Innhold

• Trinn
• Metode 1 av 7: Grunnleggende fordelsprosess
• Metode 2 av 7: Gassdiffusjonsprosess
• Metode 3 av 7: Gassforbindelsesprosess
• Metode 4 av 7: Aerodynamisk separasjonsprosess
• Metode 5 av 7: Flytende termisk spredningsprosess
• Metode 6 av 7: Elektromagnetisk isotopseparasjonsprosess
• Metode 7 av 7: Laser Isotop -separasjonsprosess
• Tips
• Advarsler

Uran brukes som drivstoff for atomreaktorer og ble også brukt til å lage den første atombomben som ble kastet på Hiroshima i 1945. Uran utvinnes fra uranharpiksmalm som inneholder flere isotoper med forskjellige atommasser og forskjellige nivåer av radioaktivitet. For bruk i en forfallsreaksjon må mengden av U -isotopen økes til et visst nivå. Denne prosessen kalles uranberikelse. Det er flere måter å gjøre dette på.

Trinn

Metode 1 av 7: Grunnleggende fordelsprosess

1. 1 Bestem deg for hva du skal bruke uranet til. Vanligvis inneholder uranmalm bare 0,7% U, og resten består av en relativt stabil isotop U. Reaksjonstypen der du har tenkt å bruke uran, bestemmer nivået av U som du trenger for å berike malmen for å bruke tilgjengelig uran så effektivt som mulig ....
   • Uran som brukes i kjernekraft må berikes til et nivå på 3-5% U. (noen atomreaktorer krever bruk av uanriket uran).
   • Uran som brukes til å lage atomvåpen må være beriket til 90% U.
2. 2 Konverter uranmalm til gass. De fleste metoder for berikelse av uran krever omdannelse av malmen til lavtemperaturgass. Fluorgass pumpes inn i malmomdanningsenheten. Uranoksid interagerer med fluor for å produsere uranheksafluorid (UF₆). Etter det isoleres isotopen U fra gassen.
3. 3 Berikelse av uran. Resten av denne teksten beskriver de forskjellige måtene å berike uran på. De vanligste er gassdiffusjon og gass -sentrifuge, men laserisotopseparasjon bør snart erstatte dem.
4. 4 Konverter uranheksafluorid til urandioksid (UO₂). Etter anrikning må uran omdannes til en stabil, sterk form for videre bruk.
   • Urandioksid brukes som drivstoff for atomreaktorer i form av granulat plassert i metallrør som danner 4 meter stenger.

Metode 2 av 7: Gassdiffusjonsprosess

1. 1 UF -pumping₆ gjennom rørene.
2. 2 Før gassen gjennom et porøst filter eller en membran. Siden isotopen U er lettere enn U, UF₆inneholder en lettere isotop vil passere gjennom membranen raskere enn en tyngre isotop.
3. 3 Gjenta diffusjonsprosessen til du har samlet nok U. Gjentatt diffusjon kalles en kaskade. Det kan ta opptil 1400 passeringer gjennom membranen før nok U blir samlet.
4. 4 Kondens UF₆ til væske. Etter at gassen er beriket, kondenseres den til en væske og plasseres i beholdere, hvor den avkjøles og størknes for transport og transformasjon til granulat.
   • På grunn av det store antallet gass som passerer gjennom filtrene, er denne prosessen energikrevende og går derfor ut av bruk.

Metode 3 av 7: Gassforbindelsesprosess

1. 1 Samle flere sylindere som snurrer i høy hastighet. Disse sylindrene er sentrifuger. Sentrifuger monteres både parallelt og i serie.
2. 2 Last opp UF₆ i sentrifuger. Sentrifuger bruker sentrifugalkraft for å tvinge den tyngre gassen som inneholder den til å være ved sylinderveggene, og den lettere, med U, for å forbli i midten.
3. 3 Separate separerte gasser.
4. 4 Gjenta prosessen med disse gassene i forskjellige sentrifuger. Gassen med et høyt U -innhold føres gjennom en sentrifuge for å utvinne enda mer U, og gassen med et lavt U -innhold presses ut for å gjenvinne det gjenværende U.Dermed oppnås mer U enn ved gassdiffusjon.
   • Prosessen med å bruke gasssentrifuger ble oppfunnet på 1940 -tallet, men ble ikke brukt mye før på 1960 -tallet, da lavere energiforbruk begynte å ha betydning. For tiden ligger anlegget som bruker denne prosessen i Eunice, USA. Det er 4 slike virksomheter i Russland, i Japan og Kina - 2 hver, i Storbritannia, Nederland og Tyskland - en hver.

Metode 4 av 7: Aerodynamisk separasjonsprosess

1. 1 Konstruer flere stasjonære smale sylindere.
2. 2 Skriv inn UF₆ inn i sylindrene med høy hastighet. Gassen som innføres på denne måten vil rotere i sylinderen som en syklon, som følge av at den er delt inn i U og U, som i en roterende sentrifuge.
   • I Sør -Afrika fant de på å injisere gass i en sylinder tangentielt. For øyeblikket blir den testet på lette isotoper, som i silisium.

Metode 5 av 7: Flytende termisk spredningsprosess

1. 1 Slå UF -gass under trykk₆ til væske.
2. 2 Konstruer to konsentriske rør. Rørene skal være ganske høye. Jo lengre rørene er, desto mer gass kan skilles.
3. 3 Omgiv rørene med en kappe med flytende vann. Dette vil avkjøle det ytre røret.
4. 4 Injiser flytende uranheksafluorid mellom rørene.
5. 5 Varm innerslangen med damp. Varmen vil skape en konveksjonsstrøm i UF₆, som vil få de lette U -isotopene til å bevege seg til det varme indre røret, og det tunge U til det kalde ytre.
   • Denne prosessen ble oppfunnet i 1940 som en del av Manhattan -prosjektet, men ble forlatt tidlig etter utviklingen av en mer effektiv gassdiffusjonsprosess.

Metode 6 av 7: Elektromagnetisk isotopseparasjonsprosess

1. 1 Ioniser gass UF₆.
2. 2 Før gassen gjennom et sterkt magnetfelt.
3. 3 Separate ioniserte uranisotoper fra sporene de etterlater når de passerer gjennom magnetfeltet. U -ioner etterlater spor som bøyes annerledes enn U. Disse ionene kan skilles for å produsere beriket uran.
   • Denne metoden ble brukt til å produsere uran for atombomben som ble kastet på Hiroshima i 1945 og ble brukt av Irak for atomvåpenprogrammet i 1992. Denne metoden krever 10 ganger mer energi enn gassdiffusjonsmetoden, noe som gjør det upraktisk for store programmer.

Metode 7 av 7: Laser Isotop -separasjonsprosess

1. 1 Still inn laseren til en bestemt frekvens. Laserlyset må ha en bestemt bølgelengde (én farge). Ved en gitt bølgelengde vil laseren bare målrette mot U -atomene, slik at U -atomene blir intakte.
2. 2 Sikt laser mot uran. I motsetning til andre metoder for berikelse av uran, krever denne prosessen ikke bruk av uranheksafluoridgass. Du kan bruke en legering av uran og jern, som vanligvis gjøres i industrien.
3. 3 Vil frigjøre uranatomer med eksiterte elektroner. Dette vil være U -atomene.

Tips

• I noen land gjenbrukes atomavfall for å skille uran og plutonium fra forfallsprosessen. Det gjenbrukbare uranet må utvinnes fra U og U som er oppnådd i forfallsprosessen, og nå må uranet beriges til et høyere nivå enn opprinnelig, siden U absorberer nøytroner og dermed bremser forfallsprosessen. På grunn av dette bør uran som brukes for første gang holdes atskilt fra resirkulert uran.

Advarsler

• Faktisk er uran svakt radioaktivt. Imidlertid, når du gjør det til UF₆ , blir det til et giftig kjemikalie som ved kontakt med vann danner flussyre. Derfor krever anrikningsanlegg for uran det samme nivået av sikkerhet og beskyttelse som kjemiske anlegg som driver med fluor, som inkluderer lagring av UF -gass₆ under lavt trykk og bruk av ekstra tetning ved arbeid under høyt trykk.
• Resirkulerbart uran må beskyttes alvorlig ettersom U -isotopene inneholder forfall til elementer som avgir sterk gammastråling.
• Beriket uran kan vanligvis bare gjenbrukes én gang.