Uran qayerdan kelgan? Katta ehtimol bilan, u o'ta yangi yulduz portlashlari paytida paydo bo'ladi. Gap shundaki, temirdan og'irroq elementlarning nukleosintezi uchun neytronlarning kuchli oqimi bo'lishi kerak, bu o'ta yangi yulduz portlashi paytida sodir bo'ladi. Aftidan, u yaratgan yangi yulduz tizimlari bulutidan kondensatsiyalanish paytida protoplanetar bulutda to'plangan va juda og'ir bo'lgan uran sayyoralar tubiga cho'kishi kerak edi. Ammo bu unday emas. Uran radioaktiv element bo'lib, parchalanganda issiqlik chiqaradi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, agar uran sayyoramizning butun qalinligi bo'ylab bir tekis taqsimlangan bo'lsa, hech bo'lmaganda sirtdagi kabi bir xil konsentratsiyada bo'lsa, u juda ko'p issiqlik chiqaradi. Bundan tashqari, uran iste'mol qilinganda uning oqimi zaiflashishi kerak. Bu kabi hech narsa kuzatilmaganligi sababli, geologlarning fikricha, uranning kamida uchdan bir qismi va ehtimol uning barchasi 2,5∙10-4% ni tashkil etadigan er qobig'ida to'plangan. Nima uchun bu sodir bo'lganligi muhokama qilinmaydi.

Uran qayerda qazib olinadi? Yerda uran unchalik kam emas - u ko'pligi bo'yicha 38-o'rinda. Va bu elementning ko'p qismi cho'kindi jinslarda - karbonli slanetslar va fosforitlarda uchraydi: mos ravishda 8∙10 –3 va 2,5∙10 –2% gacha. Umuman olganda, er qobig'ida 10 14 tonna uran mavjud, ammo asosiy muammo shundaki, u juda tarqoq va kuchli konlarni hosil qilmaydi. 15 ga yaqin uran minerallari sanoat ahamiyatiga ega. Bu uran qatroni - uning asosini tetravalent uran oksidi, uran slyuda - turli xil silikatlar, fosfatlar va olti valentli uran asosidagi vanadiy yoki titan bilan murakkabroq birikmalar tashkil qiladi.

Bekkerelning nurlari nima? Volfgang Rentgen rentgen nurlarini kashf etgandan so'ng, frantsuz fizigi Antuan-Anri Bekkerel quyosh nurlari ta'sirida yuzaga keladigan uran tuzlarining porlashi bilan qiziqdi. Bu yerda ham rentgen nurlari bor-yo‘qligini tushunmoqchi edi. Haqiqatan ham, ular hozir edi - tuz qora qog'oz orqali fotografik plastinkani yoritib yubordi. Tajribalarning birida esa tuz yoritilmagan, ammo fotografik plastinka hali ham qoraygan. Tuz va fotografik plastinka orasiga metall ob'ekt qo'yilganda, uning ostidagi qorayish kamroq edi. Shuning uchun uranning yorug'lik bilan qo'zg'alishi tufayli yangi nurlar paydo bo'lmagan va metalldan qisman o'tmagan. Ular dastlab "Bekkerel nurlari" deb nomlangan. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, bular asosan beta nurlarining ozgina qo'shilishi bilan alfa nurlaridir: haqiqat shundaki, uranning asosiy izotoplari parchalanish paytida alfa zarrachasini chiqaradi va qiz mahsulotlar ham beta-parchalanishni boshdan kechiradi.

Uran qanchalik radioaktiv? Uranning barqaror izotoplari yo'q, ularning barchasi radioaktivdir. Eng uzoq umr ko'rgan uran-238, yarimparchalanish davri 4,4 milliard yil. Keyingi o'rinda uran-235 - 0,7 milliard yil. Ularning ikkalasi ham alfa parchalanishiga uchraydi va toriyning tegishli izotoplariga aylanadi. Uran-238 barcha tabiiy uranning 99% dan ortig'ini tashkil qiladi. Ulkan yarimparchalanish davri tufayli bu elementning radioaktivligi past va bundan tashqari, alfa zarralari inson tanasi yuzasidagi shox pardaga kira olmaydi. Aytishlaricha, uran bilan ishlagandan keyin I.V.Kurchatov shunchaki ro‘molcha bilan qo‘llarini artib qo‘ygan va radioaktivlik bilan bog‘liq kasalliklardan aziyat chekmagan.

Tadqiqotchilar bir necha bor uran konlari va qayta ishlash zavodlari ishchilarining kasalliklari statistikasiga murojaat qilishgan. Masalan, Kanada va amerikalik mutaxassislarning yaqinda Kanadaning Saskachevan provinsiyasidagi Eldorado konida 1950-1999 yillardagi 17 mingdan ortiq ishchilarining sog'lig'i haqidagi ma'lumotlarini tahlil qilgan maqolasi ( Atrof-muhit tadqiqotlari, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Ular radiatsiya qon hujayralarining tez ko'payishiga eng kuchli ta'sir ko'rsatishi va saratonning tegishli turlariga olib kelishidan kelib chiqdi. Statistik ma'lumotlar shuni ko'rsatdiki, konda ishchilar o'rtacha Kanada aholisiga qaraganda turli xil qon saratoni bilan kasallanish darajasi pastroq. Bunda nurlanishning asosiy manbai uranning o‘zi emas, balki u hosil qilgan gazsimon radon va uning parchalanish mahsulotlari bo‘lib, o‘pka orqali organizmga kirishi mumkin.

Nima uchun uran zararli?? U, boshqa og'ir metallar kabi, juda zaharli va buyrak va jigar etishmovchiligiga olib kelishi mumkin. Boshqa tomondan, uran dispers element bo'lib, muqarrar ravishda suvda, tuproqda mavjud bo'lib, oziq-ovqat zanjirida to'planib, inson tanasiga kiradi. Evolyutsiya jarayonida tirik mavjudotlar uranni tabiiy konsentratsiyalarda zararsizlantirishni o'rgangan deb taxmin qilish oqilona. Uran suvdagi eng xavfli hisoblanadi, shuning uchun JSST chegara qo'ydi: dastlab u 15 mkg/l edi, ammo 2011 yilda standart 30 mkg/g ga oshirildi. Qoida tariqasida, suvda uran ancha kam: AQShda o'rtacha 6,7 ​​mkg/l, Xitoy va Frantsiyada - 2,2 mkg/l. Ammo kuchli og'ishlar ham mavjud. Shunday qilib, Kaliforniyaning ba'zi hududlarida bu standartdan yuz baravar ko'p - 2,5 mg / l, Janubiy Finlyandiyada esa 7,8 mg / l ga etadi. Tadqiqotchilar uranning hayvonlarga ta'sirini o'rganish orqali JSST standarti juda qattiq yoki yo'qligini tushunishga harakat qilmoqda. Bu oddiy ish ( BioMed Research International, 2014 yil, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). Frantsuz olimlari kalamushlarni to'qqiz oy davomida kamaygan uran qo'shimchalari bilan, nisbatan yuqori konsentratsiyalarda esa 0,2 dan 120 mg/l gacha bo'lgan suv bilan oziqlantirishdi. Pastroq qiymat kon yaqinidagi suv, yuqori qiymat esa hech qanday joyda topilmaydi - Finlyandiyada o'lchangan uranning maksimal kontsentratsiyasi 20 mg / l. Mualliflarni hayratda qoldirgan holda - maqola shunday deb nomlanadi: "Uranning fiziologik tizimlarga sezilarli ta'sirining kutilmagan tarzda yo'qligi ..." - uran kalamushlarning sog'lig'iga deyarli ta'sir qilmadi. Hayvonlar yaxshi ovqatlanishdi, to'g'ri vazn olishdi, kasallikdan shikoyat qilmadilar va saraton kasalligidan o'lmadilar. Uran, birinchi navbatda, buyraklar va suyaklarda va jigarda yuz baravar kamroq miqdorda to'plangan va uning to'planishi kutilayotgan suv tarkibiga bog'liq edi. Biroq, bu buyrak etishmovchiligiga yoki hatto yallig'lanishning molekulyar belgilarining sezilarli ko'rinishiga olib kelmadi. Mualliflar JSSTning qat'iy ko'rsatmalarini qayta ko'rib chiqishni boshlashni taklif qilishdi. Biroq, bitta ogohlantirish bor: miyaga ta'siri. Sichqonlarning miyasida jigarga qaraganda kamroq uran bor edi, lekin uning miqdori suvdagi miqdorga bog'liq emas edi. Ammo uran miyaning antioksidant tizimining ishiga ta'sir qildi: dozadan qat'i nazar, katalaza faolligi 20% ga, glutation peroksidaza 68-90% ga oshdi va superoksid dismutaza faolligi 50% ga kamaydi. Bu shuni anglatadiki, uran miyada oksidlovchi stressni aniq keltirib chiqardi va organizm bunga javob berdi. Bu ta'sir - uranning miyaga kuchli ta'siri, aytmoqchi, unda, shuningdek, jinsiy a'zolarda to'planmagan - ilgari sezilgan. Bundan tashqari, Nebraska universiteti tadqiqotchilari kalamushlarni olti oy davomida oziqlantirishgan 75-150 mg/l konsentratsiyali uranli suv ( Neyrotoksikologiya va teratologiya, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), dalaga qo'yib yuborilgan hayvonlarning, asosan erkaklarning xatti-harakatlariga ta'sir ko'rsatdi: ular chiziqlarni kesib o'tdilar, orqa oyoqlarida turishdi va mo'ynalarini nazorat qilishdan farqli ravishda o'rashdi. Uran hayvonlarda xotira buzilishiga ham olib kelishi haqida dalillar mavjud. Xulq-atvordagi o'zgarishlar miyadagi lipid oksidlanish darajasi bilan bog'liq edi. Ma’lum bo‘lishicha, uran suvi kalamushlarni sog‘lom, aksincha, ahmoq qilib qo‘ygan. Ushbu ma'lumotlar biz uchun Fors ko'rfazi urushi sindromini tahlil qilishda foydali bo'ladi.

Uran slanets gazini qazib olish joylarini ifloslantiradimi? Bu gaz o'z ichiga olgan jinslarda qancha uran borligiga va ular bilan qanday bog'liqligiga bog'liq. Misol uchun, Buffalo universiteti dotsenti Treysi Bank Nyu-Yorkning g'arbiy qismidan Pensilvaniya va Ogayo shtati orqali G'arbiy Virjiniyagacha cho'zilgan Marsellus Shaleni o'rgandi. Ma'lum bo'lishicha, uran kimyoviy jihatdan aniq uglevodorodlar manbai bilan bog'liq (uning tarkibiga bog'liq uglerodli slanetslar eng yuqori uranga ega ekanligini unutmang). Tajribalar shuni ko'rsatdiki, sindirish paytida ishlatiladigan eritma uranni mukammal eritadi. “Bu suvlardagi uran yer yuzasiga yetib borsa, u atrofdagi hududning ifloslanishiga olib kelishi mumkin. Bu radiatsiyaviy xavf tug'dirmaydi, lekin uran zaharli elementdir”, - deydi Treysi Bank universitetning 2010 yil 25 oktyabrdagi press-relizida. Slanets gazini qazib olish jarayonida atrof-muhitning uran yoki toriy bilan ifloslanish xavfi haqida hali batafsil maqolalar tayyorlanmagan.

Uran nima uchun kerak? Ilgari u keramika va rangli shisha tayyorlash uchun pigment sifatida ishlatilgan. Endi uran yadroviy energiya va atom qurolining asosidir. Bunday holda, uning noyob xususiyati - yadroning bo'linish qobiliyatidan foydalaniladi.

Yadro bo'linishi nima? Yadroning ikkita teng bo'lmagan katta bo'laklarga bo'linishi. Aynan shu xususiyat tufayli neytron nurlanishi ta’sirida nukleosintez jarayonida urandan og‘irroq yadrolar juda qiyinchilik bilan hosil bo‘ladi. Hodisaning mohiyati quyidagicha. Agar yadrodagi neytronlar va protonlar sonining nisbati optimal bo'lmasa, u beqaror bo'ladi. Odatda, bunday yadro alfa zarracha - ikkita proton va ikkita neytron yoki beta zarracha - pozitron chiqaradi, bu neytronlardan birining protonga aylanishi bilan birga keladi. Birinchi holda, davriy jadvalning elementi olinadi, ikkita katak orqaga, ikkinchisida - bir hujayra oldinga joylashtiriladi. Biroq, alfa va beta zarralarini chiqarishdan tashqari, uran yadrosi bo'linishga qodir - davriy tizimning o'rtasida joylashgan ikkita elementning yadrolariga, masalan, bariy va kripton, yangi neytron olgan holda parchalanadi. Bu hodisa radioaktivlik kashf etilganidan ko'p o'tmay, fiziklar yangi kashf etilgan nurlanishni qo'llaridan kelgancha ta'sir qilganlarida aniqlandi. Voqealar ishtirokchisi Otto Frish bu haqda shunday yozadi (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). Beriliy nurlari - neytronlar kashf etilgandan so'ng, Enriko Fermi ular bilan uranni nurlantirdi, xususan, beta parchalanishini keltirib chiqardi - u undan keyingi, hozirgi neptuniy deb ataladigan 93-elementni olish uchun foydalanishga umid qildi. Aynan u nurlangan uranda radioaktivlikning yangi turini kashf etgan va uni transuran elementlarining paydo bo'lishi bilan bog'lagan. Shu bilan birga, berilliy manbai kerosin qatlami bilan qoplangan neytronlarning sekinlashishi bu induktsiyalangan radioaktivlikni oshirdi. Amerikalik radiokimyogar Aristide fon Grosse ushbu elementlardan biri protaktiniy ekanligini aytdi, ammo u noto'g'ri edi. Ammo o'sha paytda Vena universitetida ishlagan va 1917 yilda kashf etilgan protaktiniyni o'zining ijodkori deb hisoblagan Otto Xan qanday elementlar olinganligini aniqlashga qaror qildi. 1938 yil boshida Xan Liz Meytner bilan birgalikda eksperimental natijalarga asoslanib, radioaktiv elementlarning butun zanjirlari uran-238 neytronni yutuvchi yadrolari va uning asosiy elementlarining ko'p beta-parchalanishi natijasida hosil bo'lishini taklif qildi. Ko'p o'tmay, Lise Meitner Avstriyaning Anshlyussidan keyin natsistlarning qatag'on qilinishidan qo'rqib, Shvetsiyaga qochishga majbur bo'ldi. Xan Frits Strassman bilan tajribalarini davom ettirib, mahsulotlar orasida urandan hech qanday tarzda olinmaydigan 56-raqamli element borligini aniqladi: uranning alfa-parchalanishining barcha zanjirlari ancha og'irroq qo'rg'oshin bilan tugaydi. Tadqiqotchilar natijadan shunchalik hayratda qolishdiki, ular buni nashr etishmadi, ular faqat do'stlariga, xususan, Goteborgdagi Lise Meitnerga xat yozishdi. U erda, 1938 yil Rojdestvoda uning jiyani Otto Frish unga tashrif buyurdi va qishki shahar atrofida sayr qilib, - u chang'ida, xolasi piyoda - ular uran nurlanishi paytida bariyning paydo bo'lishi mumkinligini muhokama qilishdi. yadroviy parchalanish natijasi (Lise Meitner haqida ko'proq ma'lumot olish uchun qarang: “Kimyo va hayot”, 2013 yil, № 4). Kopengagenga qaytib, Frish Niels Borni Amerika Qo'shma Shtatlariga ketayotgan kemaning o'tish joyida ushlab oldi va unga bo'linish g'oyasi haqida gapirib berdi. Bor o'zini peshonasiga urib dedi: "Oh, biz qanday ahmoq edik! Biz buni avvalroq payqashimiz kerak edi”. 1939 yil yanvar oyida Frish va Meytner neytronlar ta'sirida uran yadrolarining bo'linishi haqida maqola chop etdilar. Bu vaqtga kelib, Otto Frish allaqachon nazorat tajribasini, shuningdek, Bordan xabar olgan ko'plab amerikalik guruhlarni o'tkazgan edi. Aytishlaricha, fiziklar 1939-yil 26-yanvarda Vashingtonda nazariy fizika bo‘yicha yillik konferensiyadagi ma’ruzasi paytida, g‘oyaning mohiyatini anglab yetganlaridayoq, laboratoriyalariga tarqala boshladilar. Bo'linish kashf etilgandan so'ng, Xan va Strassmann o'zlarining tajribalarini qayta ko'rib chiqdilar va xuddi o'z hamkasblari kabi, nurlangan uranning radioaktivligi transuranlar bilan emas, balki davriy tizimning o'rtasidan parchalanish paytida hosil bo'lgan radioaktiv elementlarning parchalanishi bilan bog'liqligini aniqladilar.

Uranda zanjir reaktsiyasi qanday sodir bo'ladi? Uran va toriy yadrolarining bo'linish ehtimoli eksperimental ravishda isbotlanganidan ko'p o'tmay (va Yerda boshqa bo'linadigan elementlar sezilarli darajada yo'q), Prinstonda ishlagan Nils Bor va Jon Uiler, shuningdek, ulardan mustaqil ravishda Sovet nazariyotchi fizigi Ya.I.Frenkel va nemislar Zigfrid Flugge va Gotfrid fon Drostelar yadro boʻlinish nazariyasini yaratdilar. Undan ikkita mexanizm kelib chiqdi. Ulardan biri tez neytronlarning yutilish chegarasi bilan bog'liq. Unga ko'ra, bo'linishni boshlash uchun neytron juda yuqori energiyaga ega bo'lishi kerak, asosiy izotoplar - uran-238 va toriy-232 yadrolari uchun 1 MeV dan ortiq. Pastroq energiyalarda uran-238 tomonidan neytronlarning yutilishi rezonans xarakterga ega. Shunday qilib, energiyasi 25 eV bo'lgan neytron boshqa energiyalarga qaraganda minglab marta kattaroq bo'lgan tutilish ko'ndalang kesimiga ega. Bu holda hech qanday parchalanish bo'lmaydi: uran-238 uran-239 ga aylanadi, u 23,54 daqiqa yarimparchalanish davri bilan neptuniy-239 ga aylanadi, u 2,33 kunlik yarim umr bilan uzoq umr ko'radi. plutoniy-239. Toriy-232 uran-233 ga aylanadi.

Ikkinchi mexanizm - bu neytronning chegarasiz yutilishi, undan keyin uchinchi ko'proq yoki kamroq tarqalgan bo'linuvchi izotop - uran-235 (shuningdek, tabiatda uchramaydigan plutoniy-239 va uran-233): tomonidan Har qanday neytronni, hatto sekin, termal deb ataladigan, issiqlik harakatida ishtirok etuvchi molekulalar uchun energiya bilan - 0,025 eV ni yutish, bunday yadro bo'linadi. Va bu juda yaxshi: termal neytronlar tez, megaelektronvoltli neytronlarga qaraganda to'rt baravar yuqori kesishish maydoniga ega. Bu uran-235 ning butun yadro energetikasi tarixi uchun ahamiyati: aynan tabiiy uranda neytronlarning ko'payishini ta'minlaydi. Neytron bilan urilgandan so'ng, uran-235 yadrosi beqaror bo'lib qoladi va tezda ikkita teng bo'lmagan qismga bo'linadi. Yo'lda bir nechta (o'rtacha 2,75) yangi neytronlar chiqariladi. Agar ular bir xil uran yadrolariga tegsa, ular neytronlarning eksponent ravishda ko'payishiga olib keladi - zanjirli reaktsiya sodir bo'ladi, bu juda katta miqdordagi issiqlikning tez chiqishi tufayli portlashga olib keladi. Uran-238 ham, toriy-232 ham bunday ishlay olmaydi: bo'linish paytida neytronlar o'rtacha 1-3 MeV energiya bilan chiqariladi, ya'ni agar energiya chegarasi 1 MeV bo'lsa, bu energiyaning muhim qismidir. neytronlar, albatta, reaktsiyaga olib kela olmaydi va ko'payish bo'lmaydi. Bu shuni anglatadiki, bu izotoplarni unutish kerak va neytronlar uran-235 yadrolari bilan iloji boricha samarali o'zaro ta'sir qilishlari uchun issiqlik energiyasiga sekinlashishi kerak. Shu bilan birga, ularning uran-238 tomonidan rezonansli yutilishiga yo'l qo'yib bo'lmaydi: axir, tabiiy uranda bu izotop 99,3% dan bir oz kamroq va neytronlar uran-235 bilan emas, balki u bilan tez-tez to'qnashadi. Va moderator sifatida harakat qilib, neytronlarning ko'payishini doimiy darajada ushlab turish va portlashni oldini olish mumkin - zanjir reaktsiyasini nazorat qilish.

Ya.B.Zeldovich va Yu.B.Xaritonlar tomonidan 1939-yilning oʻsha taqdirli yilida oʻtkazilgan hisob-kitoblar shuni koʻrsatdiki, buning uchun ogʻir suv yoki grafit shaklidagi neytron moderatoridan foydalanish va tabiiy uranni uran bilan boyitish zarur. 235 kamida 1,83 marta. Keyin bu g'oya ularga sof xayoldek tuyuldi: "Shuni ta'kidlash kerakki, zanjirli portlashni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan juda katta miqdordagi uranni taxminan ikki baravar boyitish,<...>Bu juda mashaqqatli, amaliy imkonsiz ishdir”. Endi bu muammo hal qilindi va atom sanoatida elektr stansiyalari uchun uran-235 dan 3,5 foizgacha boyitilgan uran ommaviy ishlab chiqarilmoqda.

Spontan yadro parchalanishi nima? 1940 yilda G. N. Flerov va K. A. Petrjak uranning bo'linishi hech qanday tashqi ta'sirsiz o'z-o'zidan sodir bo'lishi mumkinligini aniqladilar, garchi yarimparchalanish davri oddiy alfa-parchalanishga qaraganda ancha uzoqroq. Bunday bo'linish natijasida neytronlar ham hosil bo'lganligi sababli, agar ularning reaktsiya zonasidan chiqib ketishiga yo'l qo'yilmasa, ular zanjir reaktsiyasining tashabbuskori bo'lib xizmat qiladi. Aynan shu hodisa yadro reaktorlarini yaratishda qo'llaniladi.

Nima uchun atom energiyasi kerak? Zeldovich va Xariton atom energiyasining iqtisodiy samarasini birinchilardan bo'lib hisoblaganlar (Uspekhi Fizicheskix Nauk, 1940, 23, 4). “...Hozirgi vaqtda uranda cheksiz tarmoqlanuvchi zanjirlar bilan yadro boʻlinish reaksiyasini amalga oshirish mumkinligi yoki mumkin emasligi toʻgʻrisida yakuniy xulosalar chiqarish hali ham mumkin emas. Agar bunday reaktsiya amalga oshirilishi mumkin bo'lsa, eksperimentatorning ixtiyorida bo'lgan juda ko'p energiyaga qaramay, reaktsiya tezligi uning silliq rivojlanishini ta'minlash uchun avtomatik ravishda o'rnatiladi. Bu holat reaktsiyaning energiya sarfi uchun juda qulaydir. Keling, uranning energiyadan foydalanish imkoniyatlarini tavsiflovchi ba'zi raqamlarni keltiramiz - garchi bu o'ldirilmagan ayiq terisining bo'linishi. Agar parchalanish jarayoni tez neytronlar bilan davom etsa, demak, reaktsiya uranning asosiy izotopini (U238) ushlaydi, keyin<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>uranning asosiy izotopidan olingan kaloriya narxi ko'mirdan taxminan 4000 baravar arzonroq bo'ladi (agar "yonish" va issiqlikni olib tashlash jarayonlari uranga qaraganda ancha qimmat bo'lmasa. ko'mir holatida). Sekin neytronlar holatida, "uran" kaloriyasining narxi (yuqoridagi raqamlarga asoslanib), U235 izotopining ko'pligi 0,007 ekanligini hisobga olgan holda, "ko'mir" kaloriyasidan atigi 30 baravar arzon bo'ladi, boshqa barcha narsalar tengdir."

Birinchi boshqariladigan zanjir reaktsiyasi 1942 yilda Chikago universitetida Enriko Fermi tomonidan amalga oshirildi va reaktor qo'lda boshqarildi - neytron oqimi o'zgarganda grafit tayoqchalarini ichkariga va tashqariga surish. Birinchi elektr stantsiyasi 1954 yilda Obninskda qurilgan. Energiya ishlab chiqarishdan tashqari, birinchi reaktorlar qurolli plutoniy ishlab chiqarish uchun ham ishlagan.

Atom elektr stansiyasi qanday ishlaydi? Hozirgi kunda ko'pchilik reaktorlar sekin neytronlarda ishlaydi. Metall, alyuminiy kabi qotishma yoki oksid ko'rinishidagi boyitilgan uran yonilg'i elementlari deb ataladigan uzun silindrlarga joylashtiriladi. Ular reaktorga ma'lum bir tarzda o'rnatiladi va ular orasiga zanjir reaktsiyasini boshqaruvchi moderator rodlari o'rnatiladi. Vaqt o'tishi bilan reaktor zaharlari yonilg'i elementida to'planadi - uranning parchalanish mahsulotlari, ular ham neytronlarni o'zlashtirishga qodir. Uran-235 konsentratsiyasi kritik darajadan pastga tushganda, element ishdan chiqariladi. Shu bilan birga, u kuchli radioaktivlikka ega bo'lgan ko'plab bo'linish qismlarini o'z ichiga oladi, bu yillar davomida pasayib, elementlarning uzoq vaqt davomida sezilarli darajada issiqlik chiqarishiga olib keladi. Ular sovutish havzalarida saqlanadi, keyin esa ko'miladi yoki qayta ishlanadi - yonmagan uran-235, ishlab chiqarilgan plutoniy (u atom bombalarini yaratish uchun ishlatilgan) va ishlatilishi mumkin bo'lgan boshqa izotoplarni olish uchun. Foydalanilmagan qismi qabristonlarga yuboriladi.

Tez reaktorlar yoki selektsion reaktorlarda elementlar atrofida uran-238 yoki toriy-232 dan yasalgan reflektorlar o'rnatiladi. Ular sekinlashadi va juda tez bo'lgan neytronlarni reaktsiya zonasiga qaytaradilar. Rezonans tezligiga sekinlashgan neytronlar bu izotoplarni o'zlashtiradi va mos ravishda plutoniy-239 yoki uran-233 ga aylanadi, ular atom elektr stantsiyasi uchun yoqilg'i bo'lib xizmat qiladi. Tez neytronlar uran-235 bilan yomon reaksiyaga kirishganligi sababli, uning konsentratsiyasi sezilarli darajada oshishi kerak, ammo bu kuchliroq neytron oqimi bilan to'lanadi. Seleksion reaktorlar yadro energetikasining kelajagi deb hisoblanishiga qaramay, ular iste'mol qilganidan ko'ra ko'proq yadro yoqilg'isini ishlab chiqaradi, tajribalar ularni boshqarish qiyinligini ko'rsatdi. Hozir dunyoda bitta shunday reaktor qoldi - Beloyarsk AESning to'rtinchi energoblokida.

Atom energiyasi qanday tanqid qilinadi? Agar biz avariyalar haqida gapirmasak, bugungi kunda atom energetikasi muxoliflarining argumentlarida asosiy nuqta uning samaradorligini hisoblashda stansiyani to'xtatgandan keyin va yoqilg'i bilan ishlashda atrof-muhitni muhofaza qilish xarajatlarini qo'shish taklifidir. Ikkala holatda ham radioaktiv chiqindilarni ishonchli utilizatsiya qilish bilan bog'liq qiyinchiliklar yuzaga keladi va bu xarajatlar davlat tomonidan qoplanadi. Agar siz ularni energiya narxiga o'tkazsangiz, uning iqtisodiy jozibadorligi yo'qoladi, degan fikr bor.

Atom energetikasi tarafdorlari orasida ham qarshilik mavjud. Uning vakillari uran-235 ning o'ziga xosligini ta'kidlaydilar, uning o'rnini bosmaydi, chunki termal neytronlar tomonidan parchalanadigan muqobil izotoplar - plutoniy-239 va uran-233 - ming yillik yarimparchalanish davri tufayli tabiatda topilmaydi. Va ular aniq uran-235 ning bo'linishi natijasida olinadi. Agar u tugasa, yadro zanjiri reaktsiyasi uchun ajoyib tabiiy neytron manbai yo'qoladi. Bunday isrofgarchilik natijasida insoniyat kelajakda zahiralari urandan bir necha barobar ko‘p bo‘lgan toriy-232 ni energiya aylanishiga jalb qilish imkoniyatidan mahrum bo‘ladi.

Nazariy jihatdan, zarracha tezlatgichlari megaelektronvolt energiyaga ega tez neytronlar oqimini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Ammo, agar biz, masalan, yadroviy dvigatelda sayyoralararo parvozlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda katta hajmli tezlatgich bilan sxemani amalga oshirish juda qiyin bo'ladi. Uran-235 ning kamayishi bunday loyihalarga chek qo'yadi.

Qurol darajasidagi uran nima? Bu yuqori darajada boyitilgan uran-235. Uning kritik massasi - u zanjir reaktsiyasi o'z-o'zidan sodir bo'ladigan moddaning o'lchamiga to'g'ri keladi - o'q-dorilarni ishlab chiqarish uchun etarlicha kichik. Bunday uran atom bombasini yaratish uchun, shuningdek, termoyadroviy bomba uchun sug'urta sifatida ishlatilishi mumkin.

Urandan foydalanish qanday ofatlar bilan bog'liq? Bo'linuvchi elementlarning yadrolarida to'plangan energiya juda katta. Agar u nazorat yoki qasddan nazoratdan chiqib ketsa, bu energiya juda ko'p muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. 1945 yilning 6 va 8 avgust kunlari AQSh harbiy-havo kuchlari Xirosima va Nagasakiga atom bombalarini tashlab, yuz minglab tinch aholini o'ldirgan va yaralagan ikkita eng dahshatli yadroviy halokat yuz berdi. Kichikroq miqyosdagi ofatlar atom elektr stansiyalari va yadro sikli korxonalaridagi avariyalar bilan bog'liq. Birinchi yirik avariya 1949 yilda SSSRda Chelyabinsk yaqinidagi "Mayak" zavodida sodir bo'lgan, u erda plutoniy ishlab chiqarilgan; Suyuq radioaktiv chiqindilar Techa daryosiga tushdi. 1957 yil sentyabr oyida uning ustida portlash sodir bo'lib, ko'p miqdorda radioaktiv moddalar ajralib chiqdi. O'n bir kundan so'ng, Windscaledagi Britaniya plutoniy ishlab chiqarish reaktori yonib ketdi va portlash mahsulotlari bilan bulut G'arbiy Evropaga tarqaldi. 1979 yilda Pensilvaniya shtatidagi Three Mail Island atom elektr stansiyasi reaktori yonib ketdi. Eng keng tarqalgan oqibatlarga Chernobil AESdagi (1986) va Fukusima AESidagi (2011) avariyalar sabab bo'lgan, millionlab odamlar radiatsiya ta'siriga duchor bo'lgan. Birinchi bo'lib Evropa bo'ylab tarqalib ketgan portlash natijasida 8 tonna uran yoqilg'isi va parchalanish mahsulotlari ajralib chiqqan keng maydonlarni tashladi. Ikkinchisi ifloslangan va voqea sodir bo'lganidan uch yil o'tgach, Tinch okeanini baliq ovlash joylarida ifloslantirishda davom etmoqda. Ushbu baxtsiz hodisalarning oqibatlarini bartaraf etish juda qimmatga tushdi va agar bu xarajatlar elektr energiyasining narxiga bo'lingan bo'lsa, u sezilarli darajada oshadi.

Alohida masala - inson salomatligi uchun oqibatlari. Rasmiy statistik ma'lumotlarga ko'ra, bombardimondan omon qolgan yoki ifloslangan hududlarda yashovchi ko'plab odamlar radiatsiyadan foyda ko'rishgan - birinchisining umr ko'rish davomiyligi yuqori, ikkinchisida saraton kasalligi kamroq va mutaxassislar o'limning ma'lum darajada oshishini ijtimoiy stress bilan bog'lashadi. Baxtsiz hodisalar natijasida yoki ularni tugatish natijasida halok bo'lganlar soni yuzlab odamlarni tashkil qiladi. Atom elektr stantsiyalarining muxoliflari avariyalar Yevropa qit'asida bir necha million bevaqt o'limga olib kelganini ta'kidlamoqda, ammo ular statistik kontekstda shunchaki ko'rinmas.

Avariya zonalarida erlarni inson foydalanishidan olib tashlash qiziqarli natijaga olib keladi: ular bioxilma-xillik o'sadigan o'ziga xos qo'riqxonalarga aylanadi. To'g'ri, ba'zi hayvonlar radiatsiya bilan bog'liq kasalliklardan aziyat chekmoqda. Ularning ortib borayotgan fonga qanchalik tez moslashishi haqidagi savol ochiq qolmoqda. Surunkali nurlanishning oqibati "ahmoqlar uchun tanlov" degan fikr ham mavjud (qarang: "Kimyo va hayot", 2010 yil, № 5): hatto embrion bosqichida ham ko'proq ibtidoiy organizmlar omon qoladi. Xususan, odamlarga nisbatan, bu voqea sodir bo'lganidan ko'p o'tmay, ifloslangan hududlarda tug'ilgan avlodda aqliy qobiliyatlarning pasayishiga olib kelishi kerak.

Tuzilgan uran nima? Bu uran-238, undan uran-235 ajratilgandan keyin qolgan. Qurolli uran va yoqilg'i elementlarini ishlab chiqarish chiqindilarining hajmi katta - faqat AQShda 600 ming tonna uran geksaftoridlari to'plangan (u bilan bog'liq muammolar uchun Kimyo va hayot, 2008 yil, № 5-ga qarang). . Undagi uran-235 ning miqdori 0,2% ni tashkil qiladi. Bu chiqindilar tez neytron reaktorlari yaratilgunga qadar va uran-238 ni plutoniyga qayta ishlash mumkin bo'lgunga qadar yoki qandaydir tarzda ishlatilgunga qadar saqlanishi kerak.

Buning uchun foyda topdilar. Uran, boshqa o'tish elementlari kabi, katalizator sifatida ishlatiladi. Masalan, maqola mualliflari ACS Nano 2014 yil 30 iyunda ular kislorod va vodorod periksni kamaytirish uchun uran yoki toriydan grafenli katalizator "energetika sohasida foydalanish uchun ulkan salohiyatga ega" deb yozadilar. Uran yuqori zichlikka ega bo'lgani uchun u kemalar uchun ballast va samolyotlar uchun qarshi og'irliklar bo'lib xizmat qiladi. Ushbu metall radiatsiya manbalari bo'lgan tibbiy asboblarda radiatsiyaviy himoya qilish uchun ham javob beradi.

Tuzilgan urandan qanday qurollar yasash mumkin? Zirhni teshuvchi snaryadlar uchun o'q va yadrolar. Bu erda hisoblash quyidagicha. Snaryad qanchalik og'ir bo'lsa, uning kinetik energiyasi shunchalik yuqori bo'ladi. Ammo snaryad qanchalik katta bo'lsa, uning ta'siri shunchalik kam konsentratsiyalangan. Bu yuqori zichlikdagi og'ir metallar kerakligini anglatadi. O'qlar qo'rg'oshindan qilingan (Ural ovchilari bir vaqtning o'zida mahalliy platinadan ham foydalanganlar, ular bu qimmatbaho metall ekanligini anglab etishgan), qobiq yadrolari esa volfram qotishmasidan qilingan. Ekologlarning ta'kidlashicha, qo'rg'oshin harbiy harakatlar yoki ov joylarida tuproqni ifloslantiradi va uni kamroq zararli, masalan, volfram bilan almashtirgan ma'qul. Ammo volfram arzon emas va uran, zichligi bo'yicha o'xshash, zararli chiqindilar. Shu bilan birga, tuproq va suvning uran bilan ruxsat etilgan ifloslanishi qo'rg'oshinga qaraganda taxminan ikki baravar yuqori. Buning sababi, kamaygan uranning zaif radioaktivligi (shuningdek, tabiiy urannikidan 40% kamroq) e'tiborga olinmaydi va haqiqatan ham xavfli kimyoviy omil hisobga olinadi: uran, biz eslaganimizdek, zaharli. Shu bilan birga, uning zichligi qo'rg'oshinnikidan 1,7 baravar ko'p, ya'ni uran o'qlarining o'lchamini ikki baravar kamaytirish mumkin; uran qo'rg'oshinga qaraganda ancha o'tga chidamli va qattiqroq - u otilganda kamroq bug'lanadi va nishonga tegsa, kamroq mikrozarrachalar hosil qiladi. Umuman olganda, uran o'qi qo'rg'oshinga qaraganda kamroq ifloslangan, ammo urandan bunday foydalanish aniq ma'lum emas.

Ammo ma'lumki, kamaygan urandan yasalgan plitalar Amerika tanklarining zirhlarini mustahkamlash uchun ishlatiladi (bu uning yuqori zichligi va erish nuqtasi bilan yordam beradi), shuningdek, zirhli teshuvchi raketalar uchun yadrolardagi volfram qotishmasi o'rniga. Uran yadrosi ham yaxshi, chunki uran piroforikdir: uning zirh bilan ta'sirida hosil bo'lgan issiq mayda zarralari alangalanadi va atrofdagi hamma narsaga o't qo'yadi. Ikkala dastur ham radiatsiyaviy xavfsiz hisoblanadi. Shunday qilib, hisob-kitob shuni ko'rsatdiki, uran o'q-dorilari bilan to'ldirilgan uran zirhli tankda bir yil o'tirgandan keyin ham ekipaj ruxsat etilgan dozaning to'rtdan bir qismini oladi. Va yillik ruxsat etilgan dozani olish uchun siz bunday o'q-dorilarni terining yuzasiga 250 soat davomida vidalashingiz kerak.

Uran yadroli snaryadlar - 30 mm-lik samolyot to'plari yoki artilleriya subkalibrlari uchun - amerikaliklar 1991 yildagi Iroq kampaniyasidan boshlab so'nggi urushlarda ishlatilgan. O'sha yili ular Quvaytdagi Iroq zirhli bo'linmalariga yomg'ir yog'dirdilar va chekinish paytida 300 tonna kamaygan uran, shundan 250 tonna yoki 780 ming o'q samolyot qurollariga o'q uzildi. Bosniya va Gertsegovinada tan olinmagan Serb Respublikasi armiyasini bombardimon qilish paytida 2,75 tonna uran, Kosovo va Metoxiya mintaqasida Yugoslaviya armiyasini o'qqa tutish paytida - 8,5 tonna yoki 31 ming o'q sarflangan. JSST o'sha paytda urandan foydalanish oqibatlari haqida qayg'urganligi sababli, monitoring o'tkazildi. U bitta salvo taxminan 300 ta turdan iborat ekanligini ko'rsatdi, ularning 80 foizida kamaygan uran bor. 10% nishonga tegdi, 82% esa 100 metrga tushib ketdi. Qolganlari 1,85 km ga tarqaldi. Tankga tushgan snaryad yonib ketdi va aerozolga aylandi; uran qobig'i zirhli transport vositalari kabi engil nishonlarni teshib o'tdi. Shunday qilib, Iroqda ko'pi bilan bir yarim tonna qobiq uran changiga aylanishi mumkin. Amerikaning RAND korporatsiyasi strategik tadqiqot markazi mutaxassislarining fikriga ko'ra, ishlatilgan uranning 10 dan 35 foizigacha aerozolga aylanadi. Ar-Riyod Qirol Faysal kasalxonasidan Vashingtondagi Uran Tibbiyot Tadqiqot Markaziga qadar turli tashkilotlarda ishlagan xorvatiyalik anti-uran oʻq-dorilari faoli Asaf Durakovichning hisob-kitoblariga koʻra, 1991-yilning oʻzida Iroq janubida 3-6 tonna mikron osti uran zarralari hosil boʻlgan. Ular keng maydonga tarqalib ketgan, ya'ni uranning ifloslanishi Chernobil bilan taqqoslangan.

Integratsiyalashgan tez reaktor (IFR) nafaqat yangi turdagi reaktor, balki yangi yoqilg'i aylanishidir. Integral tez reaktor moderatorsiz tez neytron reaktoridir. U faqat faol zonaga ega va adyol yo'q.
IBR metall yoqilg'idan foydalanadi- uran va plutoniy qotishmasi.
Uning yonilg'i aylanishi piroprocessing yordamida to'g'ridan-to'g'ri reaktorning o'zida yoqilg'ini kamaytirishdan foydalanadi. IBR piroprocessingda deyarli sof uran qattiq katodda, plutoniy, amerisiy, neptuniy, kuriy, uran va baʼzi parchalanish mahsulotlari aralashmasi elektrolit tuzida suzuvchi suyuq kadmiy katodida toʻplanadi.Qolgan parchalanish mahsulotlari yigʻiladi. elektrolit tuzida va kadmiy qatlamida.
Integratsiyalashgan tez reaktor suyuq natriy yoki qo'rg'oshin bilan sovutiladi. Metall yoqilg'i ishlab chiqarish keramik yoqilg'iga qaraganda oddiyroq va arzonroqdir. Metall yoqilg'i piroprotsessni tabiiy tanlovga aylantiradi. Metall yoqilg'i oksidli yoqilg'iga qaraganda yaxshiroq issiqlik o'tkazuvchanligiga va issiqlik sig'imiga ega.Yoqilg'i uran va plutoniyning qotishmasi.
Integratsiyalashgan tez reaktorga dastlabki yuklanish termal neytronlar ta'sirida bo'linadigan ko'proq izotoplarni o'z ichiga olishi kerak ( > termal neytron reaktoriga qaraganda 20%. Bu yuqori darajada boyitilgan uran yoki plutoniy, bekor qilingan yadro qurollari va boshqalar bo'lishi mumkin. Ish paytida reaktor termal neytronlar ta'sirida bo'linmaydigan materiallarni (fertil) parchalanadigan materiallarga aylantiradi. Tez reaktorda unumdor materiallar kamaygan uran (asosan U-238), tabiiy uran, toriy yoki an'anaviy suv reaktoridan nurlangan yoqilg'idan qayta ishlangan uran bo'lishi mumkin.
Yoqilg'i yoqilg'i va korpus o'rtasida joylashgan suyuq natriyli po'lat korpusda joylashgan. Yoqilg'i ustidagi bo'sh joy geliy va radioaktiv ksenonni yonilg'i elementi ichidagi bosimni sezilarli darajada oshirmasdan erkin to'planishiga imkon beradi va reaktor qoplamasiga zarar bermasdan yoqilg'ining kengayishiga imkon beradi.
Qo'rg'oshinning natriydan ustunligi uning kimyoviy inertligidir, ayniqsa suv yoki havoga nisbatan. Boshqa tomondan, qo'rg'oshin ancha yopishqoq bo'lib, nasosni qiyinlashtiradi. Bundan tashqari, u neytron bilan faollashtirilgan izotoplarni o'z ichiga oladi, ular natriyda deyarli yo'q.
Sovutish sxemalari konveksiya orqali issiqlik uzatish imkonini beradigan tarzda ishlab chiqilgan. Shunday qilib, nasoslarda quvvat yo'qolsa yoki reaktor kutilmaganda to'xtab qolsa, yadro atrofidagi issiqlik sovutish suvi aylanishi uchun etarli bo'ladi.
IBRda parchalanuvchi izotoplar plutoniy izotoplaridan, shuningdek parchalanish mahsulotlaridan ajratilmaydi va shuning uchun qurol ishlab chiqarish uchun bunday jarayondan foydalanish deyarli mumkin emas. Bundan tashqari, plutoniy reaktordan olib tashlanmaydi, bu esa undan ruxsatsiz foydalanishni reallikka olib kelmaydi. Aktinidlar (uran, plutoniy va kichik aktinidlar) qayta ishlanganidan so'ng, qolgan chiqindilar yarimparchalanish davri 90 l bo'lgan Sm-151 yoki yarimparchalanish davri 211 000 l va undan ko'p bo'lgan Tc-99 kabi uzoq muddatli bo'linish mahsulotlaridir. .
IBR chiqindilarining yarimparchalanish davri qisqa yoki juda uzoq, ya'ni ular zaif radioaktivdir. IBR chiqindilarining umumiy miqdori bir xil quvvatdagi termal neytron reaktorlarining qayta ishlangan yoqilg'ining (odatda chiqindi hisoblanadi) 1/20 qismini tashkil qiladi. Bo'linish mahsulotlarining 70% i barqaror yoki yarim yemirilish davri taxminan bir yil. Texnetiy-99 va yod-129, ularning 6% parchalanish mahsulotlarida juda uzoq yarimparchalanish davriga ega, ammo reaktorda neytronlarni singdirish orqali reaktorda qisqa yarimparchalanish davriga ega (15,46 s va 12,36 soat) izotoplarga aylanishi mumkin. . Zirkonyum-93 (chiqindida 5%) radioaktivlik tashvishlantirmasa, yoqilg'i qoplamasiga qayta ishlanishi mumkin. Chiqindilarning qolgan komponentlari tabiiy uranga qaraganda kamroq radioaktivdir.
ITB sekin neytron reaktorlarida an'anaviy sikllarga nisbatan yoqilg'idan foydalanish nuqtai nazaridan ikki baravar samaraliroq bo'lgan yonilg'i aylanishidan foydalanadi, yadro qurollari tarqalishining oldini oladi, yuqori darajadagi chiqindilarni minimallashtiradi va bundan tashqari, ba'zi chiqindilarni yoqilg'i sifatida ishlatadi. .
IBRda yoqilg'i va qoplama shunday tuzilganki, harorat ko'tarilib, ular kengaygan sari ko'proq neytronlar yadrodan chiqib, zanjir reaktsiyasining intensivligini kamaytiradi. Ya'ni, salbiy reaktivlik koeffitsienti ishlaydi. IBRda bu ta'sir shunchalik kuchliki, u zanjir reaktsiyasini operator aralashuvisiz to'xtata oladi

Piroprocessing ‒ yuqori harorat usuli ishlatilgan yadro yoqilg'isini elektrolitik qayta ishlash. Gidrometallurgiya usuli bilan solishtirganda(masalan, PUREX) , piroprocessing to'g'ridan-to'g'ri reaktorda qo'llaniladi. Erituvchilar suv va organik birikmalar emas, balki eritilgan tuzlar (masalan, LiCl + KCl yoki LiF + CaF 2) va erigan metallar (masalan, kadmiy, vismut, magniy). Piroqayta ishlashda uran, shuningdek, plutoniy va kichik aktinidlarni olish bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi va ular darhol yoqilg'i sifatida ishlatilishi mumkin. Chiqindilarning hajmi kichikroq va asosan parchalanish mahsulotlarini o'z ichiga oladi. Pyro Qayta ishlash IBR va erigan tuz reaktorlarida qo'llaniladi.

()
239 Pu ()

Spin Va paritet yadrolari 7/2 − Buzilish kanali Parchalanish energiyasi a parchalanish 4,6783(7) MeV 20 Ne, 25 Ne, 28 Mg

Boshqasidan farqli o'laroq, eng keng tarqalgan izotop uran 238U, 235 U da o'z-o'zini ta'minlash mumkin yadro zanjiri reaktsiyasi. Shuning uchun bu izotop yoqilg'i sifatida ishlatiladi yadro reaktorlari, shuningdek, ichida yadro qurollari.

Shakllanish va parchalanish

Uran-235 quyidagi parchalanishlar natijasida hosil bo'ladi:

texvc topilmadi; Sozlash boʻyicha yordam uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(235)_(91)Pa) \oʻng koʻrsatkich \mathrm(^(235)_(92)U) + e^- + \bar(\nu )_e ; Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Math/README - sozlashda yordamga qarang.): \mathrm(^(235)_(93)Np) + e^- \rightarrow \mathrm(^(235)_(92)U) + \bar(\nu ) _e; Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Sozlash yordami uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(239)_(94)Pu) \rightarrow \mathrm(^(235)_(92)U) + \mathrm(^(4)_( 2) U).

Uran-235 ning parchalanishi quyidagi yo'nalishlarda sodir bo'ladi:

Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Sozlash yordami uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(231)_(90)Th) + \mathrm(^(4)_( 2) U); Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Sozlash yordami uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(215)_(82)Pb) + \mathrm(^(20)_( 10) Yo'q); Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Sozlash yordami uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(210)_(82)Pb) + \mathrm(^(25)_( 10) Yo'q); Ifodani tahlil qilib bo'lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Sozlash yordami uchun math/README ga qarang.): \mathrm(^(235)_(92)U) \rightarrow \mathrm(^(207)_(80)Hg) + \mathrm(^(28)_( 12) Mg).

Majburiy bo'linish

Eskiz yaratishda xatolik yuz berdi: Fayl topilmadi

Turli bo'linish neytron energiyalari uchun Uran-235 bo'linish mahsulotining rentabellik egri chizig'i.

Uran-235 ning parchalanish mahsulotlarida har xil turdagi 300 ga yaqin izotoplar topilgan. elementlar: dan =30 ( sink) ga Z=64 ( gadoliniy). Uran-235 ning massa soni bo'yicha sekin neytronlar bilan nurlanishida hosil bo'lgan izotoplarning nisbiy rentabelligining egri chizig'i simmetrik bo'lib, shakli "M" harfiga o'xshaydi. Bu egri chiziqning ikkita talaffuz maksimali mos keladi massa raqamlari 95 va 134, minimal esa 110 dan 125 gacha bo'lgan massa sonlari oralig'ida sodir bo'ladi. Shunday qilib, uranning teng massali bo'laklarga bo'linishi (massa raqamlari 115-119) assimetrik bo'linishdan kamroq ehtimollik bilan sodir bo'ladi. barcha bo'linadigan izotoplar va yadrolar yoki zarralarning har qanday individual xususiyatlari bilan bog'liq emas, balki yadro bo'linish mexanizmining o'ziga xosdir. Biroq, bo'linuvchi yadroning qo'zg'alish energiyasi ortishi bilan va neytron energiyasi 100 dan ortiq bo'lsa, assimetriya kamayadi. MeV Bo'linish bo'laklarining massa taqsimoti yadroning simmetrik bo'linishiga mos keladigan bitta maksimalga ega.

Uran yadrosining bo'linishi paytida hosil bo'lgan bo'laklar, o'z navbatida, radioaktiv bo'lib, zanjirga uchraydi. b − -parchalanishlar, unda uzoq vaqt davomida qo'shimcha energiya asta-sekin chiqariladi. Bir uran-235 yadrosining parchalanishi paytida ajralib chiqadigan o'rtacha energiya, parchalarning parchalanishini hisobga olgan holda, taxminan 202,5 ​​MeV = 3,244 10 −11 ni tashkil qiladi. J, yoki 19,54 TJ/ mol= 83,14 TJ/kg.

Yadroning bo'linishi neytronlarning yadrolar bilan o'zaro ta'sirida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan ko'plab jarayonlardan faqat bittasi bo'lib, har qanday atomning ishiga asos bo'ladi. yadro reaktori.

Yadro zanjiri reaktsiyasi

Bitta 235 U yadro parchalanishi paytida odatda 1 dan 8 gacha (o'rtacha 2,416) erkin neytronlar chiqariladi. 235 U yadrosining parchalanishi paytida hosil bo'lgan har bir neytron boshqa 235 U yadrosi bilan o'zaro ta'sir qilishda yangi parchalanish hodisasini keltirib chiqarishi mumkin, bu hodisa deyiladi. yadroviy bo'linish zanjiri reaktsiyasi .

Gipotetik jihatdan, ikkinchi avlod neytronlarining soni (yadro parchalanishining ikkinchi bosqichidan keyin) 3² = 9 dan oshishi mumkin. Bo'linish reaktsiyasining har bir keyingi bosqichida hosil bo'lgan neytronlar soni ko'chki kabi ortishi mumkin. Haqiqiy sharoitda erkin neytronlar 235 U ni olishdan oldin namunani qoldirib, yangi parchalanish hodisasini yaratmasligi yoki 235 U izotopining o'zi tomonidan ushlanib, uni 236 U yoki boshqa materiallar (masalan, 238 U, yoki 149 Sm yoki 135 Xe kabi yadro parchalanishining hosil bo'lgan qismlari.

Haqiqiy sharoitda uranning kritik holatiga erishish unchalik oson emas, chunki reaktsiyaning borishiga bir qator omillar ta'sir qiladi. Masalan, tabiiy uran bor-yo'g'i 0,72% 235 U, 99,2745% 238 U dan iborat bo'lib, u 235 U yadrolarining bo'linishi paytida hosil bo'lgan neytronlarni o'ziga singdiradi.Bu tabiiy uranda bo'linish zanjiri reaktsiyasining hozirgi vaqtda juda tez so'nishiga olib keladi. Uzluksiz bo'linish zanjiri reaktsiyasi bir necha asosiy usullar bilan amalga oshirilishi mumkin:

• Namuna hajmini oshirish (rudadan ajratilgan uran uchun bunga erishish mumkin kritik massa hajmining oshishi tufayli);
• Namunadagi 235 U konsentratsiyasini oshirish orqali izotoplarni ajratishni amalga oshirish;
• Har xil turdagi reflektorlar yordamida namuna yuzasida erkin neytronlarning yo'qolishini kamaytirish;
• Konsentratsiyani oshirish uchun neytron moderator moddasidan foydalaning termal neytronlar.

Izomerlar

• Ortiqcha massa: 40,920,6 (1,8) keV
• Qo'zg'alish energiyasi: 76,5 (4) eV
• Yarim yemirilish davri: 26 min
• Yadro spini va pariteti: 1/2 +

Izomerik holatning yemirilishi tomonidan amalga oshiriladi izomerik o'tish asosiy holatga.

Ilova

• Uran-235 yoqilg'i sifatida ishlatiladi yadro reaktorlari, unda amalga oshiriladi boshqargan yadroviy bo'linish zanjiri reaktsiyasi;
• Yuqori darajadagi uran boyitish yaratish uchun foydalaniladi yadro qurollari. Bunday holda, katta miqdorda energiya (portlash) chiqarish uchun, nazorat qilib bo'lmaydigan yadro zanjiri reaktsiyasi.

Shuningdek qarang

"Uran-235" maqolasi haqida sharh yozing

Eslatmalar

1. G. Audi, A.H. Wapstra va C. Thibault (2003). "". Yadro fizikasi A 729 : 337-676. DOI :. Bibkod : .
2. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot va A. H. Wapstra (2003). "". Yadro fizikasi A 729 : 3–128. DOI :. Bibkod : .
3. Xoffman K.- 2-nashr. o'chirildi - L.: Kimyo, 1987. - B. 130. - 232 b. - 50 000 nusxa.
5. Fialkov Yu.Ya. Izotoplarning kimyo va kimyo sanoatida qo'llanilishi. - Kiev: Texnika, 1975. - S. 87. - 240 b. - 2000 nusxa.
6. . Kaye & Laby Onlayn. .
7. Bartolomey G. G., Baibakov V. D., Alxutov M. S., Bat G. A. Yadro energetikasi reaktorlarini hisoblash nazariyasi va usullari asoslari. - M.: Energoatomizdat, 1982. - B. 512.

Sekinroq: uran-234	Uran-235 hisoblanadi izotop uran	Og'irroq: uran-236
Elementlarning izotoplari · Nuklidlar jadvali

Uran-235 ni tavsiflovchi parcha

Kristal material edi. Va ayni paytda haqiqiy sehrli. U hayratlanarli darajada shaffof zumradga o'xshash juda chiroyli toshdan o'yilgan edi. Ammo Magdalena bu oddiy marvariddan, hatto eng sof marvariddan ham murakkabroq narsa ekanligini his qildi. U olmos shaklida va cho'zilgan, o'lchami Radomirning kaftidek edi. Kristalning har bir kesmasi notanish runlar bilan qoplangan, ehtimol Magdalalik bilganidan ham qadimiyroq edi ...
- U nima haqida "gapiryapti", mening quvonchim?.. Nega bu runlar menga tanish emas? Ular sehrgarlar bizga o'rgatganlaridan bir oz farq qiladi. Va uni qayerdan oldingiz?!
"Bir paytlar uni bizning donishmand ajdodlarimiz, bizning xudolarimiz bu erda Abadiy bilimlar ma'badini yaratish uchun Yerga olib kelishgan", deb boshladi Radomir billurga o'ychan qarab. - Shunday qilib, u Yerning munosib bolalariga yorug'lik va haqiqatni topishga yordam beradi. U yer yuzida sehrgarlar, vedunlar, donishmandlar, darinlar va boshqa ma'rifatli kishilarni dunyoga keltirgan. Va ular o'zlarining BILIM va TUSHUNMALARINI undan tortib oldilar va undan bir vaqtlar Meteorani yaratdilar. Keyinchalik, abadiy tark etib, xudolar bu ma'badni odamlarga qoldirib, uni saqlash va ularga g'amxo'rlik qilishni vasiyat qilishdi, chunki ular Yerga g'amxo'rlik qilishadi. Ma'badning kaliti sehrgarlarga tasodifan "qora fikrlilar" qo'liga tushmasligi va Yer ularning yovuz qo'lidan halok bo'lmasligi uchun berildi. Shunday qilib, o'shandan beri bu mo''jiza asrlar davomida sehrgarlar tomonidan saqlanib kelinmoqda va ular vaqti-vaqti bilan uni munosib odamga etkazishadi, shuning uchun tasodifiy "qo'riqchi" bizning xudolarimiz tomonidan tark etilgan tartib va ​​e'tiqodga xiyonat qilmaydi.

- Bu haqiqatan ham Grailmi, Sever? – Men qarshilik qila olmadim, so‘radim.
- Yo'q, Isidora. Grail hech qachon bu ajoyib Smart Crystal bo'lmagan. Odamlar shunchaki Radomirga o'zlari xohlagan narsani "bo'lishdi" ... hamma narsa kabi "begona". Radomir, butun voyaga etgan hayoti, xudolar kalitining qo'riqchisi edi. Lekin odamlar, tabiiyki, buni bila olmadilar va shuning uchun tinchlanmadilar. Birinchidan, ular go'yoki Radomirga "tegishli" bo'lgan Chaliceni izlashdi. Va ba'zida uning bolalari yoki Magdalalik o'zini Grail deb atashgan. Va bularning barchasi "haqiqiy imonlilar" haqiqatan ham o'zlari ishongan narsaning to'g'riligini tasdiqlovchi biron bir dalilga ega bo'lishni xohlaganlari uchun sodir bo'ldi ... Moddiy narsa, teginish mumkin bo'lgan "muqaddas" narsa ... (bu, afsuski, bu yuzlab yillar o'tib, hozir ham sodir bo'lmoqda). Xullas, “qoralar” o‘sha paytda nozik “iymonli” qalblarni yondirish uchun ular uchun go‘zal hikoya o‘ylab topishdi... Afsuski, odamlarga hamisha yodgorliklar kerak edi, Isidora, agar ular bo‘lmasa, oddiygina kimdir. ularni o'ylab topdi. Radomirda hech qachon bunday kosa bo'lmagan, chunki u "So'nggi kechki ovqat" ning o'zi bo'lmagan ... u go'yo undan ichgan. "Oxirgi kechki ovqat" kosasi Yoshua payg'ambar bilan edi, lekin Radomir bilan emas.
Va arimatiyalik Yusuf aslida bir marta u erda payg'ambarning qonidan bir necha tomchi to'plagan. Ammo bu mashhur "Grail kubogi" haqiqatan ham oddiy loy idish bo'lib, uni o'sha paytda hamma yahudiylar ichishgan va keyin uni topish oson bo'lmagan. To'liq qimmatbaho toshlar bilan qoplangan oltin yoki kumush kosa (ruhoniylar buni tasvirlashni yaxshi ko'radilar) hech qachon yahudiy payg'ambari Yoshua davrida ham, Radomir davrida ham mavjud bo'lmagan.
Ammo bu eng qiziqarli bo'lsa ham, boshqa hikoya.

Sizning vaqtingiz ko'p emas, Isidora. O'ylaymanki, siz butunlay boshqacha, yuragingizga yaqin bo'lgan narsani bilishni xohlaysiz va bu sizga bardosh berish uchun o'zingizda ko'proq kuch topishga yordam beradi. Qanday bo'lmasin, "qorong'u" kuchlar tomonidan juda chambarchas bog'langan bir-biriga yot bo'lgan ikki hayotning (Radomir va Joshua) bu chigallashgan chigalini tezda echib bo'lmaydi. Aytganimdek, bunga vaqtingiz yo'q, do'stim. Meni kechiring...
Men bunga javoban bosh irg'ab qo'ydim va bu haqiqiy haqiqiy hikoyaga qanchalik qiziqqanimni ko'rsatmaslikka harakat qildim! Va men o'layotgan bo'lsam ham, bizning ishonuvchan dunyoviy boshimizga cherkov tomonidan olib kelingan aql bovar qilmaydigan miqdordagi yolg'onlarni qanday bilishni xohlardim ... Lekin u menga aniq nima demoqchi ekanligini hal qilishni Shimolga qoldirdim. Menga aytish yoki aytmaslik uning ixtiyori edi. Men unga bebaho vaqtini ajratgani va qolgan qayg'uli kunlarimizni yoritishga bo'lgan samimiy istagi uchun juda minnatdorman.
Biz yana o'zimizni qorong'u tun bog'ida, Radomir va Magdalenaning so'nggi soatlarida "tinglab" ko'rdik ...
- Bu Buyuk Ma'bad qayerda, Radomir? – hayron bo‘lib so‘radi Magdalena.
“Ajoyib, olis mamlakatda... Dunyoning eng “cho‘qqisida”... (Shimoliy qutb, sobiq Giperboriya mamlakati – Daariya nazarda tutiladi) Radomir cheksiz olis o‘tmishga ketayotgandek jimgina pichirladi. “U yerda inson qoʻli bilan yaratilgan muqaddas togʻ turibdi, uni na tabiat, na vaqt, na odamlar vayron qila olmaydi. Chunki bu tog‘ boqiydir... Bu — Abadiy ilmlar uyi. Qadimgi xudolarimiz ibodatxonasi, Maryam ...
Qadim zamonlarda, ularning kaliti muqaddas tog'ning tepasida porladi - bu Yerni himoya qilgan, qalblarni ochgan va munosiblarni o'rgatgan yashil kristal. Faqat endi bizning xudolarimiz ketishdi. Va o'shandan beri Yer zulmatga botdi, uni insonning o'zi hali yo'q qila olmadi. Unda hali ham juda ko'p hasad va g'azab bor. Va dangasalik ham...

- Odamlar yorug'likni ko'rishlari kerak, Mariya. – Bir oz sukutdan keyin, dedi Radomir. - Va siz ularga yordam beradigan odamsiz! – Va uning norozilik ishorasini sezmagandek, xotirjamlik bilan davom etdi. - SIZ ularga BILIM va TUSHUNMANI o'rgatasiz. Va ularga haqiqiy IMON bering. Menga nima bo'lishidan qat'i nazar, siz ularning Yo'lboshchi yulduziga aylanasiz. Menga va'da ber!.. O'zim qilishim kerak bo'lgan ishni ishonadigan boshqa hech kimim yo'q. Menga va'da ber, azizim.
Radomir uning yuzini ehtiyotkorlik bilan qo‘llariga oldi, uning yorqin ko‘k ko‘zlariga diqqat bilan tikildi va... kutilmaganda jilmayib qo‘ydi... O‘sha ajoyib, tanish ko‘zlarda qanchalar cheksiz muhabbat porlab turardi!.. Va ularda qanchalik chuqur og‘riq bor edi.. U uning qanchalik qo'rqinchli va yolg'izligini bilar edi. Uni qanchalik qutqarishni xohlayotganini bilar edi! Va bularning barchasiga qaramay, Radomir jilmayishdan o'zini tuta olmadi - uning uchun shunday dahshatli davrda ham Magdalena negadir hayratlanarli darajada yorqinroq va undan ham go'zal bo'lib qoldi!.. Hayot baxsh etuvchi tiniq suvli musaffo buloq kabi...
O'zini silkitib, iloji boricha xotirjam davom etdi.
- Mana, men sizga bu qadimiy kalit qanday ochilishini ko'rsataman ...
Radomirning ochiq kaftida zumrad alangasi yondi ... Har bir eng kichik rune notanish bo'shliqlarning butun qatlamiga ochila boshladi, kengayib, bir-biridan silliq oqib o'tadigan millionlab tasvirlarga aylana boshladi. Ajoyib shaffof "tuzilma" o'sib, aylanib, bilimning tobora ko'proq qavatlarini ochib berdi, bugungi kunda hech qachon ko'rmagan. Bu hayratlanarli va cheksiz edi!.. Magdalalik esa bu sehr-jodudan ko‘zini uzolmay, boshi bilan noma’lum qa’rga sho‘ng‘idi, qalbining har bir tolasi bilan yonayotgan, shitirlagan tashnalikni boshdan kechirdi!.. U hikmatni singdirdi! asrlar davomida, kuchli to'lqin kabi his qilib, uning har bir hujayrasini to'ldirib, u orqali notanish Qadimgi sehr oqadi! Ajdodlarning bilimlari suv bosdi, u haqiqatan ham ulkan edi - u eng kichik hasharotlar hayotidan koinotlar hayotiga o'tdi, millionlab yillar davomida begona sayyoralar hayotiga oqib keldi va yana kuchli ko'chkida qaytib keldi. Yerga...
Magdalena ko'zlarini katta ochib, Qadimgi Dunyoning ajoyib bilimlarini tingladi ... Uning yerdagi "kishanlardan" ozod qilingan engil tanasi uzoq yulduzlar okeanida qum donasidek cho'milib, olamshumullik va sukunatdan zavqlanar edi. tinchlik...
To'satdan uning oldida ajoyib Yulduzli ko'prik ochildi. Aftidan, u cheksizlikka cho'zilib, uning oyoqlari ostida kumush yo'ldek yoyilgan katta va kichik yulduzlarning cheksiz to'plamlari bilan porlab, porlab turardi. Olisda, xuddi o‘sha yo‘lning o‘rtasida, to‘laligicha tillarang nurga burkangan bir Odam Magdalalikani kutib turardi... U juda baland bo‘yli va juda baquvvat ko‘rinardi. Yaqinroq kelib, Magdalena bu misli ko'rilmagan jonzotdagi hamma narsa ham unchalik "odam" emasligini ko'rdi... Eng hayratlanarlisi uning ko'zlari edi - ulkan va yorqin, go'yo qimmatbaho toshdan o'yilgandek, ular haqiqiy olmosdek sovuq qirralar bilan porlab turardi. . Lekin xuddi olmosdek, ular befarq va befarq edilar... Notanish odamning jasur yuzi ularni o‘tkirligi va harakatsizligi bilan hayratga solardi, go‘yo Magdalalik oldida haykal turgandek... Juda uzun, yam-yashil sochlari kumushrang yaltirab, yaltirab turardi. go'yo kimdir tasodifan yulduzlarni sochgandek ... "odam" haqiqatan ham juda g'ayrioddiy edi ... Lekin o'zining "muzli" sovuqligi bilan ham, Magdalena ajoyib, qalbni qamrab oluvchi tinchlik va iliq, samimiy mehrni aniq his qildi. g'alati begonadan keladi. Faqat negadir u bu mehribonlik hamma uchun ham bir xil emasligini aniq bilardi.
"Erkak" kaftini unga qaratib salomlashdi va mehr bilan dedi:
– To‘xta, Yulduz... Yo‘ling hali tugamadi. Siz uyga borolmaysiz. Midgardga qayting, Mariya... Va xudolar kalitiga g'amxo'rlik qiling. Abadiylik sizni asrasin.
Va keyin, notanishning qudratli qiyofasi birdan asta-sekin tebranishni boshladi, go'yo g'oyib bo'ladigandek, butunlay shaffof bo'lib qoldi.

Uran-235(inglizcha uran-235), tarixiy nomi aktinouraniy(lat. Actin Uran, belgi bilan belgilanadi AcU) atom raqami 92 va massa raqami 235 boʻlgan uran kimyoviy elementining radioaktiv nuklididir. Uran-235 ning tabiatdagi izotopik koʻpligi 0,7200(51)% ni tashkil qiladi. U aktiniy qatori deb ataladigan radioaktiv 4n+3 oilasining asoschisi hisoblanadi. 1935 yilda Artur Jeffri Dempster tomonidan kashf etilgan.

Boshqa, eng keng tarqalgan uran 238U izotopidan farqli o'laroq, 235U da o'z-o'zidan barqaror yadro zanjiri reaktsiyasi mumkin. Shuning uchun bu izotop yadroviy reaktorlarda, shuningdek, yadroviy qurollarda yoqilg'i sifatida ishlatiladi.

Ushbu nuklidning bir grammining faolligi taxminan 80 kBq ni tashkil qiladi.

• 1 Shakllanish va qulash
• 2 Majburiy bo'linish

• 2.1 Yadro zanjiri reaksiyasi

3 izomer

4 Ilova

5 Shuningdek qarang

6 Eslatma

Shakllanish va parchalanish

Uran-235 quyidagi parchalanishlar natijasida hosil bo'ladi:

• 235Pa nuklidning b− yemirilishi (yarim yemirilish davri 24,44(11) min):

• K-tutilishi nuklid 235Np tomonidan amalga oshiriladi (yarim yemirilish davri 396,1(12) kun):

• 239Pu nuklidining a-emirilishi (yarim yemirilish davri 2,411(3)·104 yil):

Uran-235 ning parchalanishi quyidagi yo'nalishlarda sodir bo'ladi:

• 231Tda a-emirilish (100% ehtimollik, parchalanish energiyasi 4678,3(7) keV):

• Spontan bo'linish (ehtimol 7(2)·10−9%);
• 20Ne, 25Ne va 28Mg nuklidlarining hosil bo'lishi bilan klaster parchalanishi (ehtimolliklari mos ravishda 8(4)·10−10%, 8·10−10%, 8·10−10%):

Majburiy bo'linish

Asosiy maqola: Yadro bo'linishi Turli bo'linish neytron energiyalari uchun Uran-235 bo'linish mahsulotining rentabellik egri chizig'i.

1930-yillarning boshlarida. Enriko Fermi transuran elementlarini olish uchun uranni neytronlar bilan nurlantirdi. Ammo 1939-yilda O.Gan va F.Strasman neytron uran yadrosi tomonidan yutilganda majburiy boʻlinish reaksiyasi sodir boʻlishini koʻrsata oldi. Qoida tariqasida, yadro ikki bo'lakka bo'linadi va 2-3 neytron chiqariladi (diagrammaga qarang).

Uran-235 ning parchalanish mahsulotlarida 300 ga yaqin turli elementlarning izotoplari topilgan: Z=30 (rux) dan Z=64 gacha (gadoliniy). Uran-235 ning massa soni bo'yicha sekin neytronlar bilan nurlanishida hosil bo'lgan izotoplarning nisbiy rentabelligining egri chizig'i simmetrik bo'lib, shakli "M" harfiga o'xshaydi. Ushbu egri chiziqning ikkita talaffuz qilingan maksimali 95 va 134 massa raqamlariga to'g'ri keladi, minimal esa 110 dan 125 gacha bo'lgan massa sonlari oralig'ida sodir bo'ladi. Shunday qilib, uranning teng massali bo'laklarga (massa raqamlari 115-119) bo'linishi sodir bo'ladi. assimetrik bo'linishdan kamroq ehtimollik bilan, Bu tendentsiya barcha bo'linuvchi izotoplarda kuzatiladi va yadrolar yoki zarrachalarning har qanday individual xususiyatlari bilan bog'liq emas, lekin yadro bo'linish mexanizmining o'ziga xosdir. Biroq, parchalanuvchi yadroning qo'zg'alish energiyasi ortishi bilan assimetriya kamayadi va neytron energiyasi 100 MeV dan ortiq bo'lsa, bo'linish bo'laklarining massa taqsimoti yadroning simmetrik bo'linishiga mos keladigan bitta maksimalga ega.

Neytronning yutilishidan keyin uran-235 ning majburiy bo'linishi variantlaridan biri (diagramma)

Uran yadrosining boʻlinishi jarayonida hosil boʻlgan boʻlaklar, oʻz navbatida, radioaktiv boʻlib, b- yemirilishlar zanjiridan oʻtadi, bunda uzoq vaqt davomida asta-sekin qoʻshimcha energiya ajralib chiqadi. Bitta uran-235 yadrosining parchalanishi vaqtida ajralib chiqadigan o'rtacha energiya, parchalarning parchalanishini hisobga olgan holda, taxminan 202,5 ​​MeV = 3,244·10−11 J yoki 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg ni tashkil qiladi.

Yadroning bo'linishi neytronlarning yadrolar bilan o'zaro ta'sirida mumkin bo'lgan ko'plab jarayonlardan faqat bittasi bo'lib, u har qanday yadro reaktorining ishlashiga asos bo'ladi.

Yadro zanjiri reaktsiyasi

Asosiy maqola: Yadro zanjiri reaktsiyasi

Bitta 235U yadro parchalanishi paytida odatda 1 dan 8 gacha (o'rtacha 2,5) erkin neytronlar chiqariladi. 235U yadrosining parchalanishi paytida hosil bo'lgan har bir neytron boshqa 235U yadrosi bilan o'zaro ta'sir qilishda yangi parchalanish aktini keltirib chiqarishi mumkin; bu hodisa yadro parchalanishining zanjirli reaktsiyasi deb ataladi.

Gipotetik jihatdan, ikkinchi avlod neytronlarining soni (yadro parchalanishining ikkinchi bosqichidan keyin) 3² = 9 dan oshishi mumkin. Bo'linish reaktsiyasining har bir keyingi bosqichida hosil bo'lgan neytronlar soni ko'chki kabi ortishi mumkin. Haqiqiy sharoitda erkin neytronlar 235U ni ushlashdan oldin namunani qoldirib, yangi parchalanish hodisasini yaratmasligi yoki 235U izotopining o'zi tomonidan ushlanib, uni 236U ga yoki boshqa materiallar (masalan, 238U yoki hosil bo'lgan parchalar) bilan ushlamasligi mumkin. 149Sm yoki 135Xe kabi yadroviy parchalanish.

Agar o'rtacha har bir bo'linish akti boshqa yangi bo'linish aktini hosil qilsa, u holda reaktsiya o'z-o'zidan davom etadi; bu holat kritik deb ataladi. (shuningdek qarang: Neytronni ko'paytirish omili)

Haqiqiy sharoitda uranning kritik holatiga erishish unchalik oson emas, chunki reaktsiyaning borishiga bir qator omillar ta'sir qiladi. Masalan, tabiiy uran bor-yo'g'i 0,72% 235U, 99,2745% 238U dan iborat bo'lib, u 235U yadrolarining bo'linishi paytida hosil bo'lgan neytronlarni o'zlashtiradi. Bu tabiiy urandagi bo'linish zanjiri reaktsiyasining hozirgi vaqtda juda tez parchalanishiga olib keladi. Uzluksiz bo'linish zanjiri reaktsiyasi bir necha asosiy usullar bilan amalga oshirilishi mumkin:

• Namuna hajmini oshirish (rudadan ajratilgan uran uchun hajmni oshirish orqali kritik massaga erishish mumkin);
• Namunadagi 235U kontsentratsiyasini oshirish orqali izotoplarni ajratishni amalga oshirish;
• Har xil turdagi reflektorlar yordamida namuna yuzasida erkin neytronlarning yo'qolishini kamaytirish;
• Termal neytronlarning kontsentratsiyasini oshirish uchun neytron moderator moddasidan foydalaning.

Izomerlar

Yagona ma'lum bo'lgan izomer 235 Um bo'lib, quyidagi xususiyatlarga ega:

• Ortiqcha massa: 40,920,6 (1,8) keV
• Qo'zg'alish energiyasi: 76,5 (4) eV
• Yarim yemirilish davri: 26 min
• Yadro spini va pariteti: 1/2+

Izomerik holatning parchalanishi asosiy holatga izomerik o'tish orqali sodir bo'ladi.

Ilova

• Uran-235 yadroviy bo'linish zanjiri reaktsiyasini boshqaradigan yadroviy reaktorlar uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladi;
• Yuqori darajada boyitilgan uran yadroviy qurol yaratish uchun ishlatiladi. Bunda katta miqdorda energiya (portlash) chiqarish uchun boshqarilmaydigan yadro zanjiri reaksiyasidan foydalaniladi.

Shuningdek qarang

• Uranning izotoplari
• Izotopik ajralish

Eslatmalar

1. 12345 G. Audi, A.H. Wapstra va C. Thibault (2003). AME2003 atom massasini baholash (II). Jadvallar, grafiklar va havolalar." Yadro fizikasi A 729 : 337-676. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibkod: 2003NuPhA.729..337A.
2. 123456789101112 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot va A. H. Wapstra (2003). "NUBASE yadroviy va parchalanish xususiyatlarini baholash." Yadro fizikasi A 729 : 3–128. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibkod: 2003NuPhA.729….3A.
3. Hoffman K. Oltin qilish mumkinmi? - 2-nashr. o'chirildi - L.: Kimyo, 1987. - B. 130. - 232 b. - 50 000 nusxa.
4. Bugun fan tarixida
5. 123 Fialkov Yu.Ya.Izotoplarning kimyo va kimyo sanoatida qoʻllanilishi. - Kiev: Texnika, 1975. - S. 87. - 240 b. - 2000 nusxa.
6. Fizikaviy va kimyoviy doimiylar jadvali, 4.7.1 bo'lim: Yadro bo'linishi. Kaye & Laby Onlayn. 2012-yil 8-aprelda asl nusxadan arxivlangan.
7. Bartolomei G. G., Baibakov V. D., Alxutov M. S., Bat G. A. Yadro energetikasi reaktorlarini hisoblash nazariyasi va usullari asoslari. - M.: Energoatomizdat, 1982. - B. 512.

Uran-235 haqida ma'lumot

Uran-235
Uran-235

Uran-235 axborot videosi

Uran-235 Mavzuni ko'rish.
Uran-235 nima, Uran-235 kim, Uran-235 tushuntirish

Ushbu maqola va videoda vikipediyadan parchalar mavjud

Uran radioaktiv metaldir. Tabiatda uran uchta izotopdan iborat: uran-238, uran-235 va uran-234. Eng yuqori barqarorlik darajasi uran-238 da qayd etilgan.

XususiyatlariQiymat

Umumiy ma'lumot
Ism, belgi	Uran-238, 238U
Muqobil nomlar	uran biri, UI
Neytronlar	146
Protonlar	92
Nuklid xossalari
Atom massasi	238.0507882(20) a. yemoq.
Haddan tashqari massa	47 308,9(19) keV
Maxsus bog'lanish energiyasi (nuklon uchun)	7 570,120(8) keV
Izotopik ko'plik	99,2745(106) %
Yarim hayot	4.468(3) 109 yil
Parchalanish mahsulotlari	234th, 238Pu
Asosiy izotoplar	238Pa(b−) 242 Pu(a)
Yadroning spini va pariteti	0+
Buzilish kanali	Parchalanish energiyasi
a parchalanish	4,2697(29) MeV
SF
ββ	1,1442(12) MeV

Uranning radioaktiv parchalanishi

Radioaktiv parchalanish - bu atom yadrolarining tarkibi yoki ichki tuzilishining keskin o'zgarishi jarayoni bo'lib, ular beqarorlik bilan tavsiflanadi. Bunda elementar zarralar, gamma nurlari va/yoki yadro parchalari chiqariladi. Radioaktiv moddalar radioaktiv yadroga ega. Radioaktiv parchalanish natijasida hosil bo'lgan qiz yadro ham radioaktiv bo'lishi mumkin va ma'lum vaqtdan keyin parchalanadi. Bu jarayon radioaktivlikdan xoli barqaror yadro hosil bo'lguncha davom etadi. E. Rezerford 1899 yilda uran tuzlari uch xil nurlar chiqarishini tajriba yo‘li bilan isbotladi:

• a-nurlari - musbat zaryadlangan zarralar oqimi
• b-nurlari - manfiy zaryadlangan zarralar oqimi
• g-nurlari - magnit maydonda og'ishlarni yaratmaydi.

Nurlanish turi Nuklidning yarim yemirilish davri

Ο	Uran - 238 U	4,47 milliard yil
α ↓
Ο	Toriy - 234 ming	24,1 kun
β ↓
Ο	Protaktiniy - 234 Pa	1,17 daqiqa
β ↓
Ο	Uran - 234 U	245 000 yil
α ↓
Ο	Toriy – 230 ming	8000 yil
α ↓
Ο	Radiy - 226 Ra	1600 yil
α ↓
Ο	Poloniy - 218 Po	3,05 daqiqa
α ↓
Ο	Qo'rg'oshin - 214 Pb	26,8 daqiqa
β ↓
Ο	Vismut - 214 Bi	19,7 daqiqa
β ↓
Ο	Poloniy - 214 Po	0,000161 soniya
α ↓
Ο	Qo'rg'oshin - 210 Pb	22,3 yil
β ↓
Ο	Vismut - 210 Bi	5,01 kun
β ↓
Ο	Poloniy - 210 Po	138,4 kun
α ↓
Ο	Qo'rg'oshin - 206 Pb	barqaror

Uranning radioaktivligi

Tabiiy radioaktivlik radioaktiv uranni boshqa elementlardan ajratib turadigan narsadir. Uran atomlari, har qanday omillar va sharoitlardan qat'i nazar, asta-sekin o'zgaradi.

Uran (element)

Bunday holda, ko'rinmas nurlar chiqariladi. Uran atomlari bilan sodir bo'ladigan o'zgarishlardan so'ng, boshqa radioaktiv element olinadi va jarayon takrorlanadi. U radioaktiv bo'lmagan elementni olish uchun qancha kerak bo'lsa, shuncha takrorlaydi. Misol uchun, ba'zi transformatsiyalar zanjiri 14 bosqichgacha bo'ladi. Bunday holda, oraliq element radiy, oxirgi bosqich esa qo'rg'oshin hosil bo'ladi. Bu metall radioaktiv element emas, shuning uchun transformatsiyalar seriyasi uzilib qoladi. Biroq, uran butunlay qo'rg'oshinga aylanishi uchun bir necha milliard yil kerak bo'ladi.
Radioaktiv uran rudasi ko'pincha uran xomashyosini qazib olish va qayta ishlash bilan shug'ullanadigan korxonalarda zaharlanishni keltirib chiqaradi. Inson tanasida uran umumiy hujayrali zahardir. Bu birinchi navbatda buyraklarga ta'sir qiladi, ammo jigar va oshqozon-ichak traktiga ham ta'sir qiladi.
Uran butunlay barqaror izotoplarga ega emas. Uran-238 uchun eng uzoq umr ko'rish davri kuzatilmoqda. Uran-238 ning yarim parchalanishi 4,4 milliard yil davomida sodir bo'ladi. Bir milliard yildan sal kamroq vaqt ichida uran-235 ning yarim parchalanishi sodir bo'ladi - 0,7 milliard yil. Uran-238 tabiiy uranning umumiy hajmining 99% dan ortig'ini egallaydi. Ulkan yarimparchalanish davri tufayli bu metalning radioaktivligi yuqori emas, masalan, alfa zarralari inson terisining shox pardasiga kira olmaydi. Bir qator tadqiqotlardan so‘ng olimlar nurlanishning asosiy manbai uranning o‘zi emas, balki u ishlab chiqaradigan radon gazi, shuningdek, nafas olish jarayonida inson tanasiga kiradigan uning parchalanish mahsulotlari ekanligini aniqladilar.

radioaktiv uran, radioaktivlik, radioaktiv parchalanish

Izotoplar va uran ishlab chiqarish

Tabiiy uran uchta izotop aralashmasidan iborat: 238U - 99,2739% (yarim yemirilish davri) T 1/2 = 4,468×109 yil), 235U - 0,7024% ( T 1/2 = 7,038×108 yil) va 234U - 0,0057% ( T 1/2 = 2,455×105 yil). Oxirgi izotop birlamchi emas, balki radiogendir; u 238U radioaktiv seriyasining bir qismidir.

Tabiiy uranning radioaktivligi asosan 238U va 234U izotoplariga bog'liq, muvozanat holatida ularning o'ziga xos faolligi tengdir. Tabiiy urandagi 235U izotopining o'ziga xos faolligi 238U faolligidan 21 baravar kam.

Uranning massa raqamlari 227 dan 240 gacha boʻlgan 11 ta sunʼiy radioaktiv izotoplari maʼlum. Ulardan eng uzoq umr koʻrishi 233U ( T 1/2 = 1,62×105 yil) toriy neytronlari bilan nurlanish natijasida olinadi va termal neytronlar tomonidan o'z-o'zidan bo'linishga qodir.

238U va 235U uran izotoplari ikkita radioaktiv qatorning ajdodlari hisoblanadi. Ushbu seriyalarning yakuniy elementlari 206Pb va 207Pb qo'rg'oshin izotoplaridir.

Tabiiy sharoitda eng keng tarqalgan izotoplar 234U: 235U: 238U = 0,0054: 0,711: 99,283. Tabiiy uran radioaktivligining yarmi 234U izotopiga to'g'ri keladi. 234U izotopi 238U ning parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Oxirgi ikkitasi, boshqa izotop juftlaridan farqli o'laroq va uranning yuqori migratsiya qobiliyatidan qat'i nazar, U238/U235 = 137,88 nisbatining geografik barqarorligi bilan tavsiflanadi. Bu nisbatning kattaligi uranning yoshiga bog'liq. Ko'plab dala o'lchovlari uning ozgina tebranishlarini ko'rsatdi. Shunday qilib, rulonlarda bu nisbatning standartga nisbatan qiymati 0,9959 - 1,0042, tuzlarda - 0,996 - 1,005 oralig'ida o'zgaradi. Tarkibida uran boʻlgan foydali qazilmalarda (qatlamli, qora uran, kirtolit, noyob tuproq rudalari) bu nisbatning qiymati 137,30 dan 138,51 gacha; Bundan tashqari, UIV va UVI shakllari o'rtasidagi farq aniqlanmagan; sfenada - 138,4. Ayrim meteoritlarda 235U izotopining tanqisligi aniqlangan. Er sharoitida uning eng past kontsentratsiyasi 1972 yilda frantsuz tadqiqotchisi Bujiges tomonidan Afrikaning Oklo shahrida (Gabondagi kon) topilgan. Shunday qilib, oddiy uran tarkibida 0,7025% uran 235U bo'lsa, Okloda u 0,557% gacha kamayadi. Bu Los-Anjelesdagi Kaliforniya universitetidan Jorj V. Veterill va Chikago universitetidan Mark G. Ingram va universitet kimyogari Pol K. Kuroda tomonidan bashorat qilingan tabiiy yadroviy reaktorning izotoplarning yonib ketishiga olib kelishi haqidagi gipotezasini tasdiqladi. 1956 yilda jarayonni tasvirlab bergan Arkanzas shtati. Bundan tashqari, xuddi shu tumanlarda tabiiy yadroviy reaktorlar topilgan: Okelobondo, Bangombe va boshqalar. Hozirda 17 ga yaqin tabiiy yadro reaktorlari ma'lum.

Kvitansiya

Uran qazib olishning birinchi bosqichi konsentratsiyadir. Tosh maydalanadi va suv bilan aralashtiriladi. Og'ir suspenziya komponentlari tezroq joylashadi. Agar jinsda birlamchi uran minerallari bo'lsa, ular tezda cho'kadi: bu og'ir minerallar. Ikkilamchi uran minerallari engilroq bo'lib, bu holda og'ir chiqindi jinslar ertaroq joylashadi. (Biroq, u har doim ham bo'sh emas, u ko'plab foydali elementlarni, shu jumladan uranni ham o'z ichiga olishi mumkin).

Keyingi bosqich - konsentratlarni yuvish, uranni eritmaga o'tkazish. Kislota va ishqoriy yuvish qo'llaniladi. Birinchisi arzonroq, chunki uran qazib olish uchun sulfat kislota ishlatiladi. Ammo uran kabi xom ashyo tarkibida bo'lsa smola, uran tetravalent holatda bo'lsa, unda bu usul qo'llanilmaydi: tetravalent uran sulfat kislotada amalda erimaydi. Bunday holda, siz ishqoriy yuvishga murojaat qilishingiz yoki uranni olti valentli holatga qadar oldindan oksidlashingiz kerak.

Uran kontsentrati tarkibida sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishadigan dolomit yoki magnezit bo'lgan hollarda kislotali yuvish ham qo'llanilmaydi.

Bunday hollarda kaustik soda (natriy gidroksid) dan foydalaning.

Uranni rudalardan yuvish muammosi kislorodni puflash orqali hal qilinadi. Uran rudasi va 150 ° C gacha qizdirilgan sulfidli minerallar aralashmasiga kislorod oqimi beriladi. Bu holda oltingugurt minerallaridan sulfat kislota hosil bo'lib, uranni yuvib yuboradi.

Keyingi bosqichda uran hosil bo'lgan eritmadan tanlab ajratilishi kerak. Zamonaviy usullar - ekstraktsiya va ion almashinuvi - bu muammoni hal qilishi mumkin.

Eritmada nafaqat uran, balki boshqa kationlar ham mavjud. Ulardan ba'zilari, ma'lum sharoitlarda, xuddi uran kabi harakat qiladi: ular bir xil organik erituvchilar bilan chiqariladi, bir xil ion almashinadigan smolalarda cho'kadi va bir xil sharoitda cho'kadi. Shuning uchun uranni tanlab ajratib olish uchun har bir bosqichda u yoki bu kiruvchi sherikdan xalos bo'lish uchun ko'plab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalaridan foydalanish kerak. Zamonaviy ion almashinadigan qatronlarda uran juda tanlab chiqariladi.

Usullari ion almashinuvi va ekstraktsiyasi Ular, shuningdek, yaxshi, chunki ular uranni kambag'al eritmalardan to'liq olish imkonini beradi (uran miqdori litriga o'ndan bir gramm).

Ushbu operatsiyalardan so'ng uran qattiq holatga - oksidlardan biriga yoki UF4 tetrafloridiga aylanadi. Ammo bu uranni hali ham katta termal neytronni ushlab turish kesimiga ega bo'lgan aralashmalardan tozalash kerak - bor, kadmiy, gafniy. Yakuniy mahsulotdagi ularning miqdori foizning yuz mingdan va milliondan bir qismidan oshmasligi kerak. Ushbu aralashmalarni olib tashlash uchun tijorat uchun toza uran birikmasi nitrat kislotada eritiladi. Bunda uranilnitrat UO2(NO3)2 hosil boʻladi, u tributilfosfat va baʼzi boshqa moddalar bilan ekstraksiya qilishda qoʻshimcha ravishda talab qilinadigan standartlarga qadar tozalanadi. Keyin bu modda kristallanadi (yoki peroksid UO4 2H2O cho'ktiriladi) va ehtiyotkorlik bilan kalsinlanadi. Ushbu operatsiya natijasida vodorod bilan UO2 ga qaytariladigan uran trioksidi UO3 hosil bo'ladi.

Uran dioksidi UO2 UF4 tetrafloridini hosil qilish uchun 430 dan 600 ° C gacha bo'lgan haroratda quruq vodorod ftoridiga ta'sir qiladi. Uran metalli bu birikmadan kaltsiy yoki magniy yordamida qaytariladi.

Tuzilgan uran

Tabiiy urandan 235U va 234U ajratib olingandan so'ng, qolgan material (uran-238) 235 izotopida kamayganligi uchun "tushgan uran" deb ataladi. Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, Qo'shma Shtatlarda 560 000 tonnaga yaqin kamaygan geksaftorid (UF6) mavjud.

Tuzilgan uran tabiiy uranga qaraganda ikki baravar radioaktivdir, asosan undan 234U olib tashlanishi hisobiga. Uranning asosiy ishlatilishi energiya ishlab chiqarish bo'lganligi sababli, kamaygan uran kam iste'mol qilinadigan, past iqtisodiy qiymatga ega mahsulotdir.

Uning ishlatilishi asosan uranning yuqori zichligi va nisbatan arzonligi bilan bog'liq. Yo'qolgan uran radiatsiyadan himoya qilish uchun (istehzali) va samolyotlarni boshqarish yuzasi kabi aerokosmik dasturlarda balast sifatida ishlatiladi. Har bir Boeing 747 samolyotida ushbu maqsadlar uchun 1500 kg siyrak uran mavjud. Ushbu material yuqori tezlikdagi giroskop rotorlarida, katta volanlarda, kosmik qo'nish va poyga yaxtalarida balast sifatida va neft quduqlarini burg'ulashda ham qo'llaniladi.

Fiziologik harakat

Oʻsimliklar, hayvonlar va odamlarning toʻqimalarida mikromiqdorda (10−5—10−8%) uchraydi. Ba'zi zamburug'lar va suv o'tlari tomonidan eng ko'p to'planadi. Uran birikmalari oshqozon-ichak traktida (taxminan 1%), o'pkada - 50% so'riladi. Tanadagi asosiy omborlar: taloq, buyraklar, skelet, jigar, o'pka va bronxopulmoner limfa tugunlari. Odamlar va hayvonlarning a'zolari va to'qimalarida 10-7 g dan oshmaydi.

Uran va uning birikmalari zaharli hisoblanadi. Uran va uning birikmalarining aerozollari ayniqsa xavflidir. Suvda eriydigan uran birikmalarining aerozollari uchun havodagi MPC 0,015 mg/m³, uranning erimaydigan shakllari uchun MPC 0,075 mg/m³ ni tashkil qiladi. Uran tanaga kirganda, u umumiy hujayrali zahar bo'lib, barcha organlarga ta'sir qiladi. Uran, boshqa ko'plab og'ir metallar kabi, oqsillarni, birinchi navbatda, aminokislotalarning sulfid guruhlari bilan deyarli qaytarib bo'lmaydigan tarzda bog'lanib, ularning funktsiyasini buzadi. Uranning molekulyar ta'sir mexanizmi uning ferment faolligini bostirish qobiliyati bilan bog'liq. Buyraklar birinchi navbatda ta'sirlanadi (siydikda oqsil va shakar paydo bo'ladi, oliguriya). Surunkali intoksikatsiya bilan gematopoez va asab tizimining buzilishi mumkin.

Dunyoda uran qazib olish

Jahon uran ishlab chiqarishining 94% 10 ta davlatga tegishli

OECDning Uran Qizil kitobiga ko'ra, 2005 yilda 41250 tonna uran qazib olingan (2003 yilda 35492 tonna). OECD ma'lumotlariga ko'ra, dunyoda yiliga 67 ming tonna uran iste'mol qiladigan 440 ta tijorat reaktorlari ishlaydi. Bu shuni anglatadiki, uning ishlab chiqarilishi iste'molning atigi 60 foizini ta'minlaydi (qolgan qismi eski yadro kallaklaridan olinadi). 2005-2006 yillarda U tarkibi bo'yicha mamlakat bo'yicha ishlab chiqarish tonnada. (13-jadval, A ilovasiga qarang).

Rossiyada ishlab chiqarish

SSSRda asosiy uran rudali hududlari Ukraina (Jeltorechenskoye, Pervomayskoye konlari va boshqalar), Qozog'iston (Shimoliy - Balkashin konlari va boshqalar; Janubiy - Qizilsoy ruda koni va boshqalar; Vostochniy; ularning barchasi asosan Rossiyaga tegishli edi. vulqon-gidrotermal turi); Transbaikaliya (Antey, Streltsovskoe va boshqalar); Oʻrta Osiyo, asosan Oʻzbekiston qora slanetslarda minerallashgan markaz Uchquduq shahrida joylashgan. Ko'p mayda ruda hodisalari va ko'rinishlari mavjud. Rossiyada Transbaykaliya asosiy uran rudasi mintaqasi bo'lib qolmoqda. Rossiya uranining 93% ga yaqini Chita viloyatidagi konda (Krasnokamensk shahri yaqinida) qazib olinadi. Kon qazish "Atomredmetzoloto" OAJ (Uran xoldingi) tarkibiga kiruvchi Priargunskoye ishlab chiqarish kon-kimyo birlashmasi (PPMCU) tomonidan shaft usuli yordamida amalga oshiriladi.

Qolgan 7% "Dalur" OAJ (Qo'rg'on viloyati) va "Xiagda" OAJ (Buryatiya) tomonidan er osti yuvish yo'li bilan olinadi.

Olingan rudalar va uran konsentrati Chepetsk mexanika zavodida qayta ishlanadi.

Qozog'istonda ishlab chiqarish

Dunyodagi uran zahiralarining beshdan bir qismi Qozogʻistonda toʻplangan (21% va dunyoda 2-oʻrin). Uranning umumiy zaxiralari taxminan 1,5 million tonnani tashkil etadi, shundan 1,1 million tonnaga yaqinini in-situ yuvish yo'li bilan qazib olish mumkin.

2009 yilda Qozog'iston uran qazib olish bo'yicha dunyoda birinchi o'rinni egalladi (13,5 ming tonna qazib olindi).

Ukrainada ishlab chiqarish

Asosiy korxona - Jovti Vodi shahridagi Sharqiy kon-qayta ishlash kombinati.

Ilova

Uran-238 asosiy parchalanuvchi material sifatida ishlatilmasa ham, uning bo'linishi uchun zarur bo'lgan yuqori energiyali neytronlar tufayli u yadro sanoatida muhim o'rin tutadi.

Yuqori zichlik va atom og'irligiga ega bo'lgan U-238 termoyadroviy va parchalanish qurilmalarida reflektor zaryadli qobiqlarni tayyorlash uchun javob beradi. Tez neytronlar tomonidan parchalanishi zaryadning energiya chiqishini oshiradi: bilvosita, aks ettirilgan neytronlarni ko'paytirish orqali; to'g'ridan-to'g'ri qobiq yadrolarining tez neytronlar tomonidan bo'linishi paytida (birikma paytida). Bo'linish natijasida hosil bo'lgan neytronlarning taxminan 40% va barcha termoyadroviy neytronlar U-238 parchalanishi uchun etarli energiyaga ega.

U-238 spontan bo'linish tezligi U-235 dan 35 baravar yuqori, 5,51 parchalanish / s * kg. Bu uni to'p bombalarida reflektor zaryadi uchun qobiq sifatida ishlatishni imkonsiz qiladi, chunki uning mos massasi (200-300 kg) juda baland neytron fonini yaratadi.

Pure U-238 0,333 mikrokuri/g o'ziga xos radioaktivlikka ega.

Ushbu uran izotopining muhim qo'llanilishi plutoniy-239 ishlab chiqarishdir. Plutoniy U-238 atomi neytronni tutib olgandan keyin boshlanadigan bir necha reaksiyalar orqali hosil bo'ladi. 235-izotopda tabiiy yoki qisman boyitilgan uranni o'z ichiga olgan har qanday reaktor yoqilg'isi yoqilg'i aylanishi tugagandan so'ng plutoniyning ma'lum bir qismini o'z ichiga oladi.

Uran-238 ning parchalanish zanjiri

Uranning izotopi 238 ga teng, u tabiiy uranning 99% dan ortig'ida uchraydi. Bu izotop ham eng barqaror hisoblanadi, uning yadrosi termal neytronlar tomonidan bo'linmaydi. 238U ni ajratish uchun neytronga qo'shimcha 1,4 MeV kinetik energiya kerak bo'ladi. Sof uran-238 dan yasalgan yadro reaktori hech qanday sharoitda ishlamaydi.

Uran-238 atomi, yadrosidagi protonlar va neytronlar birlashtiruvchi kuchlar bilan zo'rg'a bir-biriga bog'langan. Vaqti-vaqti bilan undan to'rtta zarrachadan iborat ixcham guruh ajralib chiqadi: ikkita proton va ikkita neytron (a-zarra). Shunday qilib, uran-238 toriy-234 ga aylanadi, uning yadrosida 90 proton va 144 neytron mavjud. Ammo toriy-234 ham beqaror. Biroq, uning o'zgarishi avvalgi holatdan farq qiladi: uning neytronlaridan biri protonga aylanadi va toriy-234 protaktiniy-234 ga aylanadi, uning yadrosi 91 proton va 143 neytronni o'z ichiga oladi. Yadroda sodir bo'lgan bu metamorfoz ularning orbitalarida harakatlanadigan elektronlarga ham ta'sir qiladi: ulardan biri juftlashtirilmaydi va atomdan uchib ketadi. Protaktinium juda beqaror va o'zgarishi uchun juda oz vaqt talab etiladi. Buning ortidan radiatsiya bilan birga keladigan boshqa transformatsiyalar sodir bo'ladi va bu butun zanjir oxir-oqibat barqaror qo'rg'oshin nuklidi bilan tugaydi (7-rasm, B ilovasiga qarang).

Yadro energiyasi uchun eng muhim holat shundaki, uranning eng keng tarqalgan izotopi 238U ham yadro yoqilg'isining potentsial manbai hisoblanadi. Szilard ham, Fermi ham neytronlarning uran tomonidan yutilishi yangi elementlarning paydo bo'lishiga olib keladi, deb to'g'ri taxmin qilishgan.

Uranning izotoplari

Haqiqatan ham, termal neytron bilan to'qnashganda, uran-238 bo'linmaydi, aksincha, yadro neytronni o'zlashtiradi. O'rtacha 23,5 daqiqada yadrodagi neytronlardan biri protonga aylanadi (elektronning emissiyasi bilan, b yemirilish reaktsiyasi), uran-239 yadrosi esa neptuniy-239 yadrosiga (239Np) aylanadi. 2,4 kundan keyin ikkinchi b - parchalanish sodir bo'ladi va plutoniy-239 (239Pu) hosil bo'ladi.

Yadro reaktorida neytronlarning ketma-ket yutilishi natijasida plutoniydan ham og'irroq elementlar hosil bo'lishi mumkin.

Tabiiy minerallar va uran rudalarida faqat 239Pu, 244Pu va 237Np iz ​​miqdori topilgan, shuning uchun transuran elementlari (urandan og'irroq) tabiiy muhitda deyarli topilmaydi.

Tabiatda mavjud bo'lgan uran izotoplari a parchalanish va o'z-o'zidan bo'linishga nisbatan to'liq barqaror emas, lekin juda sekin parchalanadi: yarim hayot uran-238 4,5 milliard yil, uran-235 esa 710 million yil. Yadro reaktsiyalarining past chastotasi tufayli bunday uzoq umr ko'radigan izotoplar xavfli nurlanish manbalari emas. Tabiiy uran ingotini sog'likka zarar bermasdan qo'lingizda ushlab turish mumkin. Uning o'ziga xosligi faoliyat 0,67 mCi/kg ga teng (Ci – kyuri, sekundiga 3,7 * 1010 yemirilishga teng tizimdan tashqari faoliyat birligi).

Qabul qilish - uran

1-sahifa

Mahalliy ko'mir kulidan uran ishlab chiqarish, deb yozadi gazeta, hal qilingan masala deb hisoblash mumkin. Ba'zi ko'mirlarning 1 tonna kulida 6 ming tonna ko'mirga teng atom energiyasi mavjud.

Uran, oltin olish; uranning parchalanish mahsulotlarini ajratish; rangli metallar va noyob yer elementlarini olish.

Uran va toriy ishlab chiqarishdan oldin ruda xom ashyosini kompleks kompleks qayta ishlash amalga oshiriladi.

Uran ishlab chiqarish uchun qattiq UF4 kaltsiy yoki magniy bilan qaytariladi.

Uran, toriy va boshqa metallarni olishda, shuningdek, organik sintezda ishlatiladi.

Reaksiya aralashmasida ideal tarzda so'ndirilgan uranni ishlab chiqarish uchun energiya sarfi har bir metall atomiga 71 eV ni tashkil qiladi.

Uranning asosiy manbai - uranit minerali va uning navlari - smola aralashmasi, uran slyudalari, pitchblend, qora uran. Uran va uning birikmalarini olish uchun uran-vanadiy, uran-fosfor, uran-mishyak kislotali kaltsiy, mis, bariyning uran slyudalari deb ataladigan tuzlari katta ahamiyatga ega.

So'nggi yillarda uranni olish uchun eritmalarni keyinchalik tozalash bilan er osti yuvish usuli qo'llanildi. Er osti yuvish uchun sulfat kislota va karbonat eritmalari ishlatiladi.

Qo'shma Shtatlardagi uranning yana bir asosiy potentsial manbai Tennessi, Kentukki, Indiana, Illinoys va Ogayo shtatlarida joylashgan slanetsdir.

Uran tetrafloridini ishlab chiqarishning boshqa ko'plab usullari mavjud, shu jumladan vodorod ftoridining 250 S dan boshlab vodorod atmosferasida ixcham metall uran bilan reaksiyasi.

Uran ishlab chiqarish uchun tigel pechlarini hisoblash usullari deyarli yo'q. Ularni loyihalashda faqat reaktsiya natijasida ajralib chiqadigan va atrofdagi kosmosga yo'qolgan issiqlik miqdori, shuningdek (magniy-termik pasayish holatida) yordamida etkazib berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori kabi omillarni hisobga olish mumkin. tashqi isitgichlar.

Yaponiya fosforli o‘g‘itlar ishlab chiqarishda qo‘llaniladigan fosfor kislotasi eritmasidan uran olishning yangi texnologiyasini ishlab chiqdi. Yaponiya tomonidan har yili o'g'it ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida import qilinadigan 3-4 million tonna fosfatdan uran qazib olish zavodi qurilishidan oldin tajriba zavodini qurish rejalashtirilgan.

Shuni ta'kidlash kerakki, uranni olish jarayoni bu erda tasvirlanganidek oddiy emas. Shuni esda tutish kerakki, barcha jarayonlar maxsus materiallardan tayyorlangan murakkab uskunalarda amalga oshiriladi. Bunday holda, reagentlarning juda aniq dozasini kuzatish va kerakli haroratni saqlash kerak. Uran ishlab chiqarish jarayoni kimyoviy jihatdan toza deb ataladigan moddalardan ko'ra toza bo'lishi kerak bo'lgan juda ko'p miqdorda o'ta toza reagentlarni talab qiladi.

Sahifalar:      1    2    3    4