Indhold

• Trin
• Metode 1 af 7: Grundlæggende fordelsproces
• Metode 2 af 7: Gasdiffusionsproces
• Metode 3 af 7: Gasforbindelsesproces
• Metode 4 af 7: Aerodynamisk adskillelsesproces
• Metode 5 af 7: Flydende termisk diffusionsproces
• Metode 6 af 7: Elektromagnetisk isotopseparationsproces
• Metode 7 af 7: Laserisotopseparationsproces
• Tips
• Advarsler

Uran bruges som brændstof til atomreaktorer og blev også brugt til at skabe den første atombombe, der blev kastet over Hiroshima i 1945. Uran udvindes fra uranharpiksmalm, der indeholder flere isotoper af forskellige atommasser og forskellige niveauer af radioaktivitet. Til brug i en henfaldsreaktion skal mængden af ​​U -isotopen øges til et bestemt niveau. Denne proces kaldes uranberigelse. Der er flere måder at gøre dette på.

Trin

Metode 1 af 7: Grundlæggende fordelsproces

1. 1 Beslut, hvad du skal bruge uran til. Typisk indeholder uranmalm kun 0,7% U, og resten består af en relativt stabil isotop U. Den reaktionstype, hvor du agter at bruge uran, bestemmer niveauet af U, som du skal berige malmen for at bruge tilgængeligt uran så effektivt som muligt ....
   • Uran, der bruges i atomkraft, skal beriges til et niveau på 3-5% U. (nogle atomreaktorer kræver brug af uberiget uran).
   • Uran, der bruges til at lave atomvåben, skal beriges til 90% U.
2. 2 Konverter uranmalm til gas. De fleste metoder til berigelse af uran kræver omdannelse af malmen til lavtemperaturgas. Fluorgas pumpes ind i malmomdannelsesenheden. Uranoxid interagerer med fluor for at producere uranhexafluorid (UF₆). Derefter isoleres isotopen U fra gassen.
3. 3 Uran berigelse. Resten af ​​denne tekst beskriver de forskellige måder at berige uran på. Den mest almindelige er gasdiffusion og gascentrifuge, men laserisotopadskillelse bør snart erstatte dem.
4. 4 Konverter uranhexafluorid til urandioxid (UO₂). Efter berigelse skal uran omdannes til en stabil, stærk form til videre brug.
   • Uraniumdioxid bruges som brændstof til atomreaktorer i form af granulat placeret i metalrør, der danner stænger på 4 meter.

Metode 2 af 7: Gasdiffusionsproces

1. 1 UF -pumpning₆ gennem rørene.
2. 2 Før gassen gennem et porøst filter eller en membran. Da isotopen U er lettere end U, UF₆indeholdende en lettere isotop vil passere hurtigere gennem membranen end en tungere isotop.
3. 3 Gentag diffusionsprocessen, indtil du har samlet nok U. Gentagen diffusion kaldes en kaskade. Det kan tage op til 1400 passager gennem membranen, før nok U opsamles.
4. 4 Kondens UF₆ i væske. Efter at gassen er beriget, kondenseres den til en væske og anbringes i beholdere, hvor den afkøles og størkner til transport og omdannelse til granulat.
   • På grund af det store antal gas, der passerer gennem filtrene, er denne proces energiforbrugende og går derfor ud af brug.

Metode 3 af 7: Gasforbindelsesproces

1. 1 Saml flere cylindre, der snurrer ved høj hastighed. Disse cylindre er centrifuger. Centrifuger samles både parallelt og i serie.
2. 2 Upload UF₆ i centrifuger. Centrifuger bruger centrifugalkraft til at tvinge den tungere gas, der indeholder den, til at være ved cylindervæggene, og den lettere med U skal forblive i midten.
3. 3 Separate adskilte gasser.
4. 4 Gentag processen med disse gasser i forskellige centrifuger. Gassen med et højt U -indhold føres gennem en centrifuge for at genvinde endnu mere U, og gassen med et lavt U -indhold presses ud for at genvinde det resterende U.Således opnås mere U end ved gasdiffusion.
   • Processen med at bruge gascentrifuger blev opfundet i 1940'erne, men blev ikke brugt meget før i 1960'erne, hvor et lavere energiforbrug begyndte at have betydning. I øjeblikket er anlægget, der bruger denne proces, placeret i Eunice, USA. Der er 4 sådanne virksomheder i Rusland, i Japan og Kina - 2 hver, i Storbritannien, Holland og Tyskland - en hver.

Metode 4 af 7: Aerodynamisk adskillelsesproces

1. 1 Konstruer flere stationære smalle cylindre.
2. 2 Indtast UF₆ ind i cylindrene ved høj hastighed. Den gas, der indføres på denne måde, roterer i cylinderen som en cyklon, hvilket resulterer i, at den er opdelt i U og U, som i en roterende centrifuge.
   • I Sydafrika kom de med at injicere gas i en cylinder tangentielt. I øjeblikket testes det på lette isotoper, som i silicium.

Metode 5 af 7: Flydende termisk diffusionsproces

1. 1 Under tryk drejes UF -gas₆ i væske.
2. 2 Konstruer to koncentriske rør. Rørene skal være ret høje. Jo længere rørene er, jo mere gas kan skilles.
3. 3 Omgiv rørene med en kappe af flydende vand. Dette vil afkøle det ydre rør.
4. 4 Injicer flydende uranhexafluorid mellem rørene.
5. 5 Opvarm det indre rør med damp. Varmen vil skabe en konvektionsstrøm i UF₆, hvilket får de lette U -isotoper til at bevæge sig til det varme indre rør, og det tunge U til det kolde ydre.
   • Denne proces blev opfundet i 1940 som en del af Manhattan -projektet, men blev opgivet tidligt efter udviklingen af ​​en mere effektiv gasdiffusionsproces.

Metode 6 af 7: Elektromagnetisk isotopseparationsproces

1. 1 Ioniser gas UF₆.
2. 2 Før gassen gennem et stærkt magnetfelt.
3. 3 Adskil ioniserede uranisotoper fra de spor, de efterlader, når de passerer gennem magnetfeltet. U -ioner efterlader spor, der bøjer anderledes end U. Disse ioner kan adskilles for at producere beriget uran.
   • Denne metode blev brugt til at producere uran til atombomben, der faldt på Hiroshima i 1945 og blev brugt af Irak til sit atomvåbenprogram i 1992. Denne metode kræver 10 gange mere energi end gasdiffusionsmetoden, hvilket gør det upraktisk for store programmer.

Metode 7 af 7: Laserisotopseparationsproces

1. 1 Indstil laseren til en bestemt frekvens. Laserlyset skal have en bestemt bølgelængde (enkelt farve). Ved en given bølgelængde vil laseren kun målrette mod U -atomerne og efterlade U -atomerne intakte.
2. 2 Sigt laser mod uran. I modsætning til andre metoder til berigelse af uran kræver denne proces ikke brug af uranhexafluoridgas. Du kan bruge en legering af uran og jern, som oftest udføres i industrien.
3. 3 Vil frigive uranatomer med ophidsede elektroner. Disse vil være U -atomerne.

Tips

• I nogle lande genbruges atomaffald til at adskille uran og plutonium fra henfaldsprocessen. Det genanvendelige uran skal ekstraheres fra U og U opnået i henfaldsprocessen, og nu skal uranet beriges til et højere niveau end oprindeligt, da U absorberer neutroner og dermed bremser henfaldsprocessen. På grund af dette bør uran, der bruges første gang, holdes adskilt fra genanvendt uran.

Advarsler

• Faktisk er uran svagt radioaktivt. Men når man gør det til UF₆ , bliver det til et giftigt kemikalie, der ved kontakt med vand danner flussyre. Derfor kræver uranberigelsesanlæg det samme niveau af sikkerhed og beskyttelse som kemiske anlæg, der opererer med fluor, hvilket inkluderer opbevaring af UF -gas₆ under lavt tryk og brug af yderligere tætning ved arbejde under højt tryk.
• Genanvendeligt uran skal beskyttes alvorligt, da U -isotoperne indeholder forfald til elementer, der udsender stærk gammastråling.
• Beriget uran kan generelt kun genbruges én gang.