Kandungan
- peringkat
- Kaedah 1 dari 7:
Maklumat am mengenai pengayaan uranium - Kaedah 2 dari 7:
Proses penyebaran gas - Kaedah 3 dari 7:
Proses dengan sentrifugasi gas - Kaedah 4 dari 7:
Proses pemisahan muncung aerodinamik - Kaedah 5 dari 7:
Proses penyebaran haba - Kaedah 6 dari 7:
Pemisahan Isotopik Elektromagnetik (EMIS) - Kaedah 7 dari 7:
Pemisahan isotop laser - nasihat
- amaran
Terdapat 22 rujukan yang disebutkan dalam artikel ini, mereka berada di bahagian bawah halaman.
Luranium adalah bahan api yang digunakan dalam reaktor kuasa nuklear. Ia telah digunakan untuk pertama kalinya untuk membuat bom atom pertama sejarah yang jatuh ke atas bandar Jepun Hiroshima pada bulan Ogos 1945. Bijih duranium dipanggil uraninite atau pitchblende. Bijih ini mengandungi beberapa isotop uranium (yang mempunyai berat atom dan radioaktif berbeza). Sememangnya, proporsi fisil (U) yang disotopi dalam uranium tidak mencukupi untuk mencetuskan tindak balas nuklear atau letupan (bom). Itulah sebabnya anda perlu memperkayakannya dan kemudian ada beberapa cara untuk meneruskannya. Inilah yang akan kita lihat secara terperinci.
peringkat
Kaedah 1 dari 7:
Maklumat am mengenai pengayaan uranium
- 1 Luranium mesti diperkaya. Uranium semulajadi hanya mengandungi 0.7% uranium 235 (U), selebihnya terdiri daripada isotop stabil, uranium 238 (U). Di dalam reaktor, pembelahan 235 atom uranium digunakan hari ini untuk menghasilkan banyak haba. Bergantung kepada jenis reaktor, kepekatan U berbeza diperlukan.
- Luranium yang digunakan dalam reaktor moden mesti mempunyai kepekatan U antara 3 dan 5%. Ramai reactor lama bekerja dengan uranium semulajadi, yang oleh itu tidak diperkaya (apa yang dipanggil "grafit gas" industri Perancis). Ini berlaku untuk stesen kuasa Chinon, Saint-Laurent atau Bugey di Perancis, Candu di Kanada, Magnox di United Kingdom dan banyak loji kuasa di Rusia.
- Bagi nuklear tentera (peledak nuklear, peluru berpandu ...), seseorang itu mesti mempunyai uranium yang diperkaya lebih daripada 90%.
-
2 Perkara pertama ialah mengubah bijih menjadi gas. Kebanyakan proses pengayaan didasarkan pada penggunaan gas suhu rendah. Transformasi bijih ke dalam gas eksploitasi ini dipanggil "penukaran ". Ia dilakukan dalam 2 peringkat: bijih menjadi duranium tetrafluoride (UF4) di kilang COMURHEX-Malvési di Narbonne, kemudian dengan fluorination, yang terakhir ditukar menjadi duranium hexafluoride (UF)6) di kilang Trurastin COMURHEX, di Drôme. Dengan yang terakhir, maka lebih mudah untuk memisahkan isotop yang berbeza, termasuk U yang menarik tumbuhan. -
3 Langkah seterusnya adalah pengayaan uranium. Selebihnya artikel itu ditujukan kepada kaedah yang berbeza untuk memperkayakan uranium. Penyebaran gas (dalam kehilangan kelajuan) dan sentrifugasi adalah dua yang paling terkenal, tetapi proses pemisahan laser menjadi norma. -
4 Ia kemudiannya perlu menukar hexafluoride UF6 dalam duranium oksida (UO2). Malah, reaktor memerlukan bahan api pepejal dan stabil tetapi fizil.- Duranium dioksida, yang digunakan sebagai bahan bakar dalam loji kuasa, adalah dalam bentuk pelet kecil yang diperkenalkan ke dalam tiub panjang ("pensil") 4 m panjang, semuanya terikat dan tergelincir ke dalam teras reaktor.
Kaedah 2 dari 7:
Proses penyebaran gas
-
1 Gas UF6 ditekan oleh pemampat melalui paip. -
2 Gas terpaksa melalui dinding berpori (membran). Pemisahan isotop adalah berdasarkan perbezaan jisim. Oleh kerana uranium 235 lebih ringan daripada uranium 238, gas UF6 mengambil dengan isotop cahaya melalui membran (atau diffuser), yang paling berat di bawah. -
3 Operasi ini diulang ratusan kali (1,400 pas) sehingga kepekatan U cukup diperoleh. Kami bercakap tentang litar penyiar. -
4 Duranium hexafluoride (UF)6) kemudian dipekatkan untuk mengambil bentuk cecair. Setelah ia cukup diperkaya, gas dipendekkan untuk mempunyai bentuk cair. Ia kemudiannya disimpan, disejukkan dan dikuatkan. Dikurangkan kepada keadaan oksida, ia dimampatkan dalam bentuk pelet (bahan bakar mati) yang kemudiannya akan masuk ke dalam tiub (atau "pensel") di tengah-tengah reaktor.- Proses ini, sangat tamak dalam bidang elektrik, lebih kurang ditinggalkan hari ini memihak kepada kaedah lain yang lebih menguntungkan. Kilang Tricastin EURODIF di Perancis, yang beroperasi selama 33 tahun dan ditutup pada Mei 2012, beroperasi mengikut proses ini.
Kaedah 3 dari 7:
Proses dengan sentrifugasi gas
-
1 Gas UF6 diperkenalkan ke dalam silinder berputar pada kelajuan yang sangat tinggi, di bawah vakum, dalam sampul tertutup. -
2 LUF6 dibawa ke sentrifuge oleh paip. Molekul paling berat (U), di bawah kesan daya sentrifugal, dihantar ke pinggir tiub sementara yang lebih ringan (U) berpindah ke arah pusat. -
3 Gas kemudian dipisahkan. Gas uranium 235 yang diperkaya, di tengah tiub, meningkat. Gas diperkaya di uranium 238, semakin berat, turun. -
4 Kedua-dua gas kemudian diarahkan ke centrifug lain. Yang sudah kaya dengan U sekali lagi disentri, sama seperti yang kurang U. Proses ini memungkinkan untuk lebih memperkaya uranium dan pada kos yang lebih rendah, berbanding dengan penyebaran gas.- Proses ini dibangunkan pada tahun 1940-an, tetapi digunakan secara industri hanya pada tahun 1960-an. Ia adalah kos paling kecil yang menjadi pencetusnya. Hari ini, di Perancis, satu-satunya tumbuhan pengayaan ultracentrifugation ialah tumbuhan Georges Besse II di Tricastin. Rusia mempunyai empat, Jepun dan China, masing-masing dua. Amerika Syarikat, Belanda, United Kingdom dan Jerman masing-masing mempunyai satu.
Kaedah 4 dari 7:
Proses pemisahan muncung aerodinamik
-
1 Peralatan yang sama seperti sentrifugasi gas diperlukan, kecuali bahawa silinder harus lebih sempit. -
2 Kami kemudian menyuntik UF6 dalam silinder pada kelajuan tinggi dan dalam laluan melengkung. Isotop-isotop duranium berbeza kemudian dipisahkan: molekul-molekul yang lebih berat (U-238) didorong ke dinding luar, manakala molekul-molekul yang lebih ringan (U-235) lebih dekat dengan trek dalam.- Kaedah ini, yang dilahirkan di Jerman, telah dibangunkan untuk tujuan ketenteraan di apartheid Afrika Selatan. Gas disuntik secara tangen. Pada masa ini, kaedah ini digunakan untuk mengeluarkan isotop cahaya dari bahan tertentu.
Kaedah 5 dari 7:
Proses penyebaran haba
-
1 Kita mesti cair, pada tekanan tinggi, UF6. -
2 Kami membina satu siri paip bersarang di antara satu sama lain. Mereka mesti mempunyai diameter tertentu untuk membolehkan pemisahan yang baik dari isotop U dan U. -
3 Paip luar disejukkan oleh air atau gas, manakala paip dalamnya dipanaskan. -
4 Uranium hexafluoride cecair kemudian disuntik di antara kedua-dua paip yang mempunyai suhu yang berbeza. -
5 Pipa dalaman dipanaskan dengan mengedarkan aliran stim. Liquefied uranium hexafluoride kemudian dibentuk oleh arus convective (dihasilkan oleh perbezaan suhu) yang menolak isotop cahaya (U) terhadap dinding tiub panas dan menolak isotop berat (U) terhadap tiub sejuk.- Proses ini dianggap pada tahun 1940 semasa projek Manhattan (bom nuklear Amerika). Proses itu telah ditinggalkan dengan cepat untuk memihak kepada penyebaran gas.
Kaedah 6 dari 7:
Pemisahan Isotopik Elektromagnetik (EMIS)
-
1 LUF6 mesti diionisasikan. -
2 Kemudian gas ini melalui medan magnet yang kuat. -
3 Selepas menyeberang separuh bulatan, rasuk ion uranium terionis dibahagi di antara kawasan yang lebih dekat dengan dinding luar, yang mengumpul gas habis dan kawasan lebih dekat dengan dinding dalaman, yang diperkaya di U-235.- Kaedah ini digunakan dalam projek Manhattan yang mengakibatkan bom atom pertama jatuh di Hiroshima pada tahun 1945. Ini adalah kaedah yang sama yang digunakan oleh Saddam Hussein untuk mencipta bom sendiri pada tahun 1992. Memerlukan 10 kali tenaga yang difusi gas, kita faham bahawa hanya boleh digunakan untuk pengeluaran uranium yang sangat kecil.
Kaedah 7 dari 7:
Pemisahan isotop laser
-
1 Kami mula dengan menetapkan laser pada panjang gelombang yang tepat (monokrom). Yang terakhir hanya perlu membelokkan isotop U, atom U tidak akan terjejas dalam trajektori mereka. -
2 Kami menguapkan uranium dan kami menerangi wap ini dengan laser. Ia tidak perlu mempunyai hexafluoride duranium pada mulanya, walaupun ini paling sering dilakukan. Kita juga boleh mula dari aloi uranium dan besi yang menguap. Proses ini dipanggil "pemisahan isotop laser pada atom atom uranium" (AVLIS). -
3 Atom U kemudiannya dibelokkan secara elektrik ke zon yang telah ditetapkan. Kami bermain dengan perbezaan sedikit spektrum elektromagnet antara atom U dan U.
nasihat
- Sesetengah negara memulihkan sisa pembuangan untuk uranium dan plutonium yang hancur. Pertama, datuk U dan U terbentuk semasa tindak balas nuklear mesti dihapuskan seberapa banyak yang mungkin, tetapi mereka masih tetap. Sekiranya buangan-buangan yang dibersihkan itu kemudian diperkaya lagi, ia mesti diperkaya pada tahap yang lebih tinggi kerana atom-atom U sisa secara semulajadi menyerap neutron, yang bertanggungjawab terhadap tindak balas rantai dalam reaktor. Atas sebab ini, uranium yang dirawat buat kali pertama tidak bercampur dengan yang telah diproses semula.
amaran
- Uranium semulajadi adalah radioaktif lemah. Sebaliknya, berubah menjadi UF6ia menjadi produk yang sangat toksik yang bertindak balas dengan air dan kelembapan untuk membentuk asid hidrofluorik yang sangat mengakis, kerana ia dapat membubarkan kaca. Kerana mereka menggunakan fluorida, kilang pengayaan uranium mempunyai status tumbuhan kimia yang berisiko (tapak dikelaskan "Seveso") dan mesti mematuhi piawaian keselamatan undang-undang. Sebagai contoh, duranium heksafluorida perlu disimpan di bawah tekanan rendah dan apabila digunakan pada tekanan normal atau lebih tinggi ia harus diedarkan dalam kandang penahan tertentu.
- Luranium bersara sangat radioaktif. Ini disebabkan oleh kehadiran lisotope buatan U, yang dihasilkan semasa pembelahan. Kebahagiaannya berasal dari pelepasan rayanya gamma sangat menembusi.
- Luranium pembiakan semula, tertumpu dalam bentuk cecair, boleh dikitar semula ke dalam gas UF6 untuk pengayaan semula untuk kegunaan baru dan unik.