İçerik

• adımlar
• Yöntem 1 / 7: Temel Yararlanma Süreci
• Yöntem 2 / 7: Gaz Difüzyon Prosesi
• Yöntem 3 / 7: Gaz Birleştirme İşlemi
• Yöntem 4 / 7: Aerodinamik Ayırma İşlemi
• Yöntem 5 / 7: Sıvı Termal Difüzyon Prosesi
• Yöntem 6 / 7: Elektromanyetik İzotop Ayırma İşlemi
• Yöntem 7/7: Lazer İzotop Ayırma İşlemi
• İpuçları
• Uyarılar

Uranyum nükleer reaktörler için yakıt olarak kullanılır ve 1945'te Hiroşima'ya atılan ilk atom bombasını oluşturmak için de kullanılmıştır. Uranyum, farklı atomik kütlelere ve farklı radyoaktivite seviyelerine sahip birkaç izotop içeren uranyum reçine cevherinden çıkarılır. Bozunma reaksiyonunda kullanım için U izotopunun miktarı belirli bir seviyeye yükseltilmelidir. Bu işleme uranyum zenginleştirme denir. Bunu yapmanın birkaç yolu vardır.

adımlar

Yöntem 1 / 7: Temel Yararlanma Süreci

1. 1 Uranyumu ne için kullanacağınıza karar verin. Tipik olarak, uranyum cevheri yalnızca %0.7 U içerir ve geri kalanı nispeten kararlı bir U izotopundan oluşur. Uranyumu kullanmayı düşündüğünüz reaksiyon türü, cevheri kullanmak için cevheri zenginleştirmeniz gereken U seviyesini belirler. Mevcut uranyumu mümkün olduğunca verimli bir şekilde...
   • Nükleer enerjide kullanılan uranyum, %3-5 U düzeyinde zenginleştirilmelidir. (bazı nükleer reaktörler, zenginleştirilmemiş uranyum kullanımını gerektirir).
   • Nükleer silahlar oluşturmak için kullanılan uranyum, %90 U ile zenginleştirilmelidir.
2. 2 Uranyum cevherini gaza dönüştürün. Çoğu uranyum zenginleştirme yöntemi, cevherin düşük sıcaklıkta gaza dönüştürülmesini gerektirir. Flor gazı cevher dönüştürme ünitesine pompalanır. Uranyum oksit, uranyum heksaflorür (UF) üretmek için flor ile etkileşime girer.₆). Bundan sonra, U izotopu gazdan izole edilir.
3. 3 Uranyum zenginleştirme Bu metnin geri kalanında uranyumu zenginleştirmenin farklı yolları anlatılmaktadır. En yaygın olanları gaz difüzyonu ve gaz santrifüjüdür, ancak lazer izotop ayrımı yakında bunların yerini alacaktır.
4. 4 Uranyum Heksaflorürü Uranyum Dioksite (UO) Dönüştür₂). Zenginleştirmeden sonra, uranyum daha fazla kullanım için kararlı, güçlü bir forma dönüştürülmelidir.
   • Uranyum dioksit, 4 metrelik çubuklar oluşturan metal tüplere yerleştirilmiş granüller şeklinde nükleer reaktörler için yakıt olarak kullanılır.

Yöntem 2 / 7: Gaz Difüzyon Prosesi

1. 1 UF pompalama₆ borular aracılığıyla.
2. 2 Gazı gözenekli bir filtre veya membrandan geçirin. U izotopu U'dan daha hafif olduğu için, UF₆Daha hafif bir izotop içerenler, zardan daha ağır bir izotoptan daha hızlı geçecektir.
3. 3 Yeterince U toplayana kadar difüzyon işlemini tekrarlayın. Tekrarlayan difüzyona kaskad denir. Yeterli U toplanmadan önce membrandan 1400 geçiş gerekebilir.
4. 4 Yoğuşma UF₆ sıvı içine. Gaz zenginleştirildikten sonra, bir sıvıya yoğunlaştırılır ve konteynerlere yerleştirilir, burada soğutulur ve nakliye ve granüllere dönüştürülmek üzere katılaştırılır.
   • Filtrelerden çok sayıda gaz geçtiği için bu işlem enerji tüketir ve bu nedenle kullanım dışı kalır.

Yöntem 3 / 7: Gaz Birleştirme İşlemi

1. 1 Yüksek hızda dönen birkaç silindir toplayın. Bu silindirler santrifüjlerdir. Santrifüjler hem paralel hem de seri olarak monte edilir.
2. 2 UF yükle₆ santrifüjlerde. Santrifüjler, onu içeren daha ağır gazı silindir duvarlarında olmaya ve U ile daha hafif olanı merkezde kalmaya zorlamak için merkezkaç kuvveti kullanır.
3. 3 Ayrı ayrı gazlar.
4. 4 Bu gazlarla işlemi farklı santrifüjlerde tekrarlayın. Yüksek U içeriğine sahip gaz, daha fazla U'yu geri kazanmak için bir santrifüjden geçirilir ve U içeriği düşük olan gaz, kalan U'yu geri kazanmak için sıkıştırılır.Böylece gaz difüzyonundan daha fazla U elde edilir.
   • Gaz santrifüjlerini kullanma süreci 1940'larda icat edildi, ancak daha düşük enerji tüketiminin önemli olmaya başladığı 1960'lara kadar pek kullanılmadı. Şu anda bu işlemi kullanan tesis ABD Eunice'de bulunuyor. Rusya'da, Japonya'da ve Çin'de bu tür 4 işletme var - her biri 2, Büyük Britanya, Hollanda ve Almanya'da - birer tane.

Yöntem 4 / 7: Aerodinamik Ayırma İşlemi

1. 1 Birkaç sabit dar silindir oluşturun.
2. 2 UF'ye girin₆ silindirlere yüksek hızda Bu şekilde verilen gaz, silindir içinde bir siklon gibi dönecek ve bunun sonucunda dönen bir santrifüjde olduğu gibi U ve U'ya bölünecektir.
   • Güney Afrika'da bir silindire teğetsel olarak gaz enjekte etmeyi buldular. Şu anda silikonda olduğu gibi hafif izotoplar üzerinde test ediliyor.

Yöntem 5 / 7: Sıvı Termal Difüzyon Prosesi

1. 1 Basınç altında UF gazını çevirin₆ sıvı içine.
2. 2 İki eş merkezli boru oluşturun. Borular oldukça yüksek olmalıdır. Borular ne kadar uzun olursa, o kadar fazla gaz ayrılabilir.
3. 3 Boruları bir sıvı su kılıfı ile çevreleyin. Bu, dış boruyu soğutacaktır.
4. 4 Borular arasına sıvı uranyum heksaflorür enjekte edin.
5. 5 İç boruyu buharla ısıtın. Isı, UF'de bir konveksiyon akışı oluşturacaktır.₆Bu, hafif U izotoplarının sıcak iç boruya ve ağır U izotoplarının soğuk dış boruya hareket etmesine neden olur.
   • Bu süreç 1940 yılında Manhattan Projesinin bir parçası olarak icat edildi, ancak daha verimli bir gaz difüzyon sürecinin geliştirilmesinden sonra erken terk edildi.

Yöntem 6 / 7: Elektromanyetik İzotop Ayırma İşlemi

1. 1 İyonize gaz UF₆.
2. 2 Gazı güçlü bir manyetik alandan geçirin.
3. 3 İyonize uranyum izotoplarını manyetik alandan geçerken bıraktıkları izlerinden ayırın. U iyonları, U'dan farklı şekilde bükülen izler bırakır. Bu iyonlar, zenginleştirilmiş uranyum üretmek için ayrılabilir.
   • Bu yöntem 1945'te Hiroşima'ya atılan atom bombası için uranyum üretmek için kullanıldı ve Irak tarafından 1992'de nükleer silah programı için kullanıldı. Bu yöntem, gaz difüzyon yönteminden 10 kat daha fazla enerji gerektirir ve bu da onu büyük ölçekli programlar için pratik değildir.

Yöntem 7/7: Lazer İzotop Ayırma İşlemi

1. 1 Lazeri belirli bir frekansa ayarlayın. Lazer ışığı belirli bir dalga boyuna (tek renk) sahip olmalıdır. Belirli bir dalga boyunda, lazer yalnızca U atomlarını hedef alacak ve U atomlarını sağlam bırakacaktır.
2. 2 Lazeri uranyuma doğrultun. Diğer uranyum zenginleştirme yöntemlerinden farklı olarak, bu işlem uranyum heksaflorür gazının kullanılmasını gerektirmez. En yaygın olarak endüstride yapılan bir uranyum ve demir alaşımı kullanabilirsiniz.
3. 3 Uranyum atomlarını uyarılmış elektronlarla serbest bırakacak. Bunlar U atomları olacak.

İpuçları

• Bazı ülkelerde nükleer atık, uranyum ve plütonyumu bozunma sürecinden ayırmak için yeniden kullanılır. Yeniden kullanılabilir uranyum, bozunma sürecinde elde edilen U ve U'dan çıkarılmalıdır ve şimdi U, nötronları emdiği ve böylece bozunma sürecini yavaşlattığı için uranyum başlangıçtakinden daha yüksek bir seviyede zenginleştirilmelidir. Bu nedenle, ilk kez kullanılan uranyum, geri dönüştürülmüş uranyumdan ayrı tutulmalıdır.

Uyarılar

• Aslında, uranyum zayıf radyoaktiftir. Ancak, UF'ye dönüştürürken₆ su ile temas ettiğinde hidroflorik asit oluşturan toksik bir kimyasala dönüşür. Bu nedenle, uranyum zenginleştirme tesisleri, UF gazının depolanmasını içeren flor ile çalışan kimyasal tesislerle aynı düzeyde güvenlik ve koruma gerektirir.₆ düşük basınç altında ve yüksek basınç altında çalışırken ek sızdırmazlık kullanımı.
• Geri dönüştürülebilir uranyum, içerdiği U izotopları güçlü gama radyasyonu yayan elementlere dönüştüğü için ciddi şekilde korunmalıdır.
• Zenginleştirilmiş uranyum genellikle yalnızca bir kez yeniden kullanılabilir.