Proatom - urán - a fő fém atomenergia

Evelyn Tsegelnik, mérnök Glazov

Egy kicsit szülők

A fő fém atomenergia - urán - kapta a nevét az Uránusz bolygó, felfedezte 1781-ben W. Herschel és a tiszteletére nevezték el a legfőbb isten a görög mitológia isten Uránusz, az ura az ég, aki egyben az őse minden görög istenek. Elmondhatjuk, hogy az isten Uránusz, az apa a 45 gyermek, a tudós ábrázolás néhány „gyári” a termelés utódok. A nukleáris ipar, például egy atomreaktor végez - valós gyári új elemek és izotópok a periódusos rendszer (eredő hasadási urán atomok kapunk szinte minden eleme tömegű 70 és 160). A történelem mind az urán és a kitermelési technológia és a gyártási nevéhez számos neves vegyészek és fizikusok a világon. Ezt MG Klaproth, E. Peligot, Mary és Joliot Curie, IV Kurchatov, NN Semenov, YB Chariton, BP Konstantinov, YB Zeldovich, PL Kapitsa, LA Artsimovich, AP Alexandrov, VI Vernadszkij, IE Tamm, Frenkel Frenkel, AI Alikhanov, LS Kolovrat-Czerwinski et al. És az első ezen a listán meglehetősen fel a nevét a német vegyész MG Klaproth, aki felfedezte az elem az urán 1789. Klaproth képes volt elkülöníteni az úgynevezett „gyanta üres” nem urán is, és annak oxid. Fémes állapotban urán állították elő 1841-ben a francia kémikus E. Peligot csökkentése urán-tetraklorid (UCl4) fém-káliumot.

A sorsa egy tehetséges gyerek

Egy nagyon hosszú idő urán érdekes volt a vegyészek csak összetevőként festék-, üveg. Valamivel később - 1896-ban kiderült, a jelenség a radioaktivitás urán (francia fizikus Henri Becquerel rögzített kibocsátási urán só láthatatlan sugarak, erős átható ereje), és megkezdődött a feldolgozás urán ércek kivonat urán kutatási célokra és alkalmazása a gyógyászatban (X-ray) . 1919, fizika-Műszaki Intézet (RSFSR) sikerült mesterséges átalakítása bombázásával atommagok a magok könnyű elemek alfa-részecskék által kibocsátott természetes radioaktív anyagok. Természetes urán kutatás nyomán szerte a világon. 1935-ben, Frederic Joliot-Curie, az egyik az aktív urán kutatók Nobel-díjat kapott a felfedezéséért mesterséges radioaktivitás. A tudósok már régóta észrevette a képességét urán atommag részesedése. Végtére is, az összes többi elemhez képest, a neutronokkal sugározzák, fordult nehezebb atommagok és az urán, a tudósok várják ugyanaz. Oroszországban csak 1939-ben fedezte fel a jelenséget a maghasadás, és azóta kezdett gerjeszti az urán tudósok a nukleáris üzemanyag, és a politikusok - mint „töltelék” az atombomba. A 1939-1940. YB Khariton és Ya Zel'dovich első elméletileg kimutatták, hogy enyhe dúsítási természetes urán és urán-235 lehet megteremteni a feltételeket a folyamatos maghasadás, vagyis, hogy a folyamatnak lánc karakter.

A történelem a náci Németország már dokumentálták, hogy a német tudósok 1945-ben már saját atombomba. Munka létrehozása a nukleáris fegyverek a nácik által történt 1944-ben: a német tudósok végeztek kísérleteket a nehézvíz a felosztása az atom. Németországban ebben az időben volt egy kísérleti atomreaktor, és hozták létre próbaterepe nukleáris fegyverek. De a sikeres művek a nácik nem volt elég magasan dúsított urán, a fő betétek, amelyek Afrikában és Észak-Amerikában. A második világháború idején a náci tudósok végeztek vizsgálatokat a nukleáris eszközök koncentrációs táborban fogva. Több száz embert öltek során ezek baljós kísérletek. De készítette német tudósok tapasztaltak az atombomba volt túl nehézkes a szállítás légi, ezért Hitler elutasította a kérelmet (lásd. A könyv a német történész Rainer Karlsch „Hitler bomba”). Ezen túlmenően, a hadiipar Németországban egyértelmű hiány wolfram - 1943 Portugália megszűnt exportáló náci wolfram (ami szükséges a termelés páncéltörő lövedékek tartály és páncéltörő ágyú), és Hitler kénytelen volt kiadni egy fedezése érdekében wolfram uránellátás, amelyek váltak mindenütt adunk az ötvözetek előállítására áthatolói. Ezekre a célokra 1943-ben szállították mintegy 1200 tonna uránt halmozódott fel a program keretében a létrehozását a német nukleáris fegyverek. Nem ismert, hogy hogyan lehet továbbfejleszteni világtörténelemben, ha nem lett volna Hitler egy ilyen gyenge politikus. A német kormány permetezzük tudományos és anyagi források között közvetlenül több fegyver programok, így a „urán Project” volt (szerencsére a világ az emberiség) a hátsó Hitler figyelmét. Elfoglalása után a német, a szovjet kormány területére szállított, a Szovjetunió, az összes dokumentumot a „urán projekt”, valamint a nukleáris szakemberek részt vesznek a projektben (Adolf Thiessen, Max Steenbeck et al.). 1946-ban, a szakemberek Intézet Atomenergia Moszkva, irányítása alatt IV Kurchatov tapasztalatait felhasználva, a szovjet és a német szakértők végzik önfenntartó nukleáris láncreakció. fizikai dob az első kísérleti reaktor termikus neutronok végeztünk.

Ábra. 1. Készítmények szegényített urán védőfelszerelés

Növekedés és érlelés

De a kérdés az minisztérium úgy döntött, -

Kivonat urán ércből itt!

És sínen acél rohant

A városi ember szemében lakókocsi.

Elhagytam a várost, hogy megfeleljen feltöltését

A petróleumlámpa a kezében.

Anélkül, utak, ő volt, fény nélkül,

A mély fa kabát ...

Itt érc helyébe Ural

Az urán koncentrátum.

Az urán elsajátította kalcium:

Monolit rézötvözet desztillátumot.

Kapott és szemes termékek, chips,

Jodid rúd. végül

A nap jött, amikor „Lapotnikov orosz”

Elkezdtem roll fűtőelemek nukleáris erőművek.

Egy évvel később, az első kísérleti reaktor BR-1 gyors tenyésztő indult a fizika és Energia Intézet Obninsk. 1960-ban a kiemelt jégtörő flotta a Szovjetunió nukleáris meghajtású jégtörő „Lenin” tette az első járat az északi-tengeri útvonal. Atomerőmű kapacitása 44.000 LE jégtörő Ez lehetővé tette, hogy lépni szilárd jégmező akár három méter vastag, megnyitva az utat a hajó lakókocsi.

jégtörő hossza 134 m, szélessége 27,6 m, a elmozdulását 16.000 tonna volt, sebessége tiszta víz icebreaker volt 18 csomó, a reaktorokat túlnyomásos víz típusú. Jégtörő „Lenin” megnyitotta az utat a jövő Oroszország nukleáris flotta. Creation reaktorok tengeralattjárók a Szovjetunióban volt elfoglalva, Kutatási és Fejlesztési Intézet teljesítmény.

1964-ben, a Nukleáris Energia Intézet. IV Kurchatova végeztük közvetlen átalakítása hőenergia a hasadási a mag, a villamos erőmű egy kísérleti „Daisy”. Nukleáris üzemanyag „Daisy” szolgált dúsított urán dicarbide (terhelés 49kg). A hő a nukleáris reaktor hővezetéssel anyagok termoelektromos átalakító, elhelyezve a külső felületén a reaktor, és a széleit az emitter (e. A teljesítmény beállítása az 0,8 kW-os). Ugyanebben az évben az Urál megbízásából Beloyarsk atomenergia őket. IV Kurchatov, ahol a nukleáris gőz túlhevítési először a világon végeztük közvetlenül a reaktorban. 1965-ben, a Szovjetunió üzembe egy atomerőmű, amelynek forráspontja reaktor nyomás alatti víz típusú tápegység 50 000 kW, 1968-ban készült egy fizikai indítás nukleáris gyors reaktor BOR-60 kapacitása 60.000 kW Kutatóintézet (Atomic reaktorok, Dimitrovgrad) . Jelenleg a fő orosz nukleáris reaktorok PWR (nyomottvizes reaktor) és RBMK (RBMK). Reactor - a szív egy atomerőmű. Lényegét támogatja láncreakciót hasadási urán.

Táblázat. 1. urándúsítási

Mindezek alapján azt vizsgálja annak lehetőségét, részvétel a termelés nukleáris üzemanyag ásványkincs bázis, mint a megművelt területeken Streltsovsky érc területén és más korábban kifejtettük - Bányászat, Orlovsky, nyír található, míg a Csita régióban.

Táblázat. 2. A teljes igény uránium Oroszországba és az országok nyújtó orosz TVEL időszakban 2050-ig

Annak érdekében, hogy garantált ellátás az urán és a féken az árakat urán koncentrátum szükséges rövid távú modernizálása és bővítése a meglévő bányák a termelés növelésére urán ércek és azonnal megkezdjük a vizsgálatot a meglévő még „fehér foltok” a földtani térkép a világ. Arra is szükség van, hogy vegye figyelembe a tartalékok az urán szereplő a világ óceánjait, mint a világ jelenlegi feltárt betétbiztosítási elegendő mennyiségű urán csak ... a következő 70-80 évben.

Ábra. 2. Tuskó természetes urán

A nagy élet

A fő orosz cég-gyártók urán "Ural Elektrokémiai Integrated Plant" (Novouralsk) "Elektrokémiai Plant" (Zelenogorsk) "Angarsk elektrolízis kémiai komplex" (Angarsk), "szibériai Vegyi Kombinát" (Szeverszk) "Chepetsk mechanikus üzem" (Glazov).

Ore a jelenleg meglévő feldolgozott első a feldolgozás lánc koncentrátumot Oroszországban (só vagy oxid), és majd elküldi az extraháló-finomítás szorpciós (nagytisztaságú dioxid) és az azt követő fluorozás (így urán-tetrafluorid (UF4)). Ezután urán-tetrafluorid átalakul urán-hexafluorid (UF6) által fluorozás egy lánggal reaktorban (elemi fluort). Továbbá, izotópos elválasztást végrehajtottuk UF6 - elválasztjuk könnyű izotópok 235 és 234, valamint 238 - bepároljuk. Miután izotóp szétválasztására UF6 (például gáz vagy folyadék) átvisszük a reaktorba hidrolízissel, redukcióval (hidrogén) és hőkezelés az urán-dioxid kerámia fokozatú (UO2). Ezután UO2 táplált tömörítjük és szinterezéssel be kerámia porózus pirulák, amely azután, mint egy nukleáris üzemanyag töltjük fűtőelemek (hőtermelő elemek) a nukleáris reaktorok. Dúsítása uránizotóp urán-235, a nukleáris tüzelőanyag végzi gáz termikus vagy centrifugális alapuló módszer a különbség tömegű urán-235 és urán-238. A leválasztási eljárások uránt használunk illékony urán-hexafluorid (UF6). Oroszország kifejlesztette saját know-how-t, suppereffektivnuyu centrifuga technológiát, amely különbözik a többi technológiák uranproizvodyaschih országokban (például a francia még mindig gazdagító urán diffúziós vonal), amelyen keresztül az urániumdúsításhoz olcsóbb és egyszerűbb. Még a szovjet időkben a urán izotópok leválasztására vezették egyedülálló technológia centrifugák forog nagy sebességgel. Tartós és könnyű alumínium ötvözet cirkónium, fejlett akadémikus Frindlanderom, ahhoz vezetett, hogy számos centrifugák, amelyet kidolgozott alkalmazásával dúsított urán U-235 izotópban. Ez volt a legolcsóbb módja az öltözködés. Amerikai műholdas felderítés fényképezett centrifuga üzem az Urál, nem található meg a fedelet a vízhűtéses medencében, és az Egyesült Államokban egyszerre következtetésre jutott, hogy az orosz tudósok kifejlesztettek egy új urándúsító technológiát kell használni a nukleáris fegyverek. Orosz technológia még versenyképes. Ezért Oroszország

ma foglal el vezető pozícióját a piacon az „energia” az urán és ellenőrzi negyven százaléka a világpiacon az alacsony dúsítású uránt. Ezen kívül Oroszország termel „energia” az urán és a hígító (hiány) a fegyver minőségű urán természetes uránt. Cserébe az Egyesült Államok nyújtott alacsony dúsítású urán előállított energia dúsított urán, Oroszország megkapja az amerikai pénz és természetes urán. És ez fontos, tekintettel a korlátozott számú orosz urán betétek. Által kifejlesztett orosz szakértők univerzális Orosz technológiai eljárás urán-dioxid kerámia minőségű por lehetővé teszik, hogy használni, mint nyersanyag, bármely urán-tartalmú anyagok: uránium-hexafluorid, urán-oxidok, amelyek olvadáspontja uranil-nitrát (regenerált anyag), lendület üzemanyag iparágban, beleértve azokat, amelyek a gadolínium és erbium, és bármely urán-csapágy maradékot és anyagi üzemanyag.

Ábra. 3. Az áramkör működése a reaktor VVER-1000

Mennyibe kerül most a tehetségek?

Ábra. 4. Az szegényített urán a nemzeti gazdaság

A nukleáris energia még mindig a vezető ágazat a gazdaság. Ez 25% -át az energia-egyensúly tizenhét ország a világon, azonban meg kell jegyezni, megoldatlan probléma még végül feldolgozására és tárolására kiégett urán reaktorok. Ezek a problémák nagyrészt bonyolítja még elterjedt atomenergia és indukálja a tisztességes kritikát környezetvédők.

* SWU - szeparációsmunka munka egységek (ez az az energia, amit meg kell fordított átalakítására természetes urán a standard 1 kg szokásos teljesítményszint (alacsony-dúsított) urán standard körülmények között). Az ára SWU a világ mozog 70-120 dollárt.