Hoe uranium verrijkt

Uranium wordt gebruikt als brandstof voor nucleaire reactoren en werd ook gebruikt om de eerste atoombom te creëren die in 1945 op Hiroshima is gevallen.Uranium wordt geëxtraheerd uit hars uraniumerts, met verschillende isotopen van verschillende atoommassa en verschillende niveaus van radioactiviteit. Voor gebruik in de vervalreactie is de hoeveelheid isotoop uthe om te worden verhoogd tot een bepaald niveau. Dit proces wordt uraniumverrijking genoemd. Er zijn verschillende manieren om het te doen.

Stappen

Methode 1 van 7:

Het hoofdproces van verrijking

een. Bepaal waarom u uranium gaat gebruiken. In de regel bevat uraniumerts slechts 0,7% u en bestaat anderszins uit relatief stabiele isotop u.Van het type reactie waarin u uranium gaat gebruiken, hangt af van het niveau u, waaraan u de ORE moet verrijken om het bestaande uranium zo efficiënt mogelijk te gebruiken.

Uranium gebruikt in kernenergie moet worden verrijkt met 3-5% u. (Sommige nucleaire reactoren suggereren het gebruik van ongeschoold uranium).
Uranium dat wordt gebruikt om nucleaire wapens te maken, moet worden verrijkt tot 90% u.

2. Draai het uranium erts naar gas. De meeste uraniumverrijkingsmethoden vereisen erts-transformatie in gas met lage temperaturen. Bij de installatie van de transformatie van erts-pompfluoridegas. Uraniumoxide interageert met fluor, resulterend in uraniumhexafluoride (UF₆). Waarna een isotoop u isotoop.

3. Verrijking van uranium. Het resterende deel van deze tekst beschrijft verschillende manieren van uraniumverrijking. De meest voorkomende gasdiffusie en gascentrifuge zijn de meest voorkomende, maar de laserscheiding van isotopen moet ze binnenkort vervangen.

4. Draai het uranium hexafluoride in uraniumdioxide (UO₂). Na verrijking moet het uranium worden omgezet in een stabiele, sterke vorm voor verder gebruik.

Uraniumdioxide wordt gebruikt als brandstof voor nucleaire reactoren in de vorm van korrels die in metalen buizen worden geplaatst die 4-meter staven vormen.

Methode 2 van 7:

Gasdiffusieproces

een. UF pompen₆ door leidingen.

2. Sla gas over door een poreus filter of membraan. Omdat de isotoop u gemakkelijker is dan u, uf₆, Met lichtere isotoop passeert het membraan sneller dan de zwaardere isotoop.

3. Herhaal het diffusieproces totdat u genoeg u verzamelt. Herhalende diffusie wordt cascade genoemd. Misschien duurt het tot 1.400 transmissie door het membraan, voordat het genoeg is verzameld.

4. Vind UF₆ in vloeistof. Na gasverrijking wordt het gecondenseerd in de vloeistof en wordt deze in containers geplaatst waar het wordt gekoeld en hardt voor transport en transformatie in korrels.

Vanwege het grote aantal gas door de filters is dit proces het energieverbruik en komt daarom buiten gebruik.

Methode 3 van 7:

Gasbeveiligingsproces

een. Verzamel enkele cilinders die op hoge snelheid draaien. Deze cilinders zijn centrifuges. Centrifuges worden als parallel verzameld, terwijl ze consequent zijn.

2. Controleer uf₆ In Centrifugu. Centrifuga Gebruik centrifugaalvermogen om een zwaarder gas te forceren, om aan de muren van de cilinder te zijn, en gemakkelijk, met u, - verblijf in het centrum.

3. Selecteer gescheiden gassen.

4. Herhaal het proces met deze gassen in verschillende centrifuges. Gas met hoge inhoud U wordt door de centrifuge doorgegeven om nog meer u te markeren, en het gas met een lage inhoud van deze isotoop wordt geperst om de restanten van u te krijgen. Zo blijkt het meer dan de gasdiffusie.

Het gebruik van gascentrifuges werd in de jaren 1940 uitgevonden, maar werd pas in de jaren zestig in het bijzonder gebruikt, toen het kleinere stroomverbruik aan de hand was. Momenteel is de onderneming die dit proces gebruikt in Unice, VS.In Rusland zijn er 4 ondernemingen, in Japan en China - 2, in het Verenigd Koninkrijk, Nederland en Duitsland.

Methode 4 van 7:

Het proces van aerodynamische scheiding

een. Bouwen verschillende stationaire smalle cilinders.

2. Voer UF in₆ in cilinders met hoge snelheid. Het op deze manier ingebrachte gas draait in de cilinder als een cycloon, waardoor het in u en u is verdeeld, zoals in de roterende centrifuge.

In Zuid-Afrika heeft hij gas in een raakcilinder uitgevonden. Op dit moment wordt het getest op lichte isotopen, in zowel silicium.

Methode 5 van 7:

Het proces van vloeibare thermische diffusie

een. Onder druk, draai gas uf₆ in vloeistof.

2. Bouw twee concentrische buizen. Pijpen moeten vrij hoog zijn. Hoe langer de pijp, hoe meer gas kan worden verdeeld.

3. Omringen de pijp met een schaal van vloeibaar water. Het koelt de externe buis af.

4. Voer vloeibaar uranium hexafluoride tussen leidingen in.

vijf. Verwarm de binnenbuis met stoom. Warmte maakt een convectietoets in UF₆, die lichte isotopen maakt die u naar een warme binnenband gaat en zware u - naar de koude externe.

Dit proces werd in 1940 uitgevonden onder het Manhattan-project, maar werd in een vroeg stadium verlaten na de ontwikkeling van een efficiënter gasdiffusieproces.

Methode 6 van 7:

Elektromagnetische isotoop-scheidingsproces

een. Ionize gas uf₆.

2. Mist gas door een sterk magnetisch veld.

3. Aparte geïoniseerde uranium-isotopen in de voetstappen, die ze verlaten, passeren door het magnetische veld. U ionen laten sporen achter die anders buigen dan u. Deze ionen kunnen worden gescheiden om verrijkt uranium te verkrijgen.

Deze methode werd gebruikt om uranium te produceren voor een atoombom die in 1945 werd gevallen bij Hiroshima en werd in 1992 door Irak gebruikt voor het nucleaire wapenprogramma in 1992. Deze methode vereist 10 keer meer energie dan de gasdiffusiewerkwijze, waardoor het onpraktisch is voor grootschalige programma`s.

Methode 7 van 7:

Het proces van laserscheiding van isotopen

een. Stel een laser op voor een bepaalde frequentie. Laserlicht moet een speciale golflengte (monochroom) hebben. Bij een gegeven golflengte zal de laser alleen worden gericht op atomen u, het verlaten van atomen u intact.

2. Stuur een laser voor uranium. In tegenstelling tot andere uraniumverrijkingsmethoden vereist dit proces geen gas van uranium hexafluoride. U kunt de legering van uranium en ijzer gebruiken, die het vaakst wordt gedaan in de industrie.

3. Uraniumatomen met opgewonden elektronen. Dit is atomen u.

Tips

In sommige landen is nucleair afval hergebruiken van uranium en plutonium, dat bleef na het vervalproces. Het hergebruikte uranium zal van U en U moeten worden geëxtraheerd, verkregen tijdens het vervalproces, en nu moet uranium worden verrijkt naar een hoger niveau dan in eerste instantie, omdat u neutronen absorbeert en evenveel als het vervalvervaging opneemt. Hierdoor moet uranium, voor het eerst worden gebruikt, afzonderlijk van het hergebruikt worden gehouden.

Waarschuwingen

In feite is uranium zwak radioactief. Echter, bij het veranderen in UF₆ , Het verandert in een giftige chemische stof, in contact met watervormende hydrofluorinezuur (dit zuur wordt zwembad genoemd, omdat het wordt geëtst door glas). Daarom vereisen ondernemingen die uranium verrijken hetzelfde niveau van veiligheid en bescherming als chemische ondernemingen die werken met fluor, waaronder UF-gasopslag₆ onder zwakke druk en het gebruik van extra afdichting bij het werken onder hoge druk.
Hergebruikt Uranium moet onder serieuze bescherming zijn, aangezien u isotopen u, die erin is ingesloten, desintegreren op elementen die sterke gammastraling toewijzen.
Verrijkt uranium, in de regel, kan slechts één keer opnieuw worden gebruikt.

Deel in het sociale netwerk: