Садржај

• Кораци
• Метода 1 од 7: Основни процес бенефицирања
• Метода 2 од 7: Процес дифузије гаса
• Метода 3 од 7: Процес спајања гасом
• Метода 4 од 7: Процес аеродинамичког одвајања
• Метода 5 од 7: Процес термичке дифузије течности
• Метода 6 од 7: Процес раздвајања електромагнетних изотопа
• Метода 7 од 7: Процес раздвајања ласерских изотопа
• Савјети
• Упозорења

Уран се користи као гориво за нуклеарне реакторе, а коришћен је и за стварање прве атомске бомбе бачене на Хирошиму 1945. Уранијум се вади из руде уранијумове смоле која садржи неколико изотопа различитих атомских маса и различитих нивоа радиоактивности. За употребу у реакцији распадања, количина изотопа У мора се повећати на одређени ниво. Овај процес се назива обогаћивање уранијума. Постоји неколико начина да се то уради.

Кораци

Метода 1 од 7: Основни процес бенефицирања

1. 1 Одлучите за шта ћете користити уранијум. Обично уранијумова руда садржи само 0,7% У, а остатак се састоји од релативно стабилног изотопа У. Врста реакције у којој намеравате да користите уранијум одређује ниво У на који морате да обогатите руду да бисте могли да користите доступан уранијум што је ефикасније могуће ...
   • Уранијум који се користи у нуклеарној енергији мора бити обогаћен на ниво од 3-5% У. (неки нуклеарни реактори захтевају употребу необогаћеног уранијума).
   • Уранијум који се користи за стварање нуклеарног оружја мора бити обогаћен на 90% У.
2. 2 Претворите уранијумску руду у гас. Већина метода обогаћивања уранијума захтева претварање руде у гас ниске температуре. Гас флуор се пумпа у јединицу за конверзију руде. Уранијум -оксид ступа у интеракцију са флуором и производи уранијум -хексафлуорид (УФ₆). Након тога се изотоп У изолује из гаса.
3. 3 Обогаћивање уранијума. Остатак овог текста описује различите начине обогаћивања уранијума. Најчешћи су дифузија гаса и гасна центрифуга, али би их ласерско одвајање изотопа ускоро требало заменити.
4. 4 Претворите уранијум хексафлуорид у уранијум диоксид (УО₂). Након обогаћивања, уранијум се мора претворити у стабилан, јак облик за даљу употребу.
   • Уранијум диоксид се користи као гориво за нуклеарне реакторе у облику гранула смештених у металне цеви које формирају шипке од 4 метра.

Метода 2 од 7: Процес дифузије гаса

1. 1 УФ пумпање₆ кроз цеви.
2. 2 Пропустите гас кроз порозни филтер или мембрану. Пошто је изотоп У лакши од У, УФ₆који садржи лакши изотоп ће проћи кроз мембрану брже од тежег изотопа.
3. 3 Понављајте процес дифузије док не сакупите довољно У. Понављајућа дифузија се назива каскада. Може проћи и до 1400 пролаза кроз мембрану пре него што се сакупи довољно У.
4. 4 Цонденсе УФ₆ у течност. Након што се гас обогати, он се кондензује у течност и ставља у посуде, где се хлади и очвршћава за транспорт и претварање у грануле.
   • Због великог броја гасова који пролазе кроз филтере, овај процес троши енергију и стога излази из употребе.

Метода 3 од 7: Процес спајања гасом

1. 1 Сакупите неколико цилиндара који се окрећу великом брзином. Ови цилиндри су центрифуге. Центрифуге се састављају паралелно и серијски.
2. 2 Уплоад УФ₆ у центрифугама. Центрифуге користе центрифугалну силу да би присилиле тежи гас који га садржи да се налази на зидовима цилиндра, а лакши са У да остане у центру.
3. 3 Одвојени одвојени гасови.
4. 4 Поновите поступак са овим гасовима у различитим центрифугама. Гас са високим садржајем У се пропушта кроз центрифугу да би се опоравило још више У, а гас са ниским садржајем У се исцеди да би се обновио преостали У.Тако се добија више У него дифузијом гаса.
   • Процес употребе гасних центрифуга измишљен је 1940 -их, али се није много користио све до 1960 -их, када је мања потрошња енергије почела да буде важна. Тренутно се објекат који користи овај процес налази у Еунице -у, САД. У Русији постоје 4 таква предузећа, у Јапану и Кини - по 2, у Великој Британији, Холандији и Немачкој - по једно.

Метода 4 од 7: Процес аеродинамичког одвајања

1. 1 Конструиши неколико стационарних уских цилиндара.
2. 2 Унесите УФ₆ великом брзином у цилиндре. Овако унети гас ће се ротирати у цилиндру попут циклона, услед чега се дели на У и У, као у ротирајућој центрифуги.
   • У Јужној Африци су смислили убризгавање гаса у цилиндар тангенцијално. Тренутно се тестира на лаким изотопима, као у силицијуму.

Метода 5 од 7: Процес термичке дифузије течности

1. 1 Под притиском окрените УФ гас₆ у течност.
2. 2 Изградите две концентричне цеви. Цеви треба да буду прилично високе. Што су цеви дуже, више гаса се може одвојити.
3. 3 Окружите цеви омотачем течне воде. Ово ће охладити спољну цев.
4. 4 Убризгајте течни уранијум хексафлуорид између цеви.
5. 5 Унутрашњу цев загрејте паром. Топлота ће створити конвекцијски ток у УФ₆, због чега ће се лаки изотопи У пребацити у топлу унутрашњу цев, а тешки У у хладну спољашњу.
   • Овај процес је измишљен 1940. године у оквиру Манхаттан пројекта, али је напуштен рано након развоја ефикаснијег процеса дифузије гаса.

Метода 6 од 7: Процес раздвајања електромагнетних изотопа

1. 1 Јонизовати гас УФ₆.
2. 2 Провуците гас кроз јако магнетно поље.
3. 3 Одвојите изотопе јонизованог уранијума од трагова које остављају при проласку кроз магнетно поље. Јони У остављају трагове који се савијају другачије од У. Ови јони се могу одвојити за производњу обогаћеног уранијума.
   • Ова метода је коришћена за производњу уранијума за атомску бомбу бачену на Хирошиму 1945. године, а Ирак је за свој програм нуклеарног наоружања 1992. године. Ова метода захтева 10 пута више енергије од методе дифузије гаса, што је чини непрактичном за велике програме.

Метода 7 од 7: Процес раздвајања ласерских изотопа

1. 1 Подесите ласер на одређену фреквенцију. Ласерска светлост мора имати одређену таласну дужину (једнобојна). На датој таласној дужини, ласер ће циљати само У атоме, остављајући У атоме нетакнутим.
2. 2 Усмерите ласер на уранијум. За разлику од других метода обогаћивања уранијума, овај процес не захтева употребу гаса уранијум хексафлуорида. Можете користити легуру уранијума и гвожђа, што се најчешће ради у индустрији.
3. 3 Ослободиће атоме уранијума са побуђеним електронима. То ће бити атоми У.

Савјети

• У неким земљама, нуклеарни отпад се поново користи за одвајање уранијума и плутонијума од процеса распадања. Уранијум за вишекратну употребу мораће да се екстрахује из У и У добијених у процесу распадања, а сада уранијум мора бити обогаћен на виши ниво него на почетку, јер У апсорбује неутроне и на тај начин успорава процес распадања. Због тога, уранијум који се користи први пут треба држати одвојено од рециклираног уранијума.

Упозорења

• У ствари, уранијум је слабо радиоактиван. Међутим, приликом претварања у УФ₆ , претвара се у отровну хемикалију која у додиру са водом ствара флуороводичну киселину. Због тога постројења за обогаћивање уранијума захтевају исти ниво безбедности и заштите као и хемијска постројења која раде са флуором, што укључује складиштење УФ гаса₆ под ниским притиском и употребом додатног заптивања при раду под високим притиском.
• Уранијум који се може рециклирати мора бити озбиљно заштићен јер се изотопи У које садрже распадају на елементе који емитују јако гама зрачење.
• Обогаћени уранијум се генерално може поново користити само једном.