
• 7 metodas iš 7: lazerinis izotopų atskyrimo procesas
• Patarimai
• Įspėjimai

Uranas naudojamas kaip kuras branduoliniams reaktoriams ir taip pat buvo panaudotas kuriant pirmąją atominę bombą, numestą ant Hirošimos 1945 m. Uranas išgaunamas iš urano dervos rūdos, kurioje yra keli skirtingų atominių masių ir skirtingo radioaktyvumo lygio izotopai. Norint naudoti skilimo reakcijoje, U izotopo kiekis turi būti padidintas iki tam tikro lygio. Šis procesas vadinamas urano sodrinimu. Yra keletas būdų tai padaryti.

Žingsniai

1 metodas iš 7: pagrindinis naudingumo procesas

1. 1 Nuspręskite, kam ketinate naudoti uraną. Paprastai urano rūdoje yra tik 0,7% U, o likusią dalį sudaro gana stabilus izotopas U. Reakcijos, kurioje ketinate naudoti uraną, tipas lemia U lygį, iki kurio reikia praturtinti rūdą, kad galėtumėte naudoti kiek įmanoma efektyviau gauti urano ....
   • Uranas, naudojamas branduolinėje energetikoje, turi būti prisodrintas iki 3-5% U.
   • Uranas, naudojamas branduoliniams ginklams gaminti, turi būti praturtintas iki 90% U.
2. 2 Paverskite urano rūdą dujomis. Daugeliui urano sodrinimo metodų rūdą reikia paversti žemos temperatūros dujomis. Į rūdos konversijos įrenginį pumpuojamos fluoro dujos. Urano oksidas sąveikaudamas su fluoru gamina urano heksafluoridą (UF)₆). Po to izotopas U yra izoliuotas nuo dujų.
3. 3 Urano sodrinimas. Likusioje šio teksto dalyje aprašomi įvairūs urano sodrinimo būdai. Dažniausiai pasitaiko dujų difuzija ir dujų centrifuga, tačiau netrukus jas turėtų pakeisti lazerinis izotopų atskyrimas.
4. 4 Konvertuokite urano heksafluoridą į urano dioksidą (UO)₂). Po sodrinimo uranas turi būti paverstas stabilia, tvirta forma tolesniam naudojimui.
   • Urano dioksidas naudojamas kaip kuras branduoliniams reaktoriams granulių pavidalu, dedamas į metalinius vamzdžius, sudarančius 4 metrų strypus.

2 metodas iš 7: Dujų difuzijos procesas

1. 1 UF siurbimas₆ per vamzdžius.
2. 2 Praleiskite dujas per akytą filtrą arba membraną. Kadangi izotopas U yra lengvesnis už U, UF₆turintis lengvesnį izotopą, praeis pro membraną greičiau nei sunkesnis izotopas.
3. 3 Kartokite difuzijos procesą, kol surinksite pakankamai U. Pasikartojanti difuzija vadinama kaskadu. Gali praeiti iki 1400 kartų per membraną, kol bus surinkta pakankamai U.
4. 4 Kondensuoti UF₆ į skystį. Po to, kai dujos praturtinamos, jos kondensuojamos į skystį ir dedamos į talpyklas, kuriose jos atšaldomos ir sukietėja, kad jas būtų galima transportuoti ir paversti granulėmis.
   • Dėl didelio dujų srauto per filtrus šis procesas užima daug energijos ir todėl nenaudojamas.

3 metodas iš 7: dujų sujungimo procesas

1. 1 Surinkite kelis cilindrus, besisukančius dideliu greičiu. Šie cilindrai yra centrifugos. Centrifugos surenkamos lygiagrečiai ir nuosekliai.
2. 2 Įkelti UF₆ centrifugose. Centrifugos naudoja išcentrinę jėgą, kad priverstų sunkesnes dujas, esančias jose, būti prie cilindro sienelių, o lengvesnės - su U - likti centre.
3. 3 Atskiros dujos.
4. 4 Pakartokite procesą su šiomis dujomis skirtingose ​​centrifugose. Dujos, turinčios didelį U kiekį, perleidžiamos per centrifugą, kad būtų išgauta dar daugiau U, o dujos, turinčios mažą U kiekį, išspaudžiamos, kad būtų atkurta likusi U.Taigi gaunama daugiau U nei skleidžiant dujas.
   • Dujų centrifugų panaudojimo procesas buvo išrastas praėjusio amžiaus 4 dešimtmetyje, tačiau jis buvo mažai naudojamas iki septintojo dešimtmečio, kai pradėjo reikšti mažesnės energijos sąnaudos. Šiuo metu šį procesą naudojantis įrenginys yra Eunice, JAV. Rusijoje yra 4 tokios įmonės, Japonijoje ir Kinijoje - po 2, Didžiojoje Britanijoje, Nyderlanduose ir Vokietijoje - po vieną.

4 metodas iš 7: aerodinaminis atskyrimo procesas

1. 1 Sukurkite kelis stacionarius siaurus cilindrus.
2. 2 Įveskite UF₆ į cilindrus dideliu greičiu. Tokiu būdu įvestos dujos suksis cilindre kaip ciklonas, dėl to jos skirstomos į U ir U, kaip besisukanti centrifuga.
   • Pietų Afrikoje jie sugalvojo įpurkšti dujas į balioną liestine. Šiuo metu jis bandomas naudojant lengvus izotopus, tokius kaip silicis.

5 metodas iš 7: skysčio terminės difuzijos procesas

1. 1 Esant slėgiui, pasukite UF dujas₆ į skystį.
2. 2 Sukurkite du koncentrinius vamzdžius. Vamzdžiai turi būti gana aukšti. Kuo ilgesni vamzdžiai, tuo daugiau dujų galima atskirti.
3. 3 Apvyniokite vamzdžius skysto vandens apvalkalu. Tai atvėsins išorinį vamzdelį.
4. 4 Įpurškite skystą urano heksafluoridą tarp vamzdžių.
5. 5 Šildykite vidinį vamzdelį garais. Šiluma sukurs konvekcinį srautą UF₆, dėl ko lengvieji U izotopai pereis į šiltą vidinį vamzdelį, o sunkieji - į šaltą išorinį.
   • Šis procesas buvo išrastas 1940 m. Kaip Manheteno projekto dalis, tačiau jo buvo atsisakyta anksti, sukūrus efektyvesnį dujų difuzijos procesą.

6 metodas iš 7: elektromagnetinių izotopų atskyrimo procesas

1. 1 Jonizuojančios dujos UF₆.
2. 2 Praleiskite dujas per stiprų magnetinį lauką.
3. 3 Atskirkite jonizuoto urano izotopus nuo pėdsakų, kuriuos jie palieka eidami per magnetinį lauką. U jonai palieka pėdsakus, kurie lenkiasi kitaip nei U. Šie jonai gali būti atskirti, kad susidarytų praturtintas uranas.
   • Šis metodas buvo naudojamas gaminant uraną atominei bombai, nukritusiai ant Hirošimos 1945 m., Ir Irakas jį panaudojo savo branduolinio ginklo programai 1992 m. Šis metodas reikalauja 10 kartų daugiau energijos nei dujų difuzijos metodas, todėl tai nepraktiška didelio masto programoms.

7 metodas iš 7: lazerinis izotopų atskyrimo procesas

1. 1 Nustatykite lazerį pagal tam tikrą dažnį. Lazerio šviesa turi turėti tam tikrą bangos ilgį (viena spalva). Esant tam tikram bangos ilgiui, lazeris bus nukreiptas tik į U atomus, paliekant nepažeistus U atomus.
2. 2 Nukreipkite lazerį į uraną. Skirtingai nuo kitų urano sodrinimo metodų, šiam procesui nereikia naudoti urano heksafluorido dujų. Galite naudoti urano ir geležies lydinį, kuris dažniausiai daromas pramonėje.
3. 3 Sužadintais elektronais atpalaiduos urano atomus. Tai bus U atomai.

Patarimai

• Kai kuriose šalyse branduolinės atliekos pakartotinai naudojamos uranui ir plutoniui atskirti nuo skilimo proceso. Daugkartinio naudojimo uranas turės būti išgautas iš skilimo proceso metu gauto U ir U, o dabar uranas turi būti praturtintas iki didesnio lygio nei iš pradžių, nes U sugeria neutronus ir taip lėtina skilimo procesą. Dėl šios priežasties pirmą kartą naudojamas uranas turėtų būti laikomas atskirai nuo perdirbto urano.

Įspėjimai

• Tiesą sakant, uranas yra silpnai radioaktyvus. Tačiau paverčiant jį UF₆ , jis virsta toksiška chemine medžiaga, kuri sąlytyje su vandeniu sudaro vandenilio fluorido rūgštį. Todėl urano sodrinimo įrenginiams reikalingas toks pat saugumo ir apsaugos lygis, kaip ir chemijos gamykloms, veikiančioms su fluoru, įskaitant UF dujų laikymą.₆ esant žemam slėgiui ir naudojant papildomą sandariklį dirbant esant aukštam slėgiui.
• Perdirbamas uranas turi būti rimtai apsaugotas, nes jame esantys U izotopai skyla į elementus, skleidžiančius stiprią gama spinduliuotę.
• Praturtintą uraną paprastai galima pakartotinai naudoti tik vieną kartą.