Uranyum nereden geldi? Büyük ihtimalle süpernova patlamaları sırasında ortaya çıkıyor. Gerçek şu ki, demirden daha ağır elementlerin nükleosentezi için, tam olarak bir süpernova patlaması sırasında meydana gelen güçlü bir nötron akışının olması gerekir. Öyle görünüyor ki, oluşturduğu yeni yıldız sistemleri bulutundan yoğunlaşma sırasında, proto-gezegensel bir bulutta toplanan ve çok ağır olan uranyumun gezegenlerin derinliklerine batması gerekiyor. Ama bu doğru değil. Uranyum radyoaktif bir elementtir ve bozunduğunda ısı açığa çıkar. Hesaplamalar, uranyumun gezegenin tüm kalınlığı boyunca eşit olarak dağılması durumunda, en azından yüzeydekiyle aynı konsantrasyonda olması halinde, çok fazla ısı yayacağını gösteriyor. Üstelik uranyum tüketildikçe akışının zayıflaması gerekir. Böyle bir şey gözlemlenmediğinden jeologlar, uranyumun en az üçte birinin, belki de tamamının, içeriğinin %2,5∙10 –4 olduğu yerkabuğunda yoğunlaştığına inanıyor. Bunun neden olduğu tartışılmıyor.

Uranyum nerede çıkarılır? Dünya'da çok az uranyum yok - bolluk açısından 38. sırada. Ve bu elementin çoğu tortul kayalarda bulunur - karbonlu şeyller ve fosforitler: sırasıyla %8∙10 –3 ve 2,5∙10 –2'ye kadar. Toplamda yer kabuğu 10 14 ton uranyum içerir, ancak asıl sorun çok dağınık olması ve güçlü birikintiler oluşturmamasıdır. Yaklaşık 15 uranyum minerali endüstriyel öneme sahiptir. Bu uranyum katranıdır - temeli dört değerlikli uranyum oksit, uranyum mikadır - çeşitli silikatlar, fosfatlar ve altı değerlikli uranyum bazlı vanadyum veya titanyum içeren daha karmaşık bileşikler.

Becquerel ışınları nelerdir? Wolfgang Roentgen'in X ışınlarını keşfetmesinden sonra Fransız fizikçi Antoine-Henri Becquerel, güneş ışığının etkisi altında oluşan uranyum tuzlarının parıltısıyla ilgilenmeye başladı. Burada da röntgen olup olmadığını anlamak istiyordu. Gerçekten de oradaydılar; tuz, fotoğraf plakasını siyah kağıdın içinden aydınlatıyordu. Ancak deneylerden birinde tuz aydınlatılmadı ancak fotoğraf plakası hala karardı. Tuz ile fotoğraf plakası arasına metal bir nesne yerleştirildiğinde alttaki kararma daha az oluyordu. Bu nedenle uranyumun ışıkla uyarılması nedeniyle yeni ışınlar ortaya çıkmamış ve metalin içinden kısmen geçememiştir. Başlangıçta bunlara “Becquerel ışınları” deniyordu. Daha sonra bunların esas olarak küçük bir beta ışınları ilavesiyle alfa ışınları olduğu keşfedildi: Gerçek şu ki, uranyumun ana izotopları bozunma sırasında bir alfa parçacığı yayıyor ve yavru ürünler de beta bozunumu yaşıyor.

Uranyum ne kadar radyoaktiftir? Uranyumun kararlı izotopları yoktur; hepsi radyoaktiftir. En uzun ömürlü olanı 4,4 milyar yıllık yarı ömrüyle uranyum-238'dir. Daha sonra uranyum-235 geliyor - 0,7 milyar yıl. Her ikisi de alfa bozunmasına uğrar ve toryumun karşılık gelen izotopları haline gelir. Uranyum-238, tüm doğal uranyumun %99'undan fazlasını oluşturur. Büyük yarı ömrü nedeniyle bu elementin radyoaktivitesi düşüktür ve ayrıca alfa parçacıkları insan vücudunun yüzeyindeki stratum korneum'a nüfuz edemez. I.V. Kurchatov'un uranyumla çalıştıktan sonra ellerini mendille sildiğini ve radyoaktivite ile ilişkili herhangi bir hastalıktan muzdarip olmadığını söylüyorlar.

Araştırmacılar defalarca uranyum madenlerinde ve işleme tesislerinde çalışan işçilerin hastalıklarının istatistiklerine yöneldiler. Örneğin burada, Kanada'nın Saskatchewan eyaletindeki Eldorado madeninde 1950-1999 yıllarına ait 17 binden fazla işçinin sağlık verilerini analiz eden Kanadalı ve Amerikalı uzmanların yazdığı yakın tarihli bir makale var ( Çevresel Araştırma, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Radyasyonun hızla çoğalan kan hücreleri üzerinde en güçlü etkiye sahip olduğu ve ilgili kanser türlerine yol açtığı gerçeğinden yola çıktılar. İstatistikler, maden işçilerinde çeşitli kan kanseri türlerine yakalanma oranının ortalama Kanada nüfusuna göre daha düşük olduğunu göstermiştir. Bu durumda, radyasyonun ana kaynağının uranyumun kendisi değil, ürettiği gaz halindeki radon ve akciğerler yoluyla vücuda girebilen bozunma ürünleri olduğu düşünülmektedir.

Uranyum neden zararlıdır?? Diğer ağır metaller gibi oldukça toksiktir ve böbrek ve karaciğer yetmezliğine neden olabilir. Öte yandan dağınık bir element olan uranyum kaçınılmaz olarak suda, toprakta bulunur ve besin zincirinde yoğunlaşarak insan vücuduna girer. Canlıların evrim sürecinde doğal konsantrasyonlardaki uranyumu nötralize etmeyi öğrendiklerini varsaymak mantıklıdır. Uranyum sudaki en tehlikeli madde olduğundan WHO bir sınır belirledi: Başlangıçta bu oran 15 µg/l idi, ancak 2011'de standart 30 µg/g'a çıkarıldı. Kural olarak suda çok daha az uranyum bulunur: ABD'de ortalama 6,7 ​​µg/l, Çin ve Fransa'da - 2,2 µg/l. Ancak güçlü sapmalar da var. Yani Kaliforniya'nın bazı bölgelerinde standart olan 2,5 mg/l'den yüz kat daha fazladır ve Güney Finlandiya'da 7,8 mg/l'ye ulaşır. Araştırmacılar, uranyumun hayvanlar üzerindeki etkisini inceleyerek WHO standardının çok katı olup olmadığını anlamaya çalışıyor. İşte tipik bir iş ( BioMed Araştırma Uluslararası 2014, ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Fransız bilim adamları dokuz ay boyunca fareleri seyreltilmiş uranyum katkı maddeleri içeren ve nispeten yüksek konsantrasyonlarda (0,2 ila 120 mg/l) su ile beslediler. En düşük değer madenin yakınındaki sudur, üst değer ise hiçbir yerde bulunmaz; Finlandiya'da ölçülen maksimum uranyum konsantrasyonu 20 mg/l'dir. Yazarları şaşırtacak şekilde - makalenin adı: "Uranyumun fizyolojik sistemler üzerinde gözle görülür bir etkisinin beklenmedik yokluğu ..." - uranyumun farelerin sağlığı üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktu. Hayvanlar iyi beslendi, düzgün kilo aldı, hastalıktan şikayet etmedi ve kanserden ölmedi. Uranyum, olması gerektiği gibi, öncelikle böbreklerde ve kemiklerde, yüz kat daha küçük miktarlarda ise karaciğerde birikiyordu ve birikiminin su içeriğine bağlı olması bekleniyor. Ancak bu durum böbrek yetmezliğine veya inflamasyonun moleküler belirteçlerinin gözle görülür şekilde ortaya çıkmasına yol açmadı. Yazarlar, DSÖ'nün katı kurallarının gözden geçirilmesinin başlaması gerektiğini öne sürdü. Ancak bir uyarı var: beyin üzerindeki etkisi. Farelerin beyinlerinde karaciğerlerine göre daha az uranyum vardı ancak içeriği sudaki miktara bağlı değildi. Ancak uranyum beynin antioksidan sisteminin işleyişini etkiledi: Doza bakılmaksızın katalaz aktivitesi %20 arttı, glutatyon peroksidaz %68-90 arttı ve süperoksit dismutaz aktivitesi %50 azaldı. Bu, uranyumun açıkça beyinde oksidatif strese neden olduğu ve vücudun buna tepki verdiği anlamına geliyor. Bu etki - uranyumun beyin üzerinde, bu arada, cinsel organlarda olduğu gibi içinde de birikmesi olmadığında güçlü etkisi - daha önce fark edilmişti. Ayrıca Nebraska Üniversitesi'nden araştırmacıların fareleri altı ay boyunca beslediği 75-150 mg/l konsantrasyonundaki uranyumlu su ( Nörotoksikoloji ve Teratoloji, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), tarlaya salınan başta erkekler olmak üzere hayvanların davranışlarını etkiledi: çizgileri geçtiler, arka ayakları üzerinde kalktılar ve kontrollerden farklı olarak kürklerini düzelttiler. Uranyumun hayvanlarda hafıza bozukluğuna da yol açtığına dair kanıtlar var. Davranış değişiklikleri beyindeki lipit oksidasyon seviyeleriyle ilişkilendirildi. Uranyumlu suyun fareleri sağlıklı ama oldukça aptal hale getirdiği ortaya çıktı. Bu veriler sözde Körfez Savaşı Sendromu'nun analizinde işimize yarayacak.

Uranyum kaya gazı geliştirme sahalarını kirletiyor mu? Gaz içeren kayalarda ne kadar uranyum bulunduğuna ve onlarla nasıl ilişkilendirildiğine bağlıdır. Örneğin, Buffalo Üniversitesi'nden Doçent Tracy Bank, batı New York'tan Pennsylvania ve Ohio'ya ve Batı Virginia'ya kadar uzanan Marcellus Shale'i inceledi. Uranyumun kimyasal olarak hidrokarbonların kaynağıyla tam olarak ilişkili olduğu ortaya çıktı (ilgili karbonlu şeyllerin en yüksek uranyum içeriğine sahip olduğunu unutmayın). Deneyler, kırma sırasında kullanılan çözeltinin uranyumu mükemmel şekilde çözdüğünü göstermiştir. “Bu sulardaki uranyum yüzeye ulaştığında çevrenin kirlenmesine neden olabiliyor. Bu bir radyasyon riski teşkil etmiyor ancak uranyum zehirli bir elementtir” diye belirtiyor Tracy Bank, 25 Ekim 2010 tarihli bir üniversite basın açıklamasında. Kaya gazı üretimi sırasında çevrenin uranyum veya toryumla kirlenmesi riskine ilişkin henüz ayrıntılı bir yazı hazırlanmadı.

Uranyuma neden ihtiyaç duyulur? Daha önce seramik ve renkli cam yapımında pigment olarak kullanılıyordu. Artık uranyum nükleer enerjinin ve atom silahlarının temelidir. Bu durumda, benzersiz özelliği kullanılır - çekirdeğin bölünme yeteneği.

Nükleer fisyon nedir? Bir çekirdeğin iki eşit olmayan büyük parçaya bozunması. Bu özellik nedeniyle nötron ışınlamasına bağlı nükleosentez sırasında uranyumdan daha ağır çekirdeklerin büyük zorluklarla oluşmasıdır. Olayın özü aşağıdaki gibidir. Çekirdekteki nötron ve proton sayısının oranı optimal değilse kararsız hale gelir. Tipik olarak, böyle bir çekirdek ya bir alfa parçacığı - iki proton ve iki nötron ya da bir beta parçacığı - bir pozitron yayar ve buna nötronlardan birinin bir protona dönüşmesi eşlik eder. İlk durumda, periyodik tablonun bir elemanı elde edilir, iki hücre geriye, ikincisinde ise bir hücre öne yerleştirilir. Bununla birlikte, alfa ve beta parçacıkları yaymanın yanı sıra, uranyum çekirdeği, yeni bir nötron alarak periyodik tablonun ortasındaki iki elementin (örneğin baryum ve kripton) çekirdeğine bozunma yeteneğine sahiptir ve bunu yapar. Bu fenomen, radyoaktivitenin keşfinden kısa bir süre sonra, fizikçilerin yeni keşfedilen radyasyonu ellerinden gelen her şeye maruz bırakmasıyla keşfedildi. Etkinliklere katılanlardan Otto Frisch bu konuda şöyle yazıyor (“Advances in Physical Sciences,” 1968, 96, 4). Berilyum ışınlarının - nötronların - keşfinden sonra Enrico Fermi, özellikle beta bozunmasına neden olmak için uranyumu bunlarla ışınladı - bunu şimdi neptunyum olarak adlandırılan bir sonraki 93. elementi elde etmek için kullanmayı umuyordu. Işınlanmış uranyumda yeni bir tür radyoaktivite keşfeden ve bunu uranyum ötesi elementlerin görünümüyle ilişkilendiren oydu. Aynı zamanda berilyum kaynağının parafin tabakasıyla kaplandığı nötronların yavaşlatılması bu indüklenen radyoaktiviteyi artırdı. Amerikalı radyokimyacı Aristide von Grosse, bu elementlerden birinin protaktinyum olduğunu öne sürdü ama yanıldı. Ancak o zamanlar Viyana Üniversitesi'nde çalışan ve 1917'de keşfedilen protaktinyumun parlak buluşu olduğunu düşünen Otto Hahn, hangi elementlerin elde edildiğini öğrenmek zorunda olduğuna karar verdi. 1938'in başında Lise Meitner ile birlikte Hahn, deneysel sonuçlara dayanarak, tüm radyoaktif element zincirlerinin, uranyum-238'in nötron soğuran çekirdeklerinin ve onun yavru elementlerinin çoklu beta bozunmaları nedeniyle oluştuğunu öne sürdü. Kısa süre sonra Lise Meitner, Avusturya'nın Anschluss'undan sonra Nazilerin olası misillemelerinden korkarak İsveç'e kaçmak zorunda kaldı. Fritz Strassmann ile deneylerine devam eden Hahn, ürünler arasında hiçbir şekilde uranyumdan elde edilemeyen 56 numaralı element olan baryumun da bulunduğunu keşfetti: uranyumun tüm alfa bozunma zincirleri çok daha ağır kurşunla sona eriyor. Araştırmacılar sonuç karşısında o kadar şaşırdılar ki yayınlamadılar; yalnızca arkadaşlarına, özellikle Göteborg'daki Lise Meitner'e mektuplar yazdılar. Orada, 1938 Noelinde, yeğeni Otto Frisch onu ziyaret etti ve kış şehrinin çevresinde yürürken - kendisi kayaklarda, teyzesi yaya olarak - uranyumun ışınlanması sırasında baryumun ortaya çıkma olasılığını tartıştılar. nükleer fisyonun bir sonucu (Lise Meitner hakkında daha fazla bilgi için bkz. “Kimya ve Yaşam ", 2013, No. 4). Kopenhag'a dönen Frisch, Niels Bohr'u tam anlamıyla Amerika Birleşik Devletleri'ne giden bir geminin iskelesinde yakaladı ve ona fisyon fikrini anlattı. Bohr alnına tokat atarak şöyle dedi: “Ah, ne kadar aptaldık! Bunu daha önce fark etmeliydik." Ocak 1939'da Frisch ve Meitner, nötronların etkisi altında uranyum çekirdeklerinin bölünmesi üzerine bir makale yayınladı. O zamana kadar Otto Frisch ve Bohr'dan mesaj alan birçok Amerikalı grup zaten bir kontrol deneyi gerçekleştirmişti. Fikrin özünü kavradıklarında, fizikçilerin 26 Ocak 1939'da Washington'da düzenlenen yıllık teorik fizik konferansındaki raporu sırasında laboratuvarlarına dağılmaya başladıklarını söylüyorlar. Fisyonun keşfinden sonra Hahn ve Strassmann deneylerini revize ettiler ve tıpkı meslektaşları gibi ışınlanmış uranyumun radyoaktivitesinin uranyum ötesilerle değil, periyodik tablonun ortasından fisyon sırasında oluşan radyoaktif elementlerin bozunması ile ilişkili olduğunu buldular.

Uranyumda zincirleme reaksiyon nasıl oluşur? Uranyum ve toryum çekirdeklerinin fisyon olasılığının deneysel olarak kanıtlanmasından kısa bir süre sonra (ve Dünya üzerinde önemli miktarda başka bölünebilir element yoktur), Princeton'da çalışan Niels Bohr ve John Wheeler ve onlardan bağımsız olarak, Sovyet teorik fizikçi Ya. I. Frenkel ve Alman Siegfried Flügge ve Gottfried von Droste nükleer fisyon teorisini yarattılar. Bunu iki mekanizma takip etti. Bunlardan biri hızlı nötronların eşik emilimiyle ilişkilidir. Buna göre, fisyonu başlatmak için bir nötronun, ana izotopların (uranyum-238 ve toryum-232) çekirdekleri için 1 MeV'den fazla, oldukça yüksek bir enerjiye sahip olması gerekir. Daha düşük enerjilerde, uranyum-238'in nötron emilimi rezonans karakterine sahiptir. Böylece, 25 eV enerjili bir nötron, diğer enerjilere göre binlerce kat daha büyük bir yakalama kesit alanına sahiptir. Bu durumda fisyon olmayacak: uranyum-238, 23,54 dakikalık yarı ömrü olan uranyum-239'a dönüşecek ve 2,33 günlük yarı ömrü olan neptunyum-239'a dönüşecek. plütonyum-239. Toryum-232, uranyum-233'e dönüşecek.

İkinci mekanizma, bir nötronun eşiksiz emilimidir, bunu üçüncü az çok yaygın bölünebilir izotop - uranyum-235 (ayrıca doğada bulunmayan plütonyum-239 ve uranyum-233) takip eder: termal harekete katılan moleküller için olduğu gibi enerji ile termal olarak adlandırılan yavaş bile olsa herhangi bir nötronu emer - 0,025 eV, böyle bir çekirdek bölünecektir. Ve bu çok iyi: termal nötronlar, hızlı megaelektronvolt nötronlardan dört kat daha yüksek bir yakalama kesit alanına sahiptir. Bu, uranyum-235'in nükleer enerjinin sonraki tüm tarihi için önemidir: doğal uranyumdaki nötronların çoğalmasını sağlayan şey budur. Bir nötron tarafından vurulduktan sonra uranyum-235 çekirdeği kararsız hale gelir ve hızla iki eşit olmayan parçaya ayrılır. Yol boyunca birkaç (ortalama 2,75) yeni nötron yayılır. Aynı uranyumun çekirdeklerine çarparlarsa, nötronların katlanarak çoğalmasına neden olacaklar - büyük miktarda ısının hızla salınması nedeniyle patlamaya yol açacak bir zincirleme reaksiyon meydana gelecektir. Ne uranyum-238 ne de toryum-232 bu şekilde çalışamaz: Sonuçta, fisyon sırasında nötronlar ortalama 1-3 MeV enerjiyle yayılır, yani 1 MeV'lik bir enerji eşiği varsa, bu enerjinin önemli bir kısmıdır. nötronlar kesinlikle reaksiyona giremeyecek ve üreme gerçekleşmeyecektir. Bu, bu izotopların unutulması gerektiği ve nötronların, uranyum-235'in çekirdekleriyle mümkün olduğunca verimli bir şekilde etkileşime girebilmeleri için termal enerjiye kadar yavaşlatılması gerektiği anlamına gelir. Aynı zamanda, bunların uranyum-238 tarafından rezonans emilimine izin verilemez: sonuçta, doğal uranyumda bu izotop% 99,3'ten biraz daha azdır ve nötronlar hedef uranyum-235 ile değil, onunla daha sık çarpışır. Ve moderatör olarak hareket ederek nötronların çoğalmasını sabit bir seviyede tutmak ve bir patlamayı önlemek, yani zincir reaksiyonunu kontrol etmek mümkündür.

Ya.B. Zeldovich ve Yu.B. Khariton tarafından aynı kader yılında 1939'da yapılan bir hesaplama, bunun için ağır su veya grafit formunda bir nötron moderatörü kullanmanın ve doğal uranyumu uranyumla zenginleştirmenin gerekli olduğunu gösterdi. 235 en az 1,83 kez. Sonra bu fikir onlara saf bir fantezi gibi göründü: “Zincirleme bir patlamayı gerçekleştirmek için gerekli olan oldukça önemli miktarlardaki uranyumun zenginleştirilmesinin yaklaşık iki katı olduğu unutulmamalıdır,<...>pratik olarak imkansızlığa yakın, son derece hantal bir iştir.” Artık bu sorun çözüldü ve nükleer endüstri, enerji santralleri için uranyum-235 ila %3,5 oranında zenginleştirilmiş uranyumun seri üretimini yapıyor.

Kendiliğinden nükleer fisyon nedir? 1940 yılında G. N. Flerov ve K. A. Petrzhak, yarılanma ömrünün sıradan alfa bozunmasından çok daha uzun olmasına rağmen, uranyum fisyonunun herhangi bir dış etki olmaksızın kendiliğinden gerçekleşebileceğini keşfettiler. Bu tür bir fisyon aynı zamanda nötronlar da ürettiğinden, bunların reaksiyon bölgesinden kaçmasına izin verilmezse, zincirleme reaksiyonun başlatıcısı olarak görev yapacaklardır. Nükleer reaktörlerin oluşturulmasında kullanılan bu olgudur.

Nükleer enerjiye neden ihtiyaç duyulur? Zeldovich ve Khariton nükleer enerjinin ekonomik etkisini ilk hesaplayanlar arasındaydı (Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1940, 23, 4). “...Uranyumda sonsuz dallanan zincirlerle nükleer fisyon reaksiyonunun gerçekleştirilmesinin mümkün olup olmadığı konusunda nihai sonuçlara varmak şu anda hala mümkün değil. Eğer böyle bir reaksiyon mümkünse, deneycinin elindeki muazzam enerji miktarına rağmen reaksiyon hızı, reaksiyonun düzgün ilerlemesini sağlayacak şekilde otomatik olarak ayarlanır. Bu durum reaksiyonun enerji kullanımı açısından son derece elverişlidir. Bu nedenle, her ne kadar öldürülmemiş bir ayının derisinin bir bölümü olsa da, uranyumun enerji kullanımı olanaklarını karakterize eden bazı rakamları sunalım. Fisyon süreci hızlı nötronlarla ilerlerse, reaksiyon uranyumun ana izotopunu (U238) yakalar, o zaman<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>uranyumun ana izotopundan elde edilen bir kalorinin maliyeti, kömürden yaklaşık 4000 kat daha ucuzdur (tabii ki, "yanma" ve ısı giderme süreçleri uranyum durumunda olduğundan çok daha pahalı olmadığı sürece) kömür durumunda). Yavaş nötronlar durumunda, U235 izotopunun bolluğunun 0,007 olduğu dikkate alındığında, bir "uranyum" kalorisinin maliyeti (yukarıdaki rakamlara göre), zaten bir "kömür" kalorisinden yalnızca 30 kat daha ucuz olacaktır, diğer her şey eşit olduğunda."

İlk kontrollü zincirleme reaksiyon 1942'de Chicago Üniversitesi'nden Enrico Fermi tarafından gerçekleştirildi ve reaktör, nötron akışı değiştikçe grafit çubukların içeri ve dışarı itilmesiyle manuel olarak kontrol ediliyordu. İlk enerji santrali 1954 yılında Obninsk'te inşa edildi. İlk reaktörler, enerji üretmenin yanı sıra silah kalitesinde plütonyum üretmek için de çalışıyordu.

Nükleer santral nasıl çalışır? Günümüzde reaktörlerin çoğu yavaş nötronlarla çalışmaktadır. Metal, alüminyum gibi bir alaşım veya oksit formundaki zenginleştirilmiş uranyum, yakıt elemanları adı verilen uzun silindirlere yerleştirilir. Reaktöre belirli bir şekilde monte edilirler ve aralarına zincir reaksiyonunu kontrol eden moderatör çubukları yerleştirilir. Zamanla, yakıt elemanında - aynı zamanda nötronları emebilen uranyum fisyon ürünleri - reaktör zehirleri birikir. Uranyum-235 konsantrasyonu kritik seviyenin altına düştüğünde element hizmet dışı bırakılır. Ancak yıllar geçtikçe azalan, elementlerin uzun süre önemli miktarda ısı yaymasına neden olan güçlü radyoaktiviteye sahip çok sayıda fisyon parçası içerir. Soğutma havuzlarında tutuluyorlar ve daha sonra ya gömülüyor ya da işlenmeye çalışılıyor - yanmamış uranyum-235'i çıkarmak, üretilen plütonyum (atom bombası yapmak için kullanılıyordu) ve kullanılabilecek diğer izotoplar. Kullanılmayan kısım mezarlıklara gönderilir.

Hızlı reaktörler veya besleyici reaktörler olarak adlandırılan reaktörlerde, elemanların etrafına uranyum-238 veya toryum-232'den yapılmış reflektörler yerleştirilir. Yavaşlarlar ve çok hızlı olan nötronları reaksiyon bölgesine geri gönderirler. Rezonans hızlarına yavaşlayan nötronlar bu izotopları emerek, bir nükleer santral için yakıt görevi görebilecek sırasıyla plütonyum-239 veya uranyum-233'e dönüşür. Hızlı nötronlar uranyum-235 ile zayıf reaksiyona girdiğinden konsantrasyonunun önemli ölçüde arttırılması gerekir, ancak bu daha güçlü bir nötron akışıyla karşılığını verir. Üretilen reaktörler, tükettiklerinden daha fazla nükleer yakıt ürettikleri için nükleer enerjinin geleceği olarak görülse de, deneyler bunların yönetilmesinin zor olduğunu göstermiştir. Artık dünyada böyle bir reaktör kaldı - Beloyarsk NPP'nin dördüncü güç ünitesinde.

Nükleer enerji nasıl eleştiriliyor? Kazalardan bahsetmezsek, bugün nükleer enerjiye karşı çıkanların argümanlarındaki ana nokta, istasyonun hizmet dışı bırakılmasından sonra ve yakıtla çalışırken çevreyi koruma maliyetlerinin verimliliğinin hesaplanmasına eklenmesi önerisidir. Her iki durumda da radyoaktif atıkların güvenilir bir şekilde bertaraf edilmesi konusunda zorluklar ortaya çıkar ve bunlar devletin karşıladığı maliyetlerdir. Bunları enerji maliyetine aktarırsanız ekonomik çekiciliğinin ortadan kalkacağına dair bir görüş var.

Nükleer enerjiyi destekleyenler arasında da muhalefet var. Temsilcileri, alternatifi olmayan uranyum-235'in benzersizliğine işaret ediyor, çünkü termal nötronlar tarafından bölünebilen alternatif izotoplar - plütonyum-239 ve uranyum-233 - binlerce yıllık yarı ömürleri nedeniyle doğada bulunmuyor. Ve tam olarak uranyum-235'in bölünmesi sonucu elde edilirler. Eğer tükenirse, nükleer zincirleme reaksiyon için harika bir doğal nötron kaynağı ortadan kalkacaktır. Bu israfın sonucunda insanlık, rezervleri uranyumun birkaç katı olan toryum-232'yi gelecekte enerji döngüsüne dahil etme fırsatını kaybedecektir.

Teorik olarak parçacık hızlandırıcıları megaelektronvolt enerjili hızlı nötron akışı üretmek için kullanılabilir. Bununla birlikte, örneğin nükleer bir motorla gezegenler arası uçuşlardan bahsediyorsak, o zaman büyük bir hızlandırıcıya sahip bir planın uygulanması çok zor olacaktır. Uranyum-235'in tükenmesi bu tür projelerin sonunu getiriyor.

Silah sınıfı uranyum nedir? Bu oldukça zenginleştirilmiş uranyum-235'tir. Kritik kütlesi (kendiliğinden zincirleme reaksiyonun meydana geldiği bir madde parçasının boyutuna karşılık gelir) mühimmat üretebilecek kadar küçüktür. Bu tür uranyum atom bombası yapımında kullanılabileceği gibi termonükleer bomba fitili olarak da kullanılabilir.

Uranyum kullanımıyla hangi felaketler ilişkilidir? Bölünebilir elementlerin çekirdeklerinde depolanan enerji çok büyüktür. Dikkatsizlik nedeniyle veya kasıtlı olarak kontrolden çıkarsa bu enerji birçok soruna neden olabilir. En kötü iki nükleer felaket, 6 ve 8 Ağustos 1945'te ABD Hava Kuvvetleri'nin Hiroşima ve Nagazaki'ye atom bombası atarak yüz binlerce sivilin ölümüne ve yaralanmasına neden olduğunda meydana geldi. Daha küçük ölçekli afetler, nükleer santraller ve nükleer çevrim işletmelerindeki kazalarla ilişkilidir. İlk büyük kaza 1949'da SSCB'de plütonyumun üretildiği Çelyabinsk yakınlarındaki Mayak fabrikasında meydana geldi; Sıvı radyoaktif atık Techa Nehri'ne ulaştı. Eylül 1957'de üzerinde büyük miktarda radyoaktif madde açığa çıkaran bir patlama meydana geldi. On bir gün sonra, Windscale'deki İngiliz plütonyum üretim reaktörü yandı ve patlama ürünlerini içeren bulut Batı Avrupa'ya dağıldı. 1979'da Pensilvanya'daki Three Mail Island Nükleer Santrali'ndeki bir reaktör yandı. En yaygın sonuçlara Çernobil nükleer santralinde (1986) ve Fukushima nükleer santralinde (2011) milyonlarca insanın radyasyona maruz kaldığı kazalar neden oldu. Avrupa'ya yayılan patlama sonucunda ilki geniş alanlar çöple doldu, 8 ton uranyum yakıtı ve bozunma ürünleri açığa çıktı. İkincisi kirlendi ve kazadan üç yıl sonra da Pasifik Okyanusu'ndaki balıkçılık alanlarını kirletmeye devam ediyor. Bu kazaların sonuçlarının ortadan kaldırılması çok pahalıydı ve bu maliyetler elektrik maliyetine bölünürse önemli ölçüde artacaktı.

Ayrı bir konu insan sağlığına yönelik sonuçlarıdır. Resmi istatistiklere göre, bombalamadan sağ kurtulan ya da kirlenmiş bölgelerde yaşayan pek çok kişi radyasyondan yararlandı; ilkinin yaşam beklentisi daha uzun, ikincisi ise daha az kansere yakalanıyor ve uzmanlar ölüm oranlarındaki bir miktar artışı sosyal strese bağlıyor. Kaza sonucu veya tasfiye sonucu hayatını kaybedenlerin sayısı yüzlerce kişiyi buluyor. Nükleer santral karşıtları, kazaların Avrupa kıtasında birkaç milyon erken ölüme yol açtığını, ancak bunların istatistiksel bağlamda görünmez olduğunu belirtiyor.

Kaza bölgelerindeki arazilerin insan kullanımından çıkarılması ilginç bir sonuca yol açıyor: Buralar biyolojik çeşitliliğin büyüdüğü bir tür doğa koruma alanı haline geliyor. Bazı hayvanların radyasyona bağlı hastalıklardan muzdarip olduğu doğrudur. Artan arka plana ne kadar çabuk uyum sağlayacakları sorusu hala açık. Ayrıca kronik ışınlamanın sonucunun "aptallar için seçim" olduğu yönünde bir görüş de var (bkz. "Kimya ve Yaşam", 2010, No. 5): embriyonik aşamada bile daha ilkel organizmalar hayatta kalır. Özellikle insanlarla ilişkilerde bu durum, kazadan kısa süre sonra kirlenmiş bölgelerde doğan nesilde zihinsel yeteneklerin azalmasına yol açmalıdır.

Seyreltilmiş uranyum nedir? Bu, uranyum-235'in ondan ayrılmasından sonra kalan uranyum-238'dir. Silah kalitesinde uranyum ve yakıt elemanlarının üretiminden kaynaklanan atık hacimleri büyüktür - yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde bu tür 600 bin ton uranyum hekzaflorür birikmiştir (bununla ilgili sorunlar için bkz. Kimya ve Yaşam, 2008, No. 5) . İçerisindeki uranyum-235 içeriği %0,2'dir. Bu atığın ya hızlı nötron reaktörlerinin oluşturulacağı ve uranyum-238'in plütonyuma dönüştürülmesinin mümkün olacağı daha iyi zamanlara kadar depolanması ya da bir şekilde kullanılması gerekiyor.

Bunun için bir kullanım alanı buldular. Uranyum da diğer geçiş elementleri gibi katalizör olarak kullanılır. Örneğin makalenin yazarları ACS Nano 30 Haziran 2014 tarihli yazıda, oksijen ve hidrojen peroksitin indirgenmesi için grafenli uranyum veya toryumdan yapılmış bir katalizörün "enerji sektöründe kullanım için muazzam bir potansiyele sahip olduğunu" yazıyorlar. Uranyumun yoğunluğu yüksek olduğundan gemiler için balast, uçaklar için ise karşı ağırlık görevi görür. Bu metal aynı zamanda radyasyon kaynaklarına sahip tıbbi cihazlarda radyasyondan korunmak için de uygundur.

Seyreltilmiş uranyumdan hangi silahlar yapılabilir? Zırh delici mermiler için mermiler ve çekirdekler. Burada hesaplama şu şekildedir. Mermi ne kadar ağır olursa kinetik enerjisi de o kadar yüksek olur. Ancak mermi ne kadar büyük olursa etkisi o kadar az yoğunlaşır. Bu da yüksek yoğunluklu ağır metallere ihtiyaç olduğu anlamına geliyor. Mermiler kurşundan yapılmıştır (Ural avcıları bir zamanlar değerli bir metal olduğunu anlayana kadar doğal platin de kullanmışlardır), mermi çekirdekleri ise tungsten alaşımından yapılmıştır. Çevreciler, kurşunun askeri operasyonlar veya avlanma yerlerinde toprağı kirlettiğini ve kurşunun tungsten gibi daha az zararlı bir şeyle değiştirilmesinin daha iyi olacağını belirtiyor. Ancak tungsten ucuz değildir ve yoğunluğu benzer olan uranyum zararlı bir atıktır. Aynı zamanda toprağın ve suyun uranyumla izin verilen kirlenmesi kurşunun yaklaşık iki katı kadardır. Bunun nedeni, tükenmiş uranyumun zayıf radyoaktivitesinin (ve aynı zamanda doğal uranyumunkinden %40 daha azdır) ihmal edilmesi ve gerçekten tehlikeli bir kimyasal faktörün dikkate alınmasıdır: hatırladığımız gibi uranyum zehirlidir. Aynı zamanda yoğunluğu kurşununkinden 1,7 kat daha fazladır, bu da uranyum mermilerinin boyutunun yarı yarıya azaltılabileceği anlamına gelir; uranyum kurşundan çok daha dayanıklı ve serttir; ateşlendiğinde daha az buharlaşır ve bir hedefe çarptığında daha az mikro parçacık üretir. Genel olarak bir uranyum mermisi, kurşun mermiye göre daha az kirleticidir, ancak uranyumun bu şekilde kullanıldığı kesin olarak bilinmemektedir.

Ancak Amerikan tanklarının zırhını güçlendirmek için (bu, yüksek yoğunluğu ve erime noktası ile kolaylaştırılmıştır) ve ayrıca zırh delici mermilerin çekirdeklerinde tungsten alaşımı yerine, tükenmiş uranyumdan yapılmış plakaların kullanıldığı bilinmektedir. Uranyum çekirdeği de iyidir çünkü uranyum piroforiktir: zırhın çarpmasıyla oluşan sıcak küçük parçacıklar alevlenir ve etrafındaki her şeyi ateşe verir. Her iki uygulama da radyasyon açısından güvenli kabul edilir. Dolayısıyla hesaplama, uranyum mühimmatı yüklü uranyum zırhlı bir tankta bir yıl oturduktan sonra bile mürettebatın izin verilen dozun yalnızca dörtte birini alacağını gösterdi. Ve izin verilen yıllık dozu elde etmek için, bu tür mühimmatı 250 saat boyunca cilt yüzeyine vidalamanız gerekir.

Uranyum çekirdekli mermiler - 30 mm'lik uçak topları veya topçu alt kalibreleri için - Amerikalılar tarafından 1991'deki Irak harekatından başlayarak son savaşlarda kullanıldı. O yıl Kuveyt'teki Irak zırhlı birliklerinin üzerine 300 ton seyreltilmiş uranyum yağdırdılar; bunun 250 tonu, yani 780 bin mermisi uçak silahlarına ateşlendi. Bosna-Hersek'te, tanınmayan Sırp Cumhuriyeti ordusunun bombalanması sırasında 2,75 ton uranyum harcandı ve Yugoslav ordusunun Kosova ve Metohija bölgesindeki bombardımanı sırasında - 8,5 ton veya 31 bin mermi. DSÖ o zamanlar uranyum kullanımının sonuçlarından endişe duyduğundan izleme yapıldı. Bir salvonun yaklaşık 300 mermiden oluştuğunu ve bunların %80'inin seyreltilmiş uranyum içerdiğini gösterdi. %10'u hedefleri vurdu ve %82'si bunların 100 metre yakınına düştü. Geri kalanı 1,85 km içinde dağıldı. Bir tanka çarpan mermi yanarak aerosol haline geldi, uranyum mermisi zırhlı personel taşıyıcı gibi hafif hedefleri deldi. Böylece Irak'ta en fazla bir buçuk ton merminin uranyum tozuna dönüşmesi mümkün olabilecek. Amerikan stratejik araştırma merkezi RAND Corporation'ın uzmanlarına göre, kullanılan uranyumun% 10 ila 35'i daha fazlası aerosole dönüştü. Riyad'ın Kral Faysal Hastanesi'nden Washington Uranyum Tıbbi Araştırma Merkezi'ne kadar çeşitli kuruluşlarda çalışan Hırvat uranyum karşıtı mühimmat aktivisti Asaf Durakoviç, 1991 yılında yalnızca güney Irak'ta 3-6 ton mikron altı uranyum parçacığının oluştuğunu tahmin ediyor. geniş bir alana dağılmış, yani oradaki uranyum kirliliği Çernobil ile karşılaştırılabilecek düzeyde.

Entegre hızlı reaktör (IFR) yalnızca yeni bir reaktör türü değil, yeni bir yakıt döngüsüdür. İntegral hızlı reaktör, moderatörü olmayan hızlı bir nötron reaktörüdür. Sadece aktif bir bölgesi var ve battaniyesi yok.
IBR metal yakıt kullanıyor- uranyum ve plütonyumun bir alaşımı.
Yakıt döngüsü, piropişleme yoluyla doğrudan reaktörün kendisinde yakıt azaltımını kullanır. IBR piropişlemesinde, neredeyse saf uranyum katı bir katot üzerinde toplanır ve plütonyum, amerikyum, neptunyum, küriyum, uranyum ve bazı fisyon ürünlerinin bir karışımı, elektrolit tuzu içinde yüzen bir sıvı kadmiyum katotta toplanır.Geri kalan fisyon ürünleri toplanır. elektrolit tuzunda ve kadmiyum tabakasında.
Entegre hızlı reaktör sıvı sodyum veya kurşunla soğutulur. Metal yakıt üretimi seramik yakıta göre daha basit ve ucuzdur. Metalik yakıt piroprosesi doğal bir seçim haline getirir. Metalik yakıt, oksit yakıttan daha iyi ısı iletkenliğine ve ısı kapasitesine sahiptir.Yakıt, uranyum ve plütonyum alaşımıdır.
Entegre bir hızlı reaktöre ilk yükleme, termal nötronların etkisi altında bölünebilen daha fazla izotop içermelidir ( > termal nötron reaktörüne göre %20. Bu, yüksek derecede zenginleştirilmiş uranyum veya plütonyum, kullanımdan kaldırılmış nükleer silahlar vb. olabilir. Operasyon sırasında reaktör, termal nötronların etkisi altında bölünemeyen malzemeleri (verimli) bölünebilir olanlara dönüştürür. Hızlı bir reaktördeki verimli malzemeler tükenmiş uranyum (çoğunlukla U-238), doğal uranyum, toryum veya geleneksel bir su reaktöründen ışınlanmış yakıttan işlenmiş uranyum olabilir.
Yakıt, yakıt ile mahfaza arasına yerleştirilmiş sıvı sodyumlu çelik bir mahfaza içinde bulunur. Yakıtın üzerindeki boş alan, yakıt elemanı içindeki basıncı önemli ölçüde artırmadan helyum ve radyoaktif ksenonun serbestçe toplanmasına olanak tanır ve yakıtın, reaktör kaplamasına zarar vermeden genleşmesine olanak tanır.
Kurşunun sodyuma göre avantajı, özellikle suya veya havaya karşı kimyasal eylemsizliğidir. Öte yandan kurşunun çok daha viskoz olması pompalamayı zorlaştırıyor. Ek olarak, sodyumda pratik olarak bulunmayan nötronla aktifleşen izotoplar içerir.
Soğutma devreleri konveksiyonla ısı transferine imkan verecek şekilde tasarlanmıştır. Dolayısıyla, pompalarda güç kaybı veya reaktörün beklenmedik bir şekilde kapanması durumunda çekirdeğin etrafındaki ısı, soğutucunun sirkülasyonu için yeterli olacaktır.
IBR'de bölünebilir izotoplar, plütonyum izotoplarından ve fisyon ürünlerinden ayrılmaz ve bu nedenle böyle bir sürecin silah üretimi için kullanılması neredeyse imkansızdır. Ayrıca plütonyumun reaktörden çıkarılmaması, izinsiz kullanımı gerçekçi kılmıyor. Aktinitler (uranyum, plütonyum ve minör aktinitlerin) işlenmesinden sonra geriye kalan atık, yarı ömrü 90 l olan Sm-151 fisyon ürünleri veya yarı ömrü 211.000 l veya daha fazla olan Tc-99 gibi uzun ömürlü olanlardır. .
IBR atıklarının yarı ömürleri ya kısadır ya da çok uzundur, yani zayıf radyoaktiftirler. IBR atıklarının toplam miktarı, aynı güçteki termal nötron reaktörlerinin yeniden işlenmiş yakıtının (genellikle atık olarak kabul edilir) 1/20'sidir. Fisyon ürünlerinin %70'i ya stabildir ya da yaklaşık bir yıllık yarı ömre sahiptir. Fisyon ürünlerindeki %6'sı çok uzun yarı ömre sahip olan teknesyum-99 ve iyot-129, reaktördeki nötronların emilmesiyle reaktörde kısa yarı ömürlü (15,46 s ve 12,36 saat) izotoplara dönüştürülebilir. . Zirkonyum-93 (%5 atık) radyoaktivitenin sorun olmadığı yakıt kaplamasında geri dönüştürülebilir. Atıkların geri kalan bileşenleri doğal uranyumdan daha az radyoaktiftir.
IDB, yavaş nötron reaktörlerindeki geleneksel döngülerle karşılaştırıldığında yakıt kullanımı açısından iki kat daha verimli olan, nükleer silahların yayılmasını önleyen, yüksek düzeyde atıkları en aza indiren ve ayrıca bazı atıkları yakıt olarak kullanan bir yakıt döngüsü kullanıyor. .
Bir IBR'de yakıt ve kaplama, sıcaklık arttıkça ve genişledikçe daha fazla nötron çekirdeği terk edecek ve zincir reaksiyonunun yoğunluğunu azaltacak şekilde tasarlanmıştır. Yani negatif reaktivite katsayısı işe yarar. IBR'de bu etki o kadar güçlüdür ki operatör müdahalesine gerek kalmadan zincirleme reaksiyonu durdurabilir

Piroişleme ‒ yüksek sıcaklık yöntemi Kullanılmış nükleer yakıtın elektrolitik olarak yeniden işlenmesi. Hidrometalurjik yöntemle karşılaştırıldığında(örneğin PUREX) piropişleme doğrudan reaktörde kullanılır.Çözücüler su ve organik bileşikler yerine erimiş tuzlar (örneğin LiCl + KCl veya LiF + CaF2) ve erimiş metallerdir (örneğin kadmiyum, bizmut, magnezyum). Piroişlemede uranyumun yanı sıra plütonyum ve küçük aktinitlerin çıkarılması aynı anda gerçekleşir ve bunlar hemen yakıt olarak kullanılabilir. Atık hacmi daha küçüktür ve çoğunlukla fisyon ürünlerini içerir. Pyro İşleme, IBR'lerde ve erimiş tuz reaktörlerinde kullanılır.

()
239 Pu ()

Döndürmek Ve pariteçekirdekler 7/2 − Çürüme kanalı Çürüme enerjisi α bozunması 4,6783(7) MeV 20 Ne, 25 Ne, 28 Mg

Diğerlerinden farklı olarak en yaygın olanı izotop uranyum 238 U 235 U'da kendi kendini idame ettirmek mümkündür nükleer zincir reaksiyonu. Bu nedenle bu izotop yakıt olarak kullanılır. nükleer reaktörler, ayrıca nükleer silahlar.

Oluşumu ve çürüme

Uranyum-235 aşağıdaki bozunmaların bir sonucu olarak oluşur:

texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(91)Pa) \rightarrow \mathrm(^(235)_(92)U) + e^- + \bar(\nu )_e ; İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(93)Np) + e^- \rightarrow \mathrm(^(235)_(92)U) + \bar(\nu ) _e; İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(239)_(94)Pu) \rightarrow \mathrm(^(235)_(92)U) + \mathrm(^(4)_( 2) O).

Uranyum-235'in bozunması aşağıdaki yönlerde gerçekleşir:

İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(231)_(90)Th) + \mathrm(^(4)_( 2) O); İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(215)_(82)Pb) + \mathrm(^(20)_( 10) Ne); İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(210)_(82)Pb) + \mathrm(^(25)_( 10) Ne); İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): ​​\mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(207)_(80)Hg) + \mathrm(^(28)_( 12) Mg).

Zorla bölünme

Küçük resim oluşturulurken hata oluştu: Dosya bulunamadı

Çeşitli fisyon nötron enerjileri için Uranyum-235 fisyon ürünü verim eğrisi.

Uranyum-235'in fisyon ürünlerinde çeşitli tiplerde yaklaşık 300 izotop keşfedildi elementler: =30'dan itibaren ( çinko) ila Z=64 ( gadolinyum). Uranyum-235'in yavaş nötronlarla ışınlanması sırasında oluşan izotopların bağıl veriminin kütle numarasındaki eğrisi simetriktir ve şekil olarak "M" harfine benzemektedir. Bu eğrinin iki belirgin maksimumu şuna karşılık gelir: kütle sayıları 95 ve 134'tür ve minimum, 110 ile 125 arasındaki kütle numaraları aralığında meydana gelir. Dolayısıyla, uranyumun eşit kütleli parçalara (kütle numaraları 115-119 olan) bölünmesi, asimetrik fisyondan daha az olasılıkla meydana gelir; tüm bölünebilir izotoplar ve çekirdeklerin veya parçacıkların herhangi bir bireysel özelliği ile ilişkili değildir, ancak nükleer fisyon mekanizmasının kendisinde doğaldır. Ancak bölünebilir çekirdeğin uyarılma enerjisi arttıkça ve nötron enerjisi 100'den fazla olduğunda asimetri azalır. MeV Fisyon parçalarının kütle dağılımı, çekirdeğin simetrik fisyonuna karşılık gelen bir maksimuma sahiptir.

Uranyum çekirdeğinin bölünmesi sırasında oluşan parçalar radyoaktiftir ve bir zincirleme etkileşime girer. β − - bozunmalar Ek enerjinin uzun bir süre boyunca kademeli olarak serbest bırakıldığı. Bir uranyum-235 çekirdeğinin bozunması sırasında açığa çıkan ortalama enerji, parçaların bozunması dikkate alındığında yaklaşık 202,5 ​​MeV = 3,244 10 −11'dir. J veya 19,54 TJ/ köstebek= 83,14 TJ/kg.

Nükleer fisyon, nötronların çekirdeklerle etkileşimi sırasında mümkün olan birçok süreçten yalnızca biridir; herhangi bir işlemin temelinde yatan şey budur. nükleer reaktör.

Nükleer zincir reaksiyonu

235 U'luk bir çekirdeğin bozunması sırasında genellikle 1 ila 8 (ortalama 2.416) serbest nötron yayılır. 235 U'luk çekirdeğin bozunması sırasında üretilen her nötron, başka bir 235 U'luk çekirdekle etkileşime girerek yeni bir bozunma olayına neden olabilir, bu olaya denir. nükleer fisyon zincir reaksiyonu .

Varsayımsal olarak, ikinci nesil nötronların sayısı (nükleer bozunmanın ikinci aşamasından sonra) 3² = 9'u aşabilir. Fisyon reaksiyonunun sonraki her aşamasında, üretilen nötronların sayısı çığ gibi artabilir. Gerçek koşullar altında, serbest nötronlar, 235 U'yu yakalamadan önce numuneyi terk ederek yeni bir fisyon olayı oluşturamayabilir veya 235 U izotopunun kendisi tarafından yakalanıp onu 236 U'ya dönüştüremez veya başka malzemeler (örneğin, 238 U, veya ortaya çıkan nükleer fisyon parçaları, örneğin 149 Sm veya 135 Xe).

Gerçek koşullarda uranyumun kritik durumuna ulaşmak o kadar kolay değildir, çünkü reaksiyonun gidişatını etkileyen bir dizi faktör vardır. Örneğin, doğal uranyum yalnızca% 0,72 235 U'dan oluşur,% 99,2745'i 238 U'dur ve bu, 235 U çekirdeğinin bölünmesi sırasında üretilen nötronları emer.Bu, doğal uranyumda fisyon zincir reaksiyonunun şu anda çok hızlı bir şekilde kaybolmasına neden olur. Sürekli bir fisyon zinciri reaksiyonu birkaç ana yolla gerçekleştirilebilir:

  • Numunenin hacmini artırın (cevherden izole edilen uranyum için Kritik kitle hacimdeki artış nedeniyle);
  • Numunedeki 235 U konsantrasyonunu artırarak izotop ayırma işlemini gerçekleştirin;
  • Çeşitli reflektör türlerini kullanarak numunenin yüzeyinden serbest nötron kaybını azaltın;
  • Konsantrasyonu artırmak için nötron moderatör maddesi kullanın termal nötronlar.

İzomerler

  • Fazla kütle: 40.920,6(1,8) keV
  • Uyarma enerjisi: 76,5(4) eV
  • Yarı ömür: 26 dakika
  • Nükleer spin ve parite: 1/2 +

İzomerik durumun bozunması şu şekilde gerçekleştirilir: izomerik geçiş temel durumuna.

Başvuru

  • Uranyum-235 yakıt olarak kullanılıyor nükleer reaktörler gerçekleştirilen kontrollü nükleer fisyon zincir reaksiyonu;
  • Yüksek dereceli Uranyum zenginleştirme oluşturmak için kullanılır nükleer silahlar. Bu durumda büyük miktarda enerjinin açığa çıkması (patlama), kontrol edilemez nükleer zincir reaksiyonu.

Ayrıca bakınız

"Uranyum-235" makalesi hakkında yorum yazın

Notlar

  1. G. Audi, A.H. Wapstra ve C. Thibault (2003). "". Nükleer Fizik A 729 : 337-676. DOI :. Bib kodu : .
  2. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot ve A.H. Wapstra (2003). "". Nükleer Fizik A 729 : 3–128. DOI :. Bib kodu : .
  3. Hoffmann K.- 2. baskı. silinmiş - L.: Kimya, 1987. - S. 130. - 232 s. - 50.000 kopya.
  5. Fialkov Yu.Ya.İzotopların kimya ve kimya endüstrisindeki uygulamaları. - Kiev: Tekhnika, 1975. - S. 87. - 240 s. - 2.000 kopya.
  6. . Kaye ve Laby Çevrimiçi. .
  7. Bartolomey G.G., Baibakov V.D., Alkhutov M.S., Bat G.A. Nükleer güç reaktörlerinin teorisinin temelleri ve hesaplama yöntemleri. - M .: Energoatomizdat, 1982. - S. 512.
Daha kolay:
uranyum-234 		Uranyum-235
izotop uranyum 		Daha ağır:
uranyum-236
Elementlerin izotopları · Nüklit tablosu

Uranyum-235'i karakterize eden bir alıntı

Kristal maddiydi. Ve aynı zamanda gerçekten büyülü. İnanılmaz derecede şeffaf bir zümrüt gibi çok güzel bir taştan oyulmuştu. Ancak Magdalena bunun basit bir mücevherden, hatta en saf mücevherden bile çok daha karmaşık bir şey olduğunu hissetti. Elmas şeklinde ve uzundu, Radomir'in avuç içi büyüklüğündeydi. Kristalin her kesimi tamamen alışılmadık rünlerle kaplıydı, görünüşe göre Magdalene'in bildiği rünlerden çok daha eskiydi...
– Neyden bahsediyor, sevincim?.. Peki neden bu runeler bana tanıdık gelmiyor? Onlar Magi'nin bize öğrettiklerinden biraz farklılar. Peki onu nereden aldın?
Radomir kristale düşünceli bir şekilde bakarak, "Bir zamanlar bilge Atalarımız, Tanrılarımız tarafından burada Ebedi Bilgi Tapınağını yaratmak için Dünya'ya getirildi," diye başladı. – Böylece Dünyanın değerli Çocuklarının Işığı ve Gerçeği bulmasına yardımcı olur. Yeryüzünde Magi'lerin, Vedun'ların, Bilgelerin, Darin'lerin ve diğer aydınlanmışların kastını doğuran O'ydu. BİLGİ ve ANLAYIŞLARINI ondan aldılar ve bir zamanlar Meteora'yı ondan yarattılar. Daha sonra, sonsuza dek ayrılan Tanrılar, bu Tapınağı insanlara bıraktılar ve tıpkı Dünya'ya bakacakları gibi, onu korumaları ve ona bakmaları için miras bıraktılar. Ve Tapınağın Anahtarı, yanlışlıkla "karanlık fikirlilerin" eline geçmesin ve Dünya onların kötü ellerinden yok olmasın diye Magi'ye verildi. O zamandan beri, bu mucize Magi tarafından yüzyıllardır saklanıyor ve zaman zaman onu değerli bir kişiye aktarıyorlar, böylece rastgele bir "koruyucu", Tanrılarımızın terk ettiği düzene ve inanca ihanet etmesin.

– Bu gerçekten Kâse mi Sever? – Dayanamadım, sordum.
- Hayır Isidora. Kâse hiçbir zaman bu muhteşem Akıllı Kristalin olduğu gibi olmadı. İnsanlar istediklerini basitçe Radomir'e "bağladılar"... diğer her şey gibi "uzaylıya" da. Radomir, tüm yetişkin hayatı boyunca Tanrıların Anahtarının Koruyucusuydu. Ancak insanlar doğal olarak bunu bilemedi ve bu nedenle sakinleşmediler. İlk önce Radomir'e ait olduğu iddia edilen Kadehi arıyorlardı. Ve bazen çocuklarına veya Magdalene'in kendisine Kase deniyordu. Ve tüm bunlar yalnızca "gerçek inananlar" inandıkları şeyin doğruluğuna dair bir tür kanıta sahip olmak istedikleri için oldu... Maddi bir şey, dokunulabilecek "kutsal" bir şey... (ki ne yazık ki bu yüzlerce yıl sonra şimdi bile oluyor). Böylece "karanlık olanlar", hassas "inanan" kalpleri tutuşturmak için o zamanlar onlar için güzel bir hikaye ortaya attılar... Ne yazık ki, insanlar her zaman kutsal emanetlere ihtiyaç duydu, Isidora ve eğer onlar yoksa, birileri basitçe onları uydurdu. Radomir'in hiç böyle bir bardağı olmamıştı, çünkü sözde ondan içtiği "Son Akşam Yemeği"nin kendisi yoktu. “Son Akşam Yemeği” kâsesi peygamber Yeşu'daydı ama Radomir'de değildi.
Ve Arimathea'lı Yusuf aslında bir keresinde orada peygamberin kanından birkaç damla toplamıştı. Ancak bu ünlü "Kase Kupası" aslında o zamanlar tüm Yahudilerin genellikle içtiği ve daha sonra bulunması o kadar kolay olmayan basit bir kil kaptı. Tamamı değerli taşlarla dolu (rahiplerin tasvir etmeyi sevdiği gibi) altın veya gümüş bir kase gerçekte hiçbir zaman var olmadı; ne Yahudi peygamber Yeşu'nun zamanında, ne de Radomir'in zamanında.
Ancak bu, çok ilginç olmasına rağmen başka bir hikaye.

Fazla vaktin yok Isidora. Ve bence tamamen farklı bir şeyi bilmek isteyeceksiniz, kalbinize yakın olan ve belki de kendi içinizde dayanmak için daha fazla güç bulmanıza yardımcı olacak bir şey. Her halükarda, birbirine yabancı olan iki hayatın (Radomir ve Joshua) "karanlık" güçler tarafından fazlasıyla sıkı bir şekilde birbirine bağlanmış bu karmaşık düğümü bu kadar çabuk çözmek mümkün değil. Dediğim gibi buna vaktin yok dostum. Beni affet...
Bu gerçek Hikayeyle ne kadar ilgilendiğimi göstermemeye çalışarak yanıt olarak sadece başımı salladım! Ve ölüyor olsam bile, kilisenin saf dünyevi kafalarımıza indirdiği inanılmaz miktardaki yalanları nasıl bilmek istediğimi... Ama bana tam olarak ne söylemek istediğine karar vermeyi Kuzey'e bıraktım. Bana şunu ya da bunu söylemek ya da söylememek onun özgür iradesiydi. Değerli zamanını ayırdığı ve kalan üzücü günlerimizi aydınlatmaya yönelik samimi arzusu için ona zaten inanılmaz derecede minnettardım.
Kendimizi yine karanlık gece bahçesinde, Radomir ve Magdalena'nın son saatlerine kulak misafiri olurken bulduk...
– Nerede bu Büyük Tapınak Radomir? – Magdalena şaşkınlıkla sordu.
"Harika, uzak bir ülkede... Dünyanın en "tepesinde"... (Kuzey Kutbu, Hyperborea'nın eski ülkesi - Daaria anlamına gelir), Radomir sanki sonsuz uzak geçmişe gidiyormuş gibi sessizce fısıldadı. “Orada ne doğanın, ne zamanın, ne de insanların yok edemeyeceği, insan yapımı kutsal bir dağ var. Çünkü bu dağ sonsuzdur... Burası Sonsuz Bilginin Tapınağıdır. Eski Tanrılarımızın tapınağı Meryem...
Bir zamanlar, çok uzun zaman önce, Anahtarları kutsal dağın tepesinde parlıyordu - Dünya'ya koruma sağlayan, ruhları açan ve değerli olanı öğreten bu yeşil kristal. Ancak şimdi Tanrılarımız gitti. Ve o zamandan beri Dünya, insanın henüz yok edemediği karanlığa gömüldü. İçinde hala çok fazla kıskançlık ve öfke var. Ve tembellik de...

– İnsanların ışığı görmeye ihtiyacı var Maria. – Kısa bir sessizliğin ardından dedi Radomir. – Ve onlara yardım edecek olan da SİZSİNİZ! – Ve sanki onun protesto jestini fark etmemiş gibi sakince devam etti. – Onlara BİLGİ ve ANLAMAYI öğreteceksiniz. Ve onlara gerçek İNANCI verin. Bana ne olursa olsun, onların Yol Gösterici Yıldızı olacaksın. Bana söz ver!.. Kendim yapmak zorunda kaldığım şey konusunda güvenebileceğim başka kimsem yok. Bana söz ver sevgilim.
Radomir dikkatlice yüzünü ellerinin arasına aldı, dikkatlice onun parlak mavi gözlerine baktı ve... beklenmedik bir şekilde gülümsedi... O harika, tanıdık gözlerde ne kadar sonsuz sevgi parlıyordu!.. Ve içlerinde ne kadar derin bir acı vardı.. Onun ne kadar korktuğunu ve yalnız olduğunu biliyordu. Onu kurtarmayı ne kadar istediğini biliyordu! Ve tüm bunlara rağmen Radomir gülümsemeden edemedi - onun için bu kadar kötü bir zamanda bile Magdalena bir şekilde aynı inanılmaz derecede parlak ve daha da güzel kaldı!.. Hayat veren berrak suya sahip temiz bir kaynak gibi...
Kendini silkerek olabildiğince sakin bir şekilde devam etti.
– Bakın, size bu kadim Anahtarın nasıl açıldığını göstereceğim…
Radomir'in açık avucunda zümrüt yeşili bir alev parladı... En küçük runelerin her biri, tanıdık olmayan alanlardan oluşan bir katmana açılmaya başladı, genişledi ve birbirinden sorunsuzca akan milyonlarca görüntüye açıldı. Muhteşem şeffaf "yapı" büyüdü ve döndü, günümüz insanının hiç görmediği daha fazla Bilgi katını açığa çıkardı. Çarpıcı ve sonsuzdu!.. Ve Magdalene, gözlerini tüm bu büyüden alamayarak, bilinmeyenin derinliklerine daldı, ruhunun her zerresiyle yakıcı, cızırtılı bir susuzluk yaşadı!.. O, bilgeliğin bilgeliğini özümsedi. Yüzyıllar boyunca, güçlü bir dalga gibi her hücresini dolduran, tanıdık olmayan Kadim Büyünün içinden aktığını hissedin! Ataların bilgisi gerçekten çok büyüktü; en ufak bir böceğin yaşamından evrenlerin yaşamına aktarıldı, milyonlarca yıl boyunca yabancı gezegenlerin yaşamlarına aktı ve yine güçlü bir çığla geri döndü. dünyaya...
Gözleri tamamen açık olan Magdalena, Antik Dünyanın muhteşem Bilgisini dinledi... Dünyevi "prangalardan" arınmış hafif bedeni, uzak yıldızlar okyanusunda bir kum tanesi gibi yıkanıyor, evrenselliğin ihtişamının ve sessizliğinin tadını çıkarıyor. barış...
Aniden muhteşem Yıldız Köprüsü tam önünde açıldı. Sonsuzluğa doğru uzanıyormuş gibi görünüyordu, irili ufaklı yıldızlardan oluşan sonsuz kümelerle parıldadı ve parıldadı, gümüş bir yol gibi ayaklarının dibinde yayıldı. Uzakta, aynı yolun tam ortasında, tamamen altın bir parıltıyla kaplanmış bir Adam Magdalene'i bekliyordu... Çok uzun boyluydu ve çok güçlü görünüyordu. Yaklaşan Magdalena, bu benzeri görülmemiş yaratıktaki her şeyin o kadar da "insan" olmadığını gördü... En dikkat çekici olanı gözleriydi - kocaman ve ışıltılı, sanki değerli bir taştan oyulmuş gibi, soğuk kenarlarla parlıyordu, gerçek bir elmas gibi . Ama tıpkı bir elmas gibi duyarsız ve mesafeliydiler... Yabancının cesur yüz hatları, Magdalene'in önünde sanki bir heykel duruyormuş gibi keskinliği ve hareketsizliğiyle onları şaşırttı... Çok uzun, gür saçları gümüşle parıldadı ve parıldadı, sanki birisi kazara üzerine yıldızlar saçmış gibi ... "Adam" gerçekten de çok sıra dışıydı... Ama tüm "buz gibi" soğukluğuna rağmen Magdalena açıkça harika, ruhu saran bir huzur ve sıcak, samimi bir nezaket hissetti. garip yabancıdan geliyor. Ancak bir nedenden dolayı bu nezaketin herkese her zaman aynı olmadığından emindi.
"Adam" selamlamak için avucunu ona doğru kaldırdı ve sevgiyle şöyle dedi:
– Dur, Yıldız... Yolun henüz bitmedi. Eve gidemezsin. Midgard'a dön, Maria... Ve Tanrıların Anahtarı'na göz kulak ol. Sonsuzluk seni korusun.
Ve sonra, yabancının güçlü figürü aniden yavaş yavaş salınmaya başladı, sanki kaybolmak üzereymiş gibi tamamen şeffaf hale geldi.

Uran-235(İngilizce uranyum-235), tarihi adı aktinouranyum(lat. Aktin Uranyum, sembolle gösterilir ACU), atom numarası 92 ve kütle numarası 235 olan kimyasal element uranyumun radyoaktif bir nüklididir. Uranyum-235'in doğadaki izotop bolluğu %0,7200(51)'dir. Aktinyum serisi adı verilen radyoaktif 4n+3 ailesinin kurucusudur. 1935 yılında Arthur Jeffrey Dempster tarafından keşfedilmiştir.

Uranyumun en yaygın izotopu olan 238U'nun aksine, 235U'da kendi kendine devam eden bir nükleer zincir reaksiyonu mümkündür. Bu nedenle bu izotop, nükleer reaktörlerin yanı sıra nükleer silahlarda da yakıt olarak kullanılıyor.

Bu nüklidin bir gramının aktivitesi yaklaşık 80 kBq'dir.

  • 1 Oluşumu ve çöküşü
  • 2 Zorunlu bölme
  • 2.1 Nükleer zincir reaksiyonu
  • 3 İzomer
  • 4 Uygulama
  • 5 Ayrıca bakınız
  • 6 Not

    • Oluşumu ve çürüme

    Uranyum-235 aşağıdaki bozunmaların bir sonucu olarak oluşur:

    • 235Pa nüklidinin β− bozunması (yarı ömür 24,44(11) dakikadır):
    • 235Np nüklidi tarafından gerçekleştirilen K-yakalama (yarı ömür 396,1(12) gündür):
    • 239Pu nüklidinin α bozunması (yarılanma ömrü 2,411(3)·104 yıldır):

    Uranyum-235'in bozunması aşağıdaki yönlerde gerçekleşir:

    • 231Th'deki α bozunması (%100 olasılık, bozunma enerjisi 4.678,3(7) keV):
    • Kendiliğinden bölünme (olasılık %7(2)·10−9);
    • 20Ne, 25Ne ve 28Mg nüklitlerin oluşumuyla küme bozunması (olasılıklar sırasıyla %8(4)·10−10, %8·10−10, %8·10−10'dur):

    Zorla bölünme

    Ana makale: Nükleer fisyonÇeşitli fisyon nötron enerjileri için Uranyum-235 fisyon ürünü verim eğrisi.

    1930'ların başında. Enrico Fermi, uranyum ötesi elementleri elde etmek için uranyumu nötronlarla ışınladı. Ancak 1939'da O. Hahn ve F. Strassmann, bir nötronun uranyum çekirdeği tarafından emildiğinde zorunlu bir fisyon reaksiyonunun meydana geldiğini göstermeyi başardılar. Kural olarak çekirdek iki parçaya bölünür ve 2-3 nötron salınır (şemaya bakınız).

    Uranyum-235'in fisyon ürünlerinde Z=30'dan (çinko) Z=64'e (gadolinyum) kadar çeşitli elementlerin yaklaşık 300 izotopu keşfedildi. Uranyum-235'in yavaş nötronlarla ışınlanması sırasında oluşan izotopların bağıl veriminin kütle numarasındaki eğrisi simetriktir ve şekil olarak "M" harfine benzemektedir. Bu eğrinin belirgin iki maksimumu, 95 ve 134 kütle numaralarına karşılık gelir ve minimum, 110 ila 125 arasındaki kütle numaraları aralığında meydana gelir. Böylece, uranyumun eşit kütleli parçalara (kütle numaraları 115-119 olan) bölünmesi meydana gelir. Asimetrik fisyondan daha az olasılığa sahip olan bu eğilim, tüm bölünebilir izotoplarda gözlenir ve çekirdeklerin veya parçacıkların herhangi bir bireysel özelliği ile ilişkili değildir, ancak nükleer fisyon mekanizmasının kendisinde doğaldır. Bununla birlikte, bölünebilir çekirdeğin uyarılma enerjisinin artmasıyla asimetri azalır ve nötron enerjisi 100 MeV'den fazla olduğunda, fisyon parçalarının kütle dağılımı, çekirdeğin simetrik bölünmesine karşılık gelen bir maksimuma sahiptir.

    Bir nötronun emilmesinden sonra uranyum-235'in zorla fisyonuna yönelik seçeneklerden biri (diyagram)

    Uranyum çekirdeğinin bölünmesi sırasında oluşan parçalar radyoaktiftir ve uzun bir süre boyunca kademeli olarak ek enerjinin açığa çıktığı bir β-bozunma zincirine maruz kalır. Bir uranyum-235 çekirdeğinin bozunması sırasında açığa çıkan ortalama enerji, parçaların bozunması dikkate alındığında yaklaşık 202,5 ​​MeV = 3,244·10−11 J veya 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg'dır.

    Nükleer fisyon, nötronların çekirdeklerle etkileşimi sırasında mümkün olan birçok süreçten yalnızca biridir; herhangi bir nükleer reaktörün çalışmasının temelini oluşturan süreçtir.

    Nükleer zincir reaksiyonu

    Ana makale: Nükleer zincir reaksiyonu

    Bir 235U çekirdeğin bozunması sırasında genellikle 1 ila 8 (ortalama 2,5) serbest nötron yayılır. 235U'luk bir çekirdeğin bozunması sırasında üretilen her nötron, başka bir 235U'luk çekirdekle etkileşime girdiğinde yeni bir bozunma eylemine neden olabilir; bu olaya nükleer fisyonun zincirleme reaksiyonu denir.

    Varsayımsal olarak, ikinci nesil nötronların sayısı (nükleer bozunmanın ikinci aşamasından sonra) 3² = 9'u aşabilir. Fisyon reaksiyonunun sonraki her aşamasında, üretilen nötronların sayısı çığ gibi artabilir. Gerçek koşullar altında, serbest nötronlar, 235U'yu yakalamadan önce numuneyi terk ederek veya 235U izotopunun kendisi tarafından yakalanıp onu 236U'ya dönüştürerek veya diğer materyaller (örneğin, 238U veya ortaya çıkan parçalar) tarafından yeni bir fisyon olayı oluşturamayabilir. 149Sm veya 135Xe gibi nükleer fisyon).

    Ortalama olarak her bir bölünme eylemi başka bir yeni bölünme eylemi doğurursa, o zaman reaksiyon kendi kendini sürdürür hale gelir; bu duruma kritik denir. (ayrıca bkz. Nötron çarpım faktörü)

    Gerçek koşullarda uranyumun kritik durumuna ulaşmak o kadar kolay değildir, çünkü reaksiyonun gidişatını etkileyen bir dizi faktör vardır. Örneğin doğal uranyumun yalnızca %0,72'si 235U'dan oluşur, %99,2745'i ise 238U'dur ve 235U çekirdeğinin bölünmesi sırasında üretilen nötronları emer. Bu, doğal uranyumdaki fisyon zincir reaksiyonunun şu anda çok hızlı bir şekilde bozunmasına yol açmaktadır. Sürekli bir fisyon zinciri reaksiyonu birkaç ana yolla gerçekleştirilebilir:

    • Numunenin hacmini artırın (cevherden izole edilen uranyum için hacmi artırarak kritik bir kütleye ulaşmak mümkündür);
    • Numunedeki 235U konsantrasyonunu artırarak izotop ayırma işlemini gerçekleştirin;
    • Çeşitli reflektör türlerini kullanarak numunenin yüzeyinden serbest nötron kaybını azaltın;
    • Termal nötronların konsantrasyonunu artırmak için bir nötron moderatör maddesi kullanın.

    İzomerler

    Bilinen tek izomer, aşağıdaki özelliklere sahip 235Um'dur:

    • Fazla kütle: 40.920,6(1,8) keV
    • Uyarma enerjisi: 76,5(4) eV
    • Yarı ömür: 26 dakika
    • Nükleer dönüş ve eşlik: 1/2+

    İzomerik durumun ayrışması, temel duruma izomerik bir geçiş yoluyla gerçekleşir.

    Başvuru

    • Uranyum-235, kontrollü bir nükleer fisyon zincir reaksiyonu gerçekleştiren nükleer reaktörler için yakıt olarak kullanılır;
    • Yüksek derecede zenginleştirilmiş uranyum nükleer silah yapımında kullanılıyor. Bu durumda, büyük miktarda enerji açığa çıkarmak (patlama) için kontrolsüz bir nükleer zincir reaksiyonu kullanılır.

    Ayrıca bakınız

    • Uranyum izotopları
    • İzotopik ayırma

    Notlar

    1. 12345 G. Audi, A.H. Wapstra ve C. Thibault (2003). “AME2003 atomik kütle değerlendirmesi (II). Tablolar, grafikler ve referanslar." Nükleer Fizik A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bib kodu: 2003NuPhA.729..337A.
    2. 123456789101112 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot ve A.H. Wapstra (2003). "Nükleer ve bozunma özelliklerinin NUBASE değerlendirmesi." Nükleer Fizik A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
    3. Hoffman K. Altın yapmak mümkün mü? - 2. baskı. silinmiş - L.: Kimya, 1987. - S. 130. - 232 s. - 50.000 kopya.
    4. Bilim tarihinde bugün
    5. 123 Fialkov Yu.Ya.İzotopların kimya ve kimya endüstrisinde uygulanması. - Kiev: Tekhnika, 1975. - S. 87. - 240 s. - 2.000 kopya.
    6. Fiziksel ve Kimyasal Sabitler Tablosu, Bölüm 4.7.1: Nükleer Fisyon. Kaye ve Laby Çevrimiçi. 8 Nisan 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi.
    7. Bartolomei G.G., Baibakov V.D., Alkhutov M.S., Bat G.A. Nükleer güç reaktörlerinin hesaplanmasına yönelik teori ve yöntemlerin temelleri. - M .: Energoatomizdat, 1982. - S. 512.

    Uran-235 Hakkında Bilgi

    Uran-235
    Uran-235

    Uran-235 Bilgilendirme Videosu


    Uran-235 Konuyu görüntüle.
    Uranyum-235 nedir, Uranyum-235 kimdir, Uranyum-235 açıklaması

    Bu yazı ve videoda Wikipedia'dan alıntılar var

    Uranyum radyoaktif bir metaldir. Doğada uranyum üç izotoptan oluşur: uranyum-238, uranyum-235 ve uranyum-234. En yüksek stabilite seviyesi uranyum-238'de kaydedilmiştir.

    ÖzelliklerDeğer
    Genel bilgi
    İsim, sembol Uranyum-238, 238U
    Alternatif isimler uranyum bir, kullanıcı arayüzü
    Nötronlar 146
    Protonlar 92
    Nüklit özellikleri
    Atom kütlesi 238.0507882(20)a. yemek yemek.
    Aşırı kütle 47 308,9(19) keV
    Spesifik bağlanma enerjisi (nükleon başına) 7 570,120(8) keV
    İzotopik bolluk 99,2745(106) %
    Yarı ömür 4.468(3) 109 yıl
    Ayrışma ürünleri 234Th, 238Pu
    Ana izotoplar 238Pa(β−)
    242Pu(α)
    Çekirdeğin spini ve paritesi 0+
    Çürüme kanalı Çürüme enerjisi
    α bozunması 4,2697(29) MeV
    SF
    ββ 1,1442(12) MeV

    Uranyumun radyoaktif bozunması

    Radyoaktif bozunma, atom çekirdeğinin bileşiminde veya iç yapısında kararsızlıkla karakterize edilen ani değişim sürecidir. Bu durumda temel parçacıklar, gama ışınları ve/veya nükleer parçalar yayılır. Radyoaktif maddeler radyoaktif bir çekirdek içerir. Radyoaktif bozunma sonucu oluşan yavru çekirdek de radyoaktif hale gelebilir ve belli bir süre sonra bozunmaya uğrayabilir. Bu süreç, radyoaktivite içermeyen kararlı bir çekirdek oluşana kadar devam eder. E. Rutherford, 1899'da uranyum tuzlarının üç tür ışın yaydığını deneysel olarak kanıtladı:

    • α-ışınları - pozitif yüklü parçacıkların akışı
    • β-ışınları - negatif yüklü parçacıkların akışı
    • γ-ışınları - manyetik alanda sapmalar yaratmaz.
    Radyasyon türü Nüklit Yarılanma ömrü
    Ο Uranyum - 238 U 4,47 milyar yıl
    α ↓
    Ο Toryum - 234 Th 24,1 gün
    β ↓
    Ο Protaktinyum – 234 Pa 1.17 dakika
    β ↓
    Ο Uranyum - 234 U 245.000 yıl
    α ↓
    Ο Toryum – 230 Th 8000 yıl
    α ↓
    Ο Radyum – 226 Ra 1600 yıl
    α ↓
    Ο Polonyum - 218 Po 3.05 dakika
    α ↓
    Ο Kurşun - 214 Pb 26,8 dakika
    β ↓
    Ο Bizmut - 214 Bi 19.7 dakika
    β ↓
    Ο Polonyum - 214 Po 0,000161 saniye
    α ↓
    Ο Kurşun - 210 Pb 22,3 yıl
    β ↓
    Ο Bizmut - 210 Bi 5.01 gün
    β ↓
    Ο Polonyum - 210 Po 138,4 gün
    α ↓
    Ο Kurşun - 206 Pb stabil

    Uranyumun radyoaktivitesi

    Doğal radyoaktivite, radyoaktif uranyumu diğer elementlerden ayıran özelliktir. Uranyum atomları, herhangi bir faktör ve koşuldan bağımsız olarak yavaş yavaş değişir.

    Uranyum (element)

    Bu durumda görünmez ışınlar yayılır. Uranyum atomları ile meydana gelen dönüşümler sonrasında farklı bir radyoaktif element elde edilerek işlem tekrarlanır. Radyoaktif olmayan bir element elde etmek için bunu gerektiği kadar tekrarlayacaktır. Örneğin, bazı dönüşüm zincirlerinin 14'e kadar aşaması vardır. Bu durumda ara element radyumdur ve son aşama kurşun oluşumudur. Bu metal radyoaktif bir element olmadığından dönüşüm serisi kesintiye uğrar. Ancak uranyumun tamamen kurşuna dönüşmesi birkaç milyar yıl alır.
    Radyoaktif uranyum cevheri, uranyum hammaddelerinin madenciliği ve işlenmesiyle uğraşan işletmelerde sıklıkla zehirlenmelere neden olur. İnsan vücudunda uranyum genel bir hücresel zehirdir. Öncelikle böbrekleri etkiler, ancak aynı zamanda karaciğeri ve gastrointestinal sistemi de etkiler.
    Uranyumun tamamen kararlı izotopları yoktur. En uzun yaşam süresi uranyum-238'de görülmektedir. Uranyum-238'in yarı bozunması 4,4 milyar yılda gerçekleşir. Uranyum-235'in yarı bozunması bir milyar yıldan biraz daha kısa bir sürede gerçekleşir - 0,7 milyar yıl. Uranyum-238, doğal uranyumun toplam hacminin %99'undan fazlasını kaplar. Muazzam yarı ömrü nedeniyle bu metalin radyoaktivitesi yüksek değildir; örneğin alfa parçacıkları insan derisinin stratum korneumuna nüfuz edemez. Bir dizi çalışmanın ardından bilim adamları, radyasyonun ana kaynağının uranyumun kendisi değil, ürettiği radon gazı ve nefes alma sırasında insan vücuduna giren bozunma ürünleri olduğunu buldular.

    radyoaktif uranyum, radyoaktivite, radyoaktif bozunma

    İzotoplar ve uranyum üretimi

    Doğal uranyum üç izotopun karışımından oluşur: 238U - %99,2739 (yarı ömür T 1/2 = 4,468×109 yıl), 235U - %0,7024 ( T 1/2 = 7,038×108 yıl) ve 234U - %0,0057 ( T 1/2 = 2,455×105 yıl). İkinci izotop birincil değil radyojeniktir; radyoaktif 238U serisinin bir parçasıdır.

    Doğal uranyumun radyoaktivitesi temel olarak 238U ve 234U izotoplarından kaynaklanmaktadır; denge durumunda bunların spesifik aktiviteleri eşittir. 235U izotopunun doğal uranyumdaki spesifik aktivitesi, 238U'nun aktivitesinden 21 kat daha azdır.

    Uranyumun kütle numaraları 227'den 240'a kadar bilinen 11 yapay radyoaktif izotopu vardır. Bunlardan en uzun ömürlü olanı 233U'dur ( T 1/2 = 1,62×105 yıl) toryum nötronları ile ışınlama yoluyla elde edilir ve termal nötronlar tarafından kendiliğinden fisyon yapma yeteneğine sahiptir.

    Uranyum izotopları 238U ve 235U, iki radyoaktif serinin atalarıdır. Bu serinin son elemanları kurşun izotopları 206Pb ve 207Pb'dir.

    Doğal koşullar altında en yaygın izotoplar 234U: 235U: 238U = 0,0054: 0,711: 99,283'tür. Doğal uranyumun radyoaktivitesinin yarısı 234U izotopundan kaynaklanmaktadır. 234U izotopu, 238U'nun bozunması nedeniyle oluşur. Son ikisi, diğer izotop çiftlerinden farklı olarak ve uranyumun yüksek göç kabiliyetine bakılmaksızın, U238/U235 = 137,88 oranındaki coğrafi sabitlik ile karakterize edilir. Bu oranın büyüklüğü uranyumun yaşına bağlıdır. Çok sayıda saha ölçümü hafif dalgalanmaları gösterdi. Yani rulolarda bu oranın standarda göre değeri 0,9959 - 1,0042, tuzlarda - 0,996 - 1,005 aralığında değişmektedir. Uranyum içeren minerallerde (zift, uranyum siyahı, sirtolit, nadir toprak cevherleri) bu oranın değeri 137,30 ile 138,51 arasında; Üstelik UIV ve UVI formları arasındaki fark da belirlenmemiştir; sfende - 138.4. Bazı göktaşlarında 235U izotopunun eksikliği tespit edildi. Karasal koşullardaki en düşük konsantrasyonu, 1972 yılında Fransız araştırmacı Bujigues tarafından Afrika'nın Oklo kasabasında bulundu (Gabon'daki yatak). Böylece normal uranyum %0,7025 uranyum 235U içerirken Oklo'da bu oran %0,557'ye düşürülür. Bu, Los Angeles'taki California Üniversitesi'nden George W. Wetherill, Chicago Üniversitesi'nden Mark G. Inghram ve üniversiteden kimyager Paul K. Kuroda tarafından tahmin edilen, izotop yanmasına yol açan doğal bir nükleer reaktör hipotezini doğruladı. Süreci 1956'da anlatan Arkansas'lı Dr. Ayrıca aynı bölgelerde doğal nükleer reaktörler de bulundu: Okelobondo, Bangombe, vb. Şu anda yaklaşık 17 doğal nükleer reaktör bilinmektedir.

    Fiş

    Uranyum üretiminin ilk aşaması konsantrasyondur. Kaya ezilip suyla karıştırılır. Ağır süspansiyon bileşenleri daha hızlı yerleşir. Kaya birincil uranyum mineralleri içeriyorsa hızla çökerler: bunlar ağır minerallerdir. İkincil uranyum mineralleri daha hafiftir, bu durumda ağır atık kaya daha erken çöker. (Ancak her zaman tam anlamıyla boş değildir; uranyum da dahil olmak üzere pek çok faydalı element içerebilir).

    Bir sonraki aşama konsantrelerin liçlenmesi, uranyumun çözeltiye aktarılmasıdır. Asit ve alkali liç kullanılır. Birincisi daha ucuzdur çünkü uranyumun çıkarılmasında sülfürik asit kullanılır. Ancak uranyum gibi ham maddede ise katran uranyum dört değerlikli bir durumdaysa, bu yöntem uygulanamaz: dört değerlikli uranyum, sülfürik asitte pratik olarak çözünmez. Bu durumda, ya alkali liç işlemine başvurmanız ya da uranyumu altı değerlikli duruma önceden oksitlemeniz gerekir.

    Asit liçi, uranyum konsantresinin sülfürik asitle reaksiyona giren dolomit veya manyezit içerdiği durumlarda da kullanılmaz.

    Bu durumlarda kostik soda (sodyum hidroksit) kullanın.

    Cevherlerden uranyum liçi sorunu oksijen üfleme ile çözülmektedir. 150 °C'ye ısıtılan uranyum cevheri ve sülfit minerallerinden oluşan bir karışıma bir oksijen akışı sağlanır. Bu durumda uranyumu yıkayan kükürt minerallerinden sülfürik asit oluşur.

    Bir sonraki aşamada uranyumun elde edilen çözeltiden seçici olarak izole edilmesi gerekir. Modern yöntemler (ekstraksiyon ve iyon değişimi) bu sorunu çözebilir.

    Çözelti yalnızca uranyumu değil aynı zamanda diğer katyonları da içerir. Bunlardan bazıları, belirli koşullar altında uranyumla aynı şekilde davranır: aynı organik çözücülerle çıkarılır, aynı iyon değiştirme reçineleri üzerinde biriktirilir ve aynı koşullar altında çöker. Bu nedenle, uranyumun seçici olarak izole edilmesi için, her aşamada bir veya diğer istenmeyen yoldaştan kurtulmak amacıyla birçok redoks reaksiyonunun kullanılması gerekir. Modern iyon değiştirme reçinelerinde uranyum çok seçici bir şekilde salınır.

    Yöntemler iyon değişimi ve ekstraksiyon Ayrıca iyidirler çünkü uranyumun zayıf çözeltilerden tamamen çıkarılmasına izin verirler (uranyum içeriği litre başına gramın onda biri kadardır).

    Bu işlemlerden sonra uranyum katı hale - oksitlerden birine veya UF4 tetraflorüre dönüştürülür. Ancak bu uranyumun hala büyük bir termal nötron yakalama kesiti olan bor, kadmiyum, hafniyum gibi yabancı maddelerden arındırılması gerekiyor. Nihai üründeki içerikleri yüzde yüz binde ve milyonda birini geçmemelidir. Bu safsızlıkları gidermek için ticari olarak saf bir uranyum bileşiği nitrik asit içinde çözülür. Bu durumda, tribütil fosfat ve diğer bazı maddelerle ekstraksiyon sırasında gerekli standartlara göre daha da saflaştırılan uranil nitrat UO2(NO3)2 oluşur. Daha sonra bu madde kristalleştirilir (veya peroksit UO4 2H2O çökeltilir) ve dikkatlice kalsine edilir. Bu işlem sonucunda hidrojen ile UO2'ye indirgenen uranyum trioksit UO3 oluşur.

    Uranyum dioksit UO2, UF4 tetraflorür üretmek için 430 ila 600 °C arasındaki sıcaklıklarda kuru hidrojen florüre maruz bırakılır. Uranyum metali bu bileşikten kalsiyum veya magnezyum kullanılarak indirgenir.

    Seyreltilmiş uranyum

    Doğal uranyumdan 235U ve 234U çıkarıldıktan sonra geriye kalan malzemeye (uranyum-238), 235 izotopu tükenmiş olduğundan "tükenmiş uranyum" adı verilmektedir. Bazı tahminlere göre Amerika Birleşik Devletleri yaklaşık 560.000 ton tükenmiş uranyum heksaflorür (UF6) depolamaktadır.

    Seyreltilmiş uranyum, esas olarak 234U'nun çıkarılmasından dolayı doğal uranyumun yarısı kadar radyoaktiftir. Uranyumun birincil kullanımı enerji üretimi olduğundan, tükenmiş uranyum, ekonomik değeri düşük, az kullanımlı bir üründür.

    Kullanımı esas olarak uranyumun yüksek yoğunluğu ve nispeten düşük maliyeti ile ilişkilidir. Seyreltilmiş uranyum, radyasyondan korunmak için (ironik bir şekilde) ve uçak kontrol yüzeyleri gibi havacılık uygulamalarında balast olarak kullanılıyor. Her bir Boeing 747 uçağı, bu amaçlara yönelik olarak 1.500 kg seyreltilmiş uranyum içerir. Bu malzeme aynı zamanda yüksek hızlı jiroskop rotorlarında, büyük volanlarda, uzay araçları ve yarış yatlarında balast olarak ve petrol kuyuları açılırken de kullanılıyor.

    Fizyolojik etki

    Bitki, hayvan ve insan dokularında mikro miktarlarda (%10−5-10−8) bulunur. Bazı mantarlar ve algler tarafından büyük ölçüde birikir. Uranyum bileşikleri gastrointestinal sistemde (yaklaşık% 1), akciğerlerde -% 50 oranında emilir. Vücuttaki ana depolar: dalak, böbrekler, iskelet, karaciğer, akciğerler ve bronkopulmoner lenf düğümleri. İnsan ve hayvanların organ ve dokularındaki içerik 10−7 g'ı geçmez.

    Uranyum ve bileşikleri zehirlidir. Uranyumun aerosolleri ve bileşikleri özellikle tehlikelidir. Suda çözünebilen uranyum bileşiklerinin aerosolleri için havadaki MPC 0,015 mg/m³, çözünmeyen uranyum formları için MPC 0,075 mg/m³'tür. Uranyum vücuda girdiğinde genel bir hücresel zehir olarak tüm organları etkiler. Uranyum, diğer birçok ağır metal gibi, proteinlere, özellikle de amino asitlerin sülfit gruplarına neredeyse geri döndürülemez şekilde bağlanarak onların işlevlerini bozar. Uranyumun moleküler etki mekanizması, enzim aktivitesini baskılama yeteneği ile ilişkilidir. Böbrekler öncelikle etkilenir (idrarda protein ve şeker görülür, oligüri). Kronik zehirlenme ile hematopoez ve sinir sistemi bozuklukları mümkündür.

    Dünyada uranyum madenciliği

    Dünya uranyum üretiminin %94'ünü 10 ülke sağlıyor

    OECD Uranyum Kırmızı Kitabına göre 2005 yılında 41.250 ton uranyum çıkarıldı (2003'te 35.492 ton). OECD verilerine göre dünyada faaliyet gösteren ve yılda 67 bin ton uranyum tüketen 440 ticari reaktör bulunuyor. Bu, üretiminin tüketiminin yalnızca %60'ını sağladığı anlamına gelir (geri kalanı eski nükleer savaş başlıklarından elde edilir). 2005-2006 yılları için ülkeye göre U içeriğine göre ton cinsinden üretim. (bkz. tablo No. 13, Ek A).

    Rusya'da üretim

    SSCB'de ana uranyum cevheri bölgeleri Ukrayna (Zheltorechenskoye, Pervomaiskoye yatakları vb.), Kazakistan (Kuzey - Balkashin cevher sahası vb.; Güney - Kyzylsay cevher sahası vb.; Vostochny; hepsi ağırlıklı olarak Rusya'ya aittir) idi. volkanik-hidrotermal tip); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoe, vb.); Orta Asya'da, esas olarak Özbekistan'da bulunan ve siyah şeyllerdeki cevherleşmenin merkezi Uçkuduk şehrindedir. Çok sayıda küçük cevher oluşumu ve tezahürü vardır. Rusya'da Transbaikalia ana uranyum cevheri bölgesi olmaya devam ediyor. Rus uranyumunun yaklaşık %93'ü Chita bölgesindeki (Krasnokamensk şehri yakınında) yataktan çıkarılıyor. Madencilik, OJSC Atomredmetzoloto'nun (Uranyum Holding) bir parçası olan Priargunskoye Üretim Madencilik ve Kimya Birliği (PPMCU) tarafından şaft yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmektedir.

    Geriye kalan %7'lik kısım JSC Dalur (Kurgan bölgesi) ve JSC Khiagda (Buryatia) tarafından yeraltı liçi ile elde edilmektedir.

    Ortaya çıkan cevherler ve uranyum konsantresi Chepetsk Mekanik Fabrikasında işleniyor.

    Kazakistan'da üretim

    Dünya uranyum rezervlerinin yaklaşık beşte biri Kazakistan'da yoğunlaşmıştır (%21 ve dünyada 2. sırada). Toplam uranyum kaynakları yaklaşık 1,5 milyon tondur ve bunun yaklaşık 1,1 milyon tonu yerinde liç yoluyla çıkarılabilir.

    2009 yılında Kazakistan uranyum üretiminde dünyada birinci sırada yer aldı (13.500 ton çıkarıldı).

    Ukrayna'da üretim

    Ana işletme, Zhovti Vody şehrinde bulunan Doğu Madencilik ve İşleme Tesisidir.

    Başvuru

    Uranyum-238 birincil bölünebilir malzeme olarak kullanılamasa da fisyon için gerekli olan yüksek enerjili nötronlardan dolayı nükleer endüstride önemli bir yere sahiptir.

    Yüksek yoğunluğa ve atom ağırlığına sahip olan U-238, füzyon ve fisyon cihazlarında reflektör yük kabukları yapımına uygundur. Hızlı nötronlar tarafından parçalanması gerçeği, yükün enerji çıkışını arttırır: dolaylı olarak, yansıyan nötronların çoğalması yoluyla; doğrudan kabuk çekirdeklerinin hızlı nötronlar tarafından bölünmesi sırasında (füzyon sırasında). Fisyon tarafından üretilen nötronların yaklaşık %40'ı ve füzyon nötronlarının tamamı, U-238'i fisyona uğratmak için yeterli enerjiye sahiptir.

    U-238'in kendiliğinden fisyon hızı, U-235'ten 35 kat daha yüksektir; 5,51 fisyon/s*kg. Bu, top bombalarında reflektör şarjı için mermi olarak kullanılmasını imkansız hale getiriyor çünkü uygun kütlesi (200-300 kg) çok yüksek bir nötron arka planı oluşturacaktır.

    Saf U-238'in spesifik radyoaktivitesi 0,333 mikroküri/g'dir.

    Bu uranyum izotopunun önemli bir uygulaması plütonyum-239'un üretimidir. Plütonyum, U-238 atomunun bir nötronu yakalamasından sonra başlayan çeşitli reaksiyonlarla oluşur. 235. izotopta doğal veya kısmen zenginleştirilmiş uranyum içeren herhangi bir reaktör yakıtı, yakıt döngüsünün bitiminden sonra belirli bir oranda plütonyum içerir.

    Uranyum-238'in bozunma zinciri

    İzotop uranyum 238'dir; doğal uranyumun %99'undan fazlasında bulunur. Bu izotop aynı zamanda en kararlı olanıdır; çekirdeği termal nötronlar tarafından bölünemez. 238U'yu bölmek için bir nötronun 1,4 MeV'lik ek kinetik enerjiye ihtiyacı vardır. Saf uranyum-238'den yapılmış bir nükleer reaktör hiçbir koşulda çalışmayacaktır.

    Çekirdeğindeki proton ve nötronların bağ kuvvetleri tarafından zar zor bir arada tutulduğu bir uranyum-238 atomu. Zaman zaman dört parçacıktan oluşan kompakt bir grup ondan dışarı fırlar: iki proton ve iki nötron (α parçacığı). Uranyum-238 böylece çekirdeği 90 proton ve 144 nötron içeren toryum-234'e dönüşür. Ancak toryum-234 de kararsızdır. Ancak dönüşümü önceki durumdan farklı şekilde gerçekleşir: Nötronlarından biri protona dönüşür ve toryum-234, çekirdeği 91 proton ve 143 nötron içeren protaktinyum-234'e dönüşür. Çekirdekte meydana gelen bu başkalaşım, yörüngelerinde hareket eden elektronları da etkiler: içlerinden biri eşleşmez hale gelir ve atomun dışına uçar. Protaktinyum çok kararsızdır ve dönüşmesi çok az zaman alır. Bunu radyasyonun eşlik ettiği diğer dönüşümler takip eder ve bu zincirin tamamı sonuçta stabil bir kurşun nüklid ile sona erer (bkz. Şekil No. 7, Ek B).

    Nükleer enerji için en önemli durum, uranyumun en yaygın izotopu olan 238U'nun aynı zamanda potansiyel bir nükleer yakıt kaynağı olmasıdır. Hem Szilard hem de Fermi, nötronların uranyum tarafından emilmesinin yeni elementlerin oluşumuna yol açacağını varsaymakta haklıydı.

    Uranyum izotopları

    Gerçekten de, termal bir nötronla çarpıştığında uranyum-238 fisyona uğramaz; bunun yerine çekirdek, nötronu emer. Ortalama 23,5 dakikada çekirdekteki nötronlardan biri protona dönüşür (elektron emisyonu ile β bozunma reaksiyonu) ve uranyum-239 çekirdeği neptunyum-239 çekirdeğine (239Np) dönüşür. 2,4 gün sonra ikinci β bozunması meydana gelir ve plütonyum-239 (239Pu) oluşur.

    Bir nükleer reaktörde nötronların sıralı olarak emilmesi sonucunda plütonyumdan bile daha ağır elementler üretilebilmektedir.

    Doğal minerallerde ve uranyum cevherinde yalnızca eser miktarda 239Pu, 244Pu ve 237Np bulundu, dolayısıyla uranyum ötesi elementler (uranyumdan daha ağır) doğal ortamda pratikte hiçbir zaman bulunmaz.

    Doğada bulunan uranyum izotopları, α bozunması ve kendiliğinden fisyona göre tamamen kararlı değildir, ancak çok yavaş bozunur: yarı ömür uranyum-238 4,5 milyar yıl, uranyum-235 ise 710 milyon yıldır. Nükleer reaksiyonların düşük frekansı nedeniyle, bu tür uzun ömürlü izotoplar tehlikeli radyasyon kaynakları değildir. Doğal uranyum külçesi sağlığa zarar vermeden elinizde tutulabilir. Onun özel aktivite 0,67 mCi/kg'a eşittir (Ci – curie, saniyede 3,7 * 1010 bozunmaya eşit ekstra sistemik aktivite birimi).

    Alma - uranyum

    Sayfa 1

    Gazete, yerli kömürün külünden uranyum üretiminin çözülmüş bir sorun olarak değerlendirilebileceğini yazdı. Bazı kömürlerden çıkan 1 ton kül, 6 bin ton kömüre eşdeğer atom enerjisi içermektedir.

    Uranyum, altın elde etmek; uranyum fisyon ürünlerinin ayrılması; demir dışı metallerin ve nadir toprak elementlerinin elde edilmesi.

    Uranyum ve toryum üretimi, cevher hammaddelerinin karmaşık entegre işlenmesinden önce gelir.

    Uranyum üretmek için katı UF4, kalsiyum veya magnezyum ile indirgenir.

    Uranyum, toryum ve diğer metallerin üretiminde ve organik sentezlerde kullanılır.

    Reaksiyon karışımında ideal olarak söndürülmüş uranyumun üretimi için enerji tüketimi metal atomu başına 71 eV'dir.

    Uranyumun ana kaynağı, mineral uraninit ve çeşitleridir - reçine blende, uranyum mikaları, zift, uranyum siyahı. Uranyum ve bileşiklerinin üretimi için büyük önem taşıyan uranyum-vanadyum, uranyum-fosfor, uranyum-arsenik asit kalsiyum, bakır, baryum tuzları, uranyum mikalarıdır.

    Son yıllarda uranyum elde etmek için yeraltı liçi ve ardından çözeltilerin saflaştırılması kullanıldı. Yeraltı liçi için sülfürik asit ve karbonat çözeltileri kullanılır.

    Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir diğer önemli potansiyel uranyum kaynağı Tennessee, Kentucky, Indiana, Illinois ve Ohio eyaletlerinde bulunan şisttir.

    Uranyum tetraflorür üretmek için, hidrojen florürün kompakt metalik uranyum ile hidrojen atmosferinde 250 ° C'den başlayarak reaksiyonu dahil olmak üzere birçok başka yöntem vardır.

    Uranyum üretimi için pota fırınlarını hesaplamak için pratikte hiçbir yöntem yoktur. Bunları tasarlarken, yalnızca reaksiyon tarafından salınan ve çevredeki alana kaybedilen ısı miktarı ve ayrıca (magnezyum-termal indirgeme durumunda) kullanılarak sağlanması gereken ısı miktarı gibi faktörler dikkate alınabilir. harici ısıtıcılar.

    Japonya, fosfatlı gübre üretiminde kullanılan fosforik asit çözeltisinden uranyum üretmek için yeni bir teknoloji geliştirdi. Japonya'nın gübre üretimi için hammadde olarak ithal ettiği yıllık 3-4 milyon ton fosfattan uranyumun çıkarılmasına yönelik tesis kurulmadan önce pilot tesis kurulması planlanıyor.

    Uranyum elde etme sürecinin burada anlatıldığı kadar basit olmadığını vurgulamak gerekir. Tüm işlemlerin özel malzemelerden yapılmış karmaşık ekipmanlarda gerçekleştirildiği unutulmamalıdır. Bu durumda çok hassas bir reaktif dozajına uyulmalı ve gerekli sıcaklık korunmalıdır. Uranyum üretim süreci, kimyasal olarak saf maddeler olarak adlandırılan maddelerden daha saf olması gereken büyük miktarlarda son derece saf reaktifler gerektirir.

    Sayfalar:      1    2    3    4