ertare.com

Cum să îmbogățiți uraniul

Uraniul este folosit ca sursă de energie în reactoare nucleare și a fost folosit pentru a face prima bombă atomică la Hiroshima în 1945. uraniu este extras ca pehblendă mineral numit și este alcătuit din numeroși izotopi cu greutăți atomice diferite și diferite nivelurile de radioactivitate. Pentru a fi utilizat în reacțiile de fisiune, cantitatea de izotop U de uraniu trebuie crescută la un nivel care permite fisiunea într-un reactor sau pompă. Acest proces se numește îmbogățirea uraniului și există mai multe modalități de realizare a acestuia.

pași

Metoda 1
Procesul de bază pentru îmbogățirea uraniului

Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 1
1
Decideți cum veți folosi uraniul. uraniu Majoritatea minate conține doar 0,7 procente de aproximativ U, fiind partea rămasă (majoritatea) constând din izotopul mai stabil U În funcție de reacția de fisiune în care uraniul trebuie folosit depinde nivelul la care U trebuie să crească, astfel încât să fie utilizat eficient.
  • Uraniu utilizat în majoritatea centralelor electrice trebuie să fie îmbogățit cu între 3 și 5 la suta din U. Cateva reactoare nucleare, cum ar fi CANDU din Canada (pentru acronimul în limba engleză) sau reactor Magnox in United Unite, ele au fost proiectate pentru a îmbogăți uraniul.
  • În schimb, uraniul folosit în bombe și focoase atomice trebuie să fie îmbogățit la 90% U.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 2
    2
    Convertește minereul de uraniu într-un gaz. Majoritatea metodelor care există astăzi pentru îmbogățirea uraniului necesită transformarea minereului într-un gaz cu temperatură scăzută. În acest scop, gazul de fluor obișnuit să fie pompat la o conversie de minerale vegetale apoi oxidul de uraniu de gaz reacționează cu gazul de fluor și hexafluorura de uraniu va avea loc (UF6). Gazul este lăsat să acționeze pentru a separa și colecta izotopii lui U.
  • Imaginea intitulată Îmbogățirea uraniului Pasul 3
    3
    Îmbogățește uraniul. Secțiunile rămase din acest articol descriu diferitele procese care există pentru a îmbogăți uraniul. Dintre toate aceste procese, procese de difuzie gazoasă și centrifugale de gaz sunt cele două cele mai comune, cu toate acestea, este de așteptat să proceseze cu laser de separare a izotopilor le înlocui.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 4
    4
    Convertiți gazul UF6 în dioxid de uraniu (UO2). Odată ce uraniul este îmbogățit, este necesar să îl transformați într-o formă solidă și stabilă pentru utilizarea necesară.
  • Dioxidul de uraniu utilizat ca combustibil în reactoarele nucleare este produs sub formă de bile (peleți) de ceramică sinterizată, adăpostite în tuburi metalice care ajung să formeze bare de lungime de 4 metri

    • Metoda 2
    Procesul de difuzie a gazelor

    Imagine cu titlul Îmbogățiți uraniul Pasul 5
    1
    Pompe UF6 prin conducte.
  • Imaginea intitulată Uraniu îmbogățit Pasul 6
    2
    Lăsați gazul să treacă printr-un filtru poros sau o membrană. În timp ce izotopul U este mai ușor decât izotopul U, UF6 conținând cel mai ușor izotop se va răspândi prin membrană mai rapid decât cel care conține izotopi mai grei.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 7
    3
    Repetați procesul de difuzie până când se colectează suficient U. Repetarea radiodifuziunii se numește "cascadă". Poate dura până la 1.400 de difuziuni prin membranele poroase pentru a obține suficient U și astfel să îmbogățească suficient uraniu.
  • Imaginea intitulată Uraniu îmbogățit Pasul 8
    4
    Condiționează gazul UF6 astfel încât să obțină o formă lichidă. Odată ce gazul este suficient de îmbogățit, acesta trebuie condensat în formă lichidă și apoi depozitat în tancuri, unde se răcește și se solidifică pentru a fi transportat și transformat în pelete de combustibil.
  • Datorită numărului de difuzii necesare, acest proces implică consumul de energie și, prin urmare, este în uz. În Statele Unite există o singură fabrică de îmbogățire cu difuzie gazoasă, situată în Paducah, Kentucky.

    • Metoda 3
    Procedeul de centrifugare pe gaz

    Imaginea intitulată Uraniu îmbogățit Pasul 9
    1
    Asamblează un număr de cilindri de rotație de mare viteză. Aceste cilindri vor fi centrifugele. Centrifugele sunt asamblate în serie de două și asamblate în paralel.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 10
    2
    Pompe UF gaz6 în centrifuge. Centrifuga va folosi accelerația centripetală pentru a trimite cel mai greu U pe pereții cilindrului și cel mai ușor U în centrul cilindrului.
  • Imaginea intitulată Enrich Uranium Step 11
    3
    Extrage gazele care au fost separate în acest proces.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 12
    4
    Reprocesați gazele separate în diferite centrifuge. Gazele bogate în U sunt trimise către o centrifugă unde se extrage și mai mult U - în timp ce gazul U epuizat trece într-o altă centrifugă, pentru a extrage restul de U. Acest lucru permite procesului de centrifugare să se extragă mult mai mult decât procesul de difuzie a gazelor.
  • Procesul de centrifugare a gazului a fost dezvoltat pentru prima oară în anii 1940, dar nu a devenit relevant până în anii 1960, când cerința sa scăzută de energie pentru a produce uraniu îmbogățit a devenit importantă. În prezent, o instalație de prelucrare a gazului prin centrifugare există în Statele Unite, în Eunice, New Mexico. Prin comparație, Rusia are 4 astfel de plante, Japonia și China au câte două plante, în timp ce Regatul Unit, Țările de Jos și Germania dețin unul câte unul.

    • Metoda 4
    Procedura de separare aerodinamică

    Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 13
    1
    Construiți o serie de rezervoare staționare înguste.


  • Imaginea intitulată Îmbogățirea uraniului Pasul 14
    2
    Injectați gaz UF6 în interiorul cilindrilor la viteză mare. Gazul este injectat în cilindri, astfel încât acesta este acționat să se rotească într-o separare ciclonică producând aceeași U și U obținut prin rotația centrifugal.
  • O metodă care se dezvoltă în Africa de Sud injectează gazul în cilindri dintr-o tangentă. În prezent, este testat cu izotopi ușori, cum ar fi cei din siliciu.

    • Metoda 5
    Procesul de difuzie termică lichidă

    Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 15
    1
    Amestecați gaz UF6 sub presiune.
  • Imaginea intitulată Îmbogățirea uraniului Pasul 16
    2
    Construiți o pereche de tuburi concentrice. Tuburile trebuie să fie suficient de mari, deoarece cu atât mai mare este separarea izotopilor U și U.
  • Imaginea intitulată Uraniu îmbogățit Pasul 17
    3
    Înconjurați tuburile cu un capac de apă. Aceasta va răci exteriorul tubului.
  • Imagine cu denumirea Enrich Uranium Pasul 18
    4
    Injectați UF6 lichid între tuburi.
  • Imaginea intitulată Enrich Uranium Pasul 19
    5
    Încălziți interiorul tubului cu abur. Căldura va crea un curent de convecție în UF6, aceleași care vor extrage izotopii lui U ca fiind mai ușoare și îl vor îndrepta către cel mai fierbinte centru al tubului și vor împinge izotopii mai greați spre partea cea mai rece și cea mai exterioară a tubului.
  • Acest proces a fost investigat în 1940 ca parte a Proiectului Manhattan, dar a fost abandonat chiar și în faza sa inițială când a fost dezvoltat cel mai eficient proces de difuzie a gazului.

    • Metoda 6
    Izotopul procesului de separare electromagnetică

    Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 20
    1
    Ionizează gazul UF6.
  • Imaginea intitulată Enrich Uranium Pasul 21
    2
    Treceți gazul printr-un câmp magnetic puternic.
  • Imaginea intitulată Îmbogățiți uraniul Pasul 22
    3
    Separați izotopii uraniului ionizat, identificându-i prin urmele pe care le părăsesc atunci când trec prin câmpul magnetic. Ioniții lui U lasă urme care formează o curbură diferită de cele lăsate de U. Acești ioni pot fi izolați pentru a îmbogăți uraniul.
  • Această metodă a fost utilizată pentru a procesa uraniu pentru bombe atomice care au fost retrase de la Hiroshima în 1945 și, de asemenea, este metoda de îmbogățire utilizată de către Irak în programul de arme nucleare în 1992. Această metodă necesită de 10 ori mai multă energie decât prin difuzie gazoasă, făcându-l imposibil pentru programele de îmbogățire pe scară largă.

    • Metoda 7
    Procesul de separare a izotopilor prin laser

    Imaginea intitulată Îmbogățirea uraniului Pasul 23
    1
    Reglați laserul la o anumită culoare. Lumina laser trebuie să fie complet la o singură lungime de undă (monocromatică). Această lungime de undă se va concentra numai pe atomii U, lăsând atomii U intacți.
  • Imaginea intitulată Enrich Uranium Step 24
    2
    Iluminează uraniul cu lumină laser. Spre deosebire de celelalte procese de îmbogățire a uraniului, în acest caz nu este necesar să se utilizeze gaz hexafluorid de uraniu, chiar dacă majoritatea altor procese cu laser necesită acest lucru. Puteți utiliza, de asemenea, un aliaj de uraniu și de fier ca sursă de uraniu, același lucru poate fi realizat prin procesul de separare a izotopilor cu laser a vaporilor atomici (AVLIS, conform acronim).
  • Imaginea intitulată Enrich Uranium Step 25
    3
    Extrageți atomii de uraniu prin electroni în stare excitată. Acestea vor fi atomi U.

    • sfaturi

    • Unele țări reprocesează combustibilii nucleari pentru a recupera uraniul și plutoniul epuizat în timpul procesului de fisiune. Uraniu reprocesat trebuie curățat de izotopi U și U formate în timpul fisiune, iar dacă acestea sunt bogate, trebuie să se facă la un nivel de uraniu nou superior (uraniu nu este utilizat), deoarece U absoarbe neutroni inhibând astfel procesul de fisiune. Acesta este motivul pentru care uraniul reprocesat trebuie păstrat separat de uraniu care, pentru prima dată, a fost îmbogățit.

    avertismente

    • Uraniul în sine este ușor radioactiv - totuși, atunci când este transformat în gaz UF6 Devine o substanță chimică toxică, care reacționează cu apa pentru a forma formă corosiv acid fluorhidric (acest gaz este denumit în mod obișnuit „de acid pentru înregistrată“ pentru utilizarea pentru a înregistra pe sticlă). Prin urmare, instalațiile de îmbogățire a uraniului necesită aceleași măsuri de protecție ca și instalațiile chimice care lucrează cu fluor, care include menținerea gazului UF6 de cele mai multe ori sub presiune scăzută și de a folosi un număr suplimentar de niveluri de izolare în zonele care necesită presiuni mari.
    • Uraniul reprocesat trebuie păstrat sub o protecție puternică, deoarece U-ul conține este împărțit în elemente care emit cantități considerabile de radiații gamma.
    • Uraniul îmbogățit poate fi, de obicei, reprocesat o singură dată.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit
    Cum se proiectează un sistem de baterii auxiliar pentru o pompă de rezervăCum se proiectează un sistem de baterii auxiliar pentru o pompă de rezervă
    Cum sa faci bombe de fum cu produse de casaCum sa faci bombe de fum cu produse de casa
    Cum se face o pompa de vopseaCum se face o pompa de vopsea
    Cum se face un reactor de CO2 pentru un acvariuCum se face un reactor de CO2 pentru un acvariu
    Cum să diagnosticați diabetul zaharatCum să diagnosticați diabetul zaharat
    Cum să dormiți cu o pompă de insulinăCum să dormiți cu o pompă de insulină
    Cum se calculează cantitatea de detergent necesară pentru spălarea frontalăCum se calculează cantitatea de detergent necesară pentru spălarea frontală
    Cum se face o fântână în aer liberCum se face o fântână în aer liber
    Cum să analizați conținutul de calorii al zahărului Versus Splenda prin calorimetrie pompăCum să analizați conținutul de calorii al zahărului Versus Splenda prin calorimetrie pompă
    Cum se calculează procentul de masăCum se calculează procentul de masă
    » » Cum să îmbogățiți uraniul

    © 2011—2020 ertare.com