Boja uranijumske rude. Glavna područja upotrebe uranijuma
Osiromašeni uranijum je mešavina izotopa uranijuma i sastoji se uglavnom od uranijuma-238. Općenito je prihvaćeno da je Uran osiromašen udjelom uranijuma-235 manjim od 0,711% mase, što stvara radijaciju. Istovremeno, u vojne svrhe se po pravilu koristi trpezarijski uranijum sa udelom manjim od 0,3%.
Da li je radioaktivni Uran?
Da biste to razumjeli, dovoljno je proučiti proces njegovog pojavljivanja. Osiromašeni uranijum nastaje prilikom obogaćivanja uranijuma za nuklearne elektrane ili vojne svrhe. Da bi se to postiglo, prirodni uranijum je obogaćen izotopom uranijuma-235. Kao rezultat toga, većina radioaktivnih izotopa (234 i 235) se ekstrahuje tokom procesa obogaćivanja i ostaje sa obogaćenim uranijumom, dok osiromašeni uranijum ostaje nusproizvod. Kao rezultat toga, radioaktivnost osiromašenog uranijuma je približno 1,7 puta manja od same rude uranijuma.
Kada je dobijen prvi osiromašeni uranijum?
Godine 1940. naučnici u SAD-u i SSSR-u, na početku programa nuklearnog oružja, u procesu obogaćivanja uranijuma, dobili su nusproizvod - kasnije nazvan po analogiji - osiromašeni uranijum. Tih godina se smatrao apsolutno beskorisnim otpadom i u pravilu je bio zakopan.
Kako se skladišti osiromašeni uranijum?
95% osiromašenog uranijuma se skladišti u obliku čvrstog monolita uranijum fluorida na otvorenom u posebnim zatvorenim metalnim posudama, bez pristupa kiseoniku. U Sjedinjenim Američkim Državama 2005. godine, 57.122 rezervoara su bila skladišna, što je skoro 700.000 tona osiromašenog uranijuma.
Gdje se koristi osiromašeni uranijum?
Popularnost upotrebe osiromašenog uranijuma došla je zbog njegove veoma velike gustine (19,1 g/cm³) i velikog dela hvatanja neutrona. Stoga je uranijum našao primenu u sledećim oblastima:
- U vazduhoplovstvu i brodogradnji - kao protivteže na avionima, raketnim stepenicama, u kobilicama jedrilica;
- U medicini - zaštita tokom terapije zračenjem (), sastavni dio dentalnog porculana - za sjaj;
- U nuklearnoj energiji je sastavni dio MOX gorivo, zaštita od radioaktivnih materijala;
- U industriji i radiografiji zaštita od radioaktivnih materijala. Do kraja dvadesetog veka osiromašeni uranijum se dodavao bojama na staklu i porcelanu. U isto vrijeme, mnogi pogrešno vjeruju da je uranijum bio sadržan u samom porculanu. Međutim, onda to ne bi bilo tako sveprisutno, posebno u laboratorijama - hemijske lopatice, porculanske šolje i čaše, žbuke i tučak izrađuju se od običnog porculana bez dodavanja boja;
- U vojnoj sferi - za proizvodnju granata i oklopa.
Osiromašeni uranijum u projektilima
Vojska je jedna od prvih koja je koristila otpad obogaćenog uranijuma. Godine 1970. Pentagon je otkrio da njihova municija neće moći probiti oklop novih Sovjetski tenkovi. Kao rezultat toga, osiromašeni uranijum je izabran kao novi materijal za oklopne granate - kao jeftin i pristupačan materijal, visoke gustine - uranijum je po gustoći blizak zlatu i volframu. Ovo omogućava manjim projektilima da budu jednake po masi većini drugih metalnih projektila uz smanjenje aerodinamičkog otpora. Zbog niskog nivoa toksičnosti i radioaktivnosti, osiromašeni uranijum se kasnije počeo koristiti u SAD-u, SSSR-u, Velikoj Britaniji i Francuskoj kako u oklopima tako i u oklopne granate Sa visokom kinetičkom energijom. Takvo oružje sa osiromašenim Uranom korišćeno je u bombardovanju Jugoslavije krajem dvadesetog veka, za obe američke operacije u Iraku.
Osiromašeni uranijum u oklopu tenkova
Donirani uranijum se koristi ne samo u oklopnim granatama, već iu oklopu samih tenkova kao sloj između čeličnih limova. Dakle, Abramsovi tenkovi nakon 1998. nose osiromašeni uranijum - takozvanu urankeramiku - u prednjim dijelovima tornja.
Da li se osiromašeni uranijum koristi u nuklearnom oružju?
Čudno, ali u nuklearnom oružju koriste se ne samo, već i iscrpljeni. Međutim, oni ga koriste samo kao omotač nuklearnog punjenja i kao jednu od komponenti nuklearnog goriva, što povećava snagu eksplozije.
Da li je osiromašeni uranijum štetan?
Ne postoje tačne informacije o dugoročnim posljedicama po zdravlje ljudi od upotrebe municije od osiromašenog uranijuma. Ipak, brojni ekolozi izražavaju zabrinutost zbog mogućih izbijanja raka u područjima upotrebe takvih školjki. Na primjer, tokom operacije u Iraku 1991. godine, Sjedinjene Države su koristile oko 14.000 granata tankova sa osiromašenim uranijumom i skoro milion granata od 30 milimetara. Ukupno je upotrijebljeno skoro 300 tona čistog osiromašenog uranijuma. Mnogi vojnici su nakon ove operacije imali rak.
Nakon bombardovanja Jugoslavije, na njenoj teritoriji otkriveno je 8 ozbiljno kontaminiranih mesta koja su prethodno bila bombardovana granatama sa osiromašenim uranijumom. Tako je osoblju UN bilo zabranjeno da koristi vodu iz lokalnih izvora. Međutim, veza između uzroka i posljedica nije službeno dokazana.
Hemijska toksičnost osiromašenog uranijuma
Osiromašeni uranijum nanosi najveću štetu ne svojom radioaktivnošću, već svojom hemijskom toksičnošću. Kada se proguta, posebno u obliku soli, uranijum se akumulira u jetri, slezeni i bubrezima.
Opasnost od zračenja osiromašenog uranijuma
Ako je toksičnost osiromašenog uranijuma maksimalna kada dospije u tijelo u obliku tekućine, tada uzrokuje najveću radijacijsku štetu u stanju prašine. Alfa zračenje iz malih čestica sprava u jednjaku i plućima izaziva razvoj malignih tumora raka. Ako govorimo o vanjskom zračenju osiromašenog uranijuma, onda je ono toliko malo da ga može zaustaviti čak i običan list papira. U osnovi, uranijum u telu je koncentrisan u kostima.
Zabrana upotrebe osiromašenog uranijuma
Preko 90 nevladine organizacije zagovarao zabranu upotrebe osiromašenog uranijuma u proizvodnji oružja. Ovo pitanje je više puta pokretano u UN i Evropskom parlamentu. Ali, na primjer, Francuska i UK u Evropskoj uniji uvijek su stavljale veto na ovo pitanje. Rezolucijom iz decembra 2008 Generalna Skupština UN za sprovođenje dodatne studije o posljedicama upotrebe oružja sa osiromašenim uranijumom podržala je 141 država, četiri su bile protiv - Francuska, Velika Britanija, SAD i Izrael, još 34 su bile uzdržane, uključujući i Rusiju.
Gdje se u Rusiji skladišti osiromašeni uranijum?
Ruske rezerve osiromašenog uranijuma iznose oko 700 miliona tona vlastita proizvodnja i više od 100 miliona tona kupljenih po simboličnoj cijeni od evropskih kompanija. U Rusiji se osiromašeni uranijum koristi ne samo za skladištenje, već i kao gorivo za reaktore na brzim neutronima (). Takođe, osiromašeni uranijum prolazi kroz proceduru ponovnog obogaćivanja - oko 15% ide u obogaćeni uranijum.
Kao početne lokacije za skladištenje uranijuma za jelo, koriste se teritorije četiri prerađivačka preduzeća:
- Novouralsk, Sverdlovsk Region – Uralski elektrohemijski kombinat
- Angarsk, oblast Irkutsk - Angarska hemijska fabrika za elektrolizu
- Seversk, Tomska oblast – Sibirski hemijski kombinat
- Zelenogorsk, Krasnojarsk Teritorija - Elektrohemijska fabrika
Otvaranje planetarne skale. Tako možete nazvati otkriće naučnika Urana. Planeta je otkrivena 1781.
Njeno otkriće bilo je razlog za imenovanje jednog od elementi periodnog sistema. Uran metal je izolovan iz mešavine smole 1789.
Hipa oko nove planete još nije splasnula, stoga je ideja o imenovanju nove supstance ležala na površini.
Krajem 18. vijeka još uvijek nije postojao koncept radioaktivnosti. U međuvremenu, ovo je glavno svojstvo zemaljskog uranijuma.
Naučnici koji su radili s njim bili su ozračeni a da to nisu znali. Ko je bio pionir i koja su druga svojstva elementa, reći ćemo kasnije.
Svojstva uranijuma
Uranijum je element otkrio Martin Klaproth. On je stopio smolu sa kaustikom. Proizvod fuzije nije bio potpuno rastvorljiv.
Klaprot je shvatio da navodnih nema u mineralu. Zatim je naučnik otklonio zamku.
Zeleni šesterokuti su ispali iz otopine. Hemičar je na njih djelovao žutom krvlju, odnosno kalijum heksacijalnom funkcijom.
Iz rastvora je ispao smeđi talog. Klaproth je smanjio ovaj oksid lanenim uljem i kalcinirao ga. Imam puder.
Već sam ga morao zapaliti, miješajući ga sa smeđom. U sinterovanoj masi pronađena su zrna novog metala.
Kasnije se ispostavilo da nije čisti uranijum i njegov dioksid. Zasebno, element je primljen tek 60 godina kasnije, 1841. A nakon 55. godine, Antoine Beckerl je otvorio fenomen radioaktivnosti.
Radioaktivnost uranijuma zbog sposobnosti jezgra elementa da uhvati neutrone i razbije se. Istovremeno se oslobađa impresivna energija.
To je zbog kinetičkih podataka zračenja i fragmenata. Moguće je osigurati kontinuiranu fisiju jezgara.
Lančana reakcija se pokreće kada se prirodni uranijum obogati svojim 235. izotopom. To nije toliko dodano metalu.
Naprotiv, niskoradioaktivni i neefikasni 238. nuklid, kao i 234., uklanjaju se iz rude.
Njihova smjesa se naziva osiromašenim, a preostali uranijum naziva se obogaćenim. To je upravo ono što industrijalcima treba. Ali, o tome ćemo govoriti u posebnom poglavlju.
Uran zrači, alfa i beta sa gama zracima. Otkriveni su tako što su vidjeli efekat metala na fotografskoj ploči umotanoj u crno.
Postalo je jasno da novi element nešto emituje. Dok su Curijevi istraživali o čemu se radi, Marie je primila dozu zračenja zbog koje je hemičar dobio rak krvi, od kojeg je žena umrla 1934. godine.
Beta zračenje može uništiti ne samo ljudsko tijelo ali i sam metal. Koji element nastaje od uranijuma? Odgovor: Brevi.
Inače se zove protakti. Otkriven 1913. godine, upravo prilikom proučavanja uranijuma.
Potonji se pretvara u breviju bez vanjskih utjecaja i reagensa, samo od beta raspada.
Eksterno uranijum je hemijski element- Boje sa metalik sjajem.
Ovako izgledaju svi aktinoidi kojima pripada 92. supstanca. Grupa počinje sa 90. brojem, a završava sa 103. brojem.
Stoji na vrhu liste radioaktivni element uranijum, manifestira se kao oksidant. Stanja oksidacije mogu biti 2., 3., 4., 5., 6.
To jest, hemijski je 92. metal aktivan. Ako samljete uranijum u prah, on će se spontano zapaliti na vazduhu.
U svom uobičajenom obliku, tvar će oksidirati u kontaktu s kisikom, prekrivajući se prelivom bojom.
Ako se temperatura podigne na 1000 stepeni Celzijusa, chem. Element Uranium povežite se sa . Nastaje metalni nitrid. Ova supstanca žuta boja.
Bacite ga u vodu i rastvorite kao čisti uranijum. Korodiraju ga i sve kiseline. Element istiskuje vodonik iz organske materije.
Uranijum ga istiskuje, na isti način, iz rastvora soli,,,,,. Ako se takva otopina protrese, čestice 92. metala će početi svijetliti.
soli uranijuma Nestabilan, dezintegrisan na svetlosti ili u prisustvu organskih materija.
Element je indiferentan, možda, samo na alkalije. Metal ne ulazi u reakciju.
Otkriće uranijuma je otkriće superteškog elementa. Njegova masa omogućava da se metal, tačnije minerali sa njim, izoluju iz rude.
Dovoljno ga je zgnječiti i zaspati u vodi. Čestice uranijuma će se prvo taložiti. Od toga počinje proizvodnja metala. Detalji u sljedećem poglavlju.
Rudarstvo urana
Nakon što su primili teški sediment, industrijalci izlužuju koncentrat. Cilj je dovesti uranijum u rastvor. Koristi se sumporna kiselina.
Izuzetak je napravljen za katran. Ovaj mineral je nerastvorljiv u kiselini, stoga se koriste alkalije. Tajna poteškoća u 4-valentnom stanju uranijuma.
Ispiranje kiseline ne prolazi sa , . U ovim mineralima, 92. metal je takođe 4-valentan.
Na to djeluje hidroksid, poznat kao kaustična soda. U drugim slučajevima, čišćenje kiseonikom je dobro. Nema potrebe za odvojenim zalihama sumporne kiseline.
Dovoljno je zagrijati rudu sa sulfidnim mineralima do 150 stepeni i u nju poslati mlaz kiseonika. To dovodi do stvaranja kiseline koja se ispire Uran.
Hemijski element i njegova primjena povezan sa čistim oblicima metala. Sorpcija se koristi za uklanjanje nečistoća.
Izvodi se na smolama za izmjenu jona. Ekstrakcija organskih rastvarača je takođe pogodna.
Ostaje dodati lužinu u otopinu kako bi se istaložili amonijevi uranati, otopili ih u dušičnoj kiselini i podvrgli.
Rezultat će biti oksidi 92. elementa. Zagrevaju se na 800 stepeni i obnavljaju vodonikom.
Rezultirajući oksid se pretvara u Urana fluorid, iz kojeg se čisti metal dobija termičkom redukcijom kalcijuma. , kao što vidite, nije jednostavno. Zašto se toliko truditi?
Primena uranijuma
92. metal je glavno gorivo za nuklearne reaktore. Mršava smjesa je pogodna za stacionarne, a obogaćeni element se koristi za elektrane.
235. izotop je također osnova nuklearnog oružja. Od 92. metala možete dobiti i sekundarno nuklearno gorivo.
Ovdje vrijedi postaviti pitanje, koji element pretvara uranijum. Od njegovog 238. izotopa primaju - još jednu radioaktivnu, supertešku supstancu.
Na samoj 238 uranijum super poluživot, traje 4,5 milijardi godina. Tako dugo uništavanje dovodi do niskog energetskog intenziteta.
Ako uzmemo u obzir upotrebu spojeva urana, njegovi oksidi dobro dolaze. Koriste se u staklarskoj industriji.
Oksidi djeluju kao boje. Može se dobiti od blijedo žute do tamnozelene. U ultraljubičastim zracima materijal fluorescira.
Ovo svojstvo se koristi ne samo u čašama, već iu uranijumskim glazurama za. Uranijum oksidi u njima su od 0,3 do 6%.
Kao rezultat toga, pozadina je sigurna, ne prelazi 30 mikrona na sat. Fotografija elemenata uranijuma, tačnije, proizvodi sa njegovim učešćem, veoma su šareni. Sjaj čaša i posuđa privlači poglede.
Cijena uranijuma
Za kilogram neobogaćenog uranijum oksida daju oko 150 dolara. Vrhunske vrijednosti zabilježene su 2007. godine.
Tada je cijena dostigla 300 dolara po kilogramu. Razvoj ruda uranijuma ostat će isplativ čak i po cijeni od 90-100 konvencionalnih jedinica.
Ko je otkrio element uranijum, nije znao kolike su njegove rezerve u zemljinoj kori. Sada su prebrojani.
Velika polja sa profitabilnom proizvodnom cijenom bit će iscrpljena do 2030.
Ako se ne otkriju nova nalazišta ili se ne pronađu alternative metalu, njegova vrijednost će se povećati.
U posljednjih nekoliko godina sve više postaje aktuelna tema nuklearne energije. Za proizvodnju atomske energije uobičajeno je koristiti takav materijal kao što je uran. To je hemijski element vezan za porodicu aktinida.
Hemijska aktivnost ovog elementa određuje činjenicu da se ne nalazi u slobodnom obliku. Za njegovu proizvodnju koriste se mineralne formacije koje se nazivaju rude uranijuma. Oni koncentrišu takvu količinu goriva koja nam omogućava da smatramo da je ekstrakcija ovog hemijskog elementa ekonomski racionalna i isplativa. Na ovog trenutka u utrobi naše planete sadržaj ovog metala premašuje rezerve zlata 1000 puta(cm. ). Generalno, depoziti ovog hemijskog elementa u zemljištu, vodi i rock procijenjen na više od 5 miliona tona.
U slobodnom stanju, Uran je sivo-bijeli metal koji karakteriziraju 3 alotropske modifikacije: rombični kristal, tetragonalne i kubične rešetke centrirane na tijelo. Tačka ključanja ovog hemijskog elementa je 4200°C.
Uranijum je hemijski aktivan materijal. U zraku se ovaj element polako oksidira, lako se otapa u kiselinama, reagira s vodom, ali ne stupa u interakciju s alkalijama.
Uranijumske rude u Rusiji se obično klasifikuju prema različitim kriterijumima. Najčešće se razlikuju u pogledu obrazovanja. Da oni su endogene, egzogene i metamorfogene rude. U prvom slučaju, to su mineralne formacije nastale pod uticajem visoke temperature, vlažnost i pegmatit se topi. Egzogene formacije minerala uranijuma javljaju se u površinskim uslovima. Mogu se formirati direktno na površini zemlje. To je zbog cirkulacije podzemnih voda i nakupljanja padavina. Metamorfogene mineralne formacije nastaju kao rezultat preraspodjele primarno raspoređenog uranijuma.
U skladu sa nivoom sadržaja uranijuma, ove prirodne formacije mogu biti:
- super-bogati (preko 0,3%);
- bogati (od 0,1 do 0,3%);
- obični (od 0,05 do 0,1%);
- loše (od 0,03 do 0,05%);
- vanbilansne (od 0,01 do 0,03%).
Moderne primjene uranijuma
Danas se uranijum najčešće koristi kao gorivo za raketne motore i nuklearne reaktore. S obzirom na svojstva ovog materijala, namijenjen je i povećanju snage nuklearnog oružja. Ovaj hemijski element našao je svoju primenu i u slikarstvu. Aktivno se koristi kao žuti, zeleni, smeđi i crni pigmenti. Uran se također koristi za proizvodnju jezgara za oklopne granate.
Iskopavanje rude uranijuma u Rusiji: šta je potrebno za to?
Vađenje radioaktivnih ruda vrši se pomoću tri glavne tehnologije. Ako su ležišta rude koncentrirana što je moguće bliže površini Zemlje, tada je za njihovo vađenje uobičajeno koristiti otvorenu tehnologiju. Predviđeno je korištenje buldožera i bagera koji kopaju rupe velika veličina a dobijene minerale utovariti u kipere. Zatim ide u kompleks za preradu.
Uz duboku pojavu ove mineralne formacije, uobičajeno je koristiti tehnologiju podzemnog rudarenja, koja predviđa stvaranje rudnika dubine do 2 kilometra. Treća tehnologija se značajno razlikuje od prethodnih. Ispiranje na licu mjesta za razvoj ležišta uranijuma podrazumijeva bušenje bušotina kroz koje sumporna kiselina. Zatim se buši još jedan bunar, koji je neophodan za pumpanje rezultirajućeg rastvora na površinu zemlje. Zatim prolazi proces sorpcije, koji vam omogućava da prikupite soli ovog metala na posebnoj smoli. Posljednja faza SPV tehnologije je ciklični tretman smole sumpornom kiselinom. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, koncentracija ovog metala postaje maksimalna.
Ležišta ruda uranijuma u Rusiji
Rusija se smatra jednim od svjetskih lidera u vađenju ruda uranijuma. Tokom proteklih nekoliko decenija, Rusija je konstantno bila među 7 vodećih zemalja po ovom pokazatelju.
Najveća nalazišta ovih prirodnih mineralnih formacija su:
Najveća nalazišta za vađenje uranijuma u svijetu su vodeća
Australija se smatra svjetskim liderom u iskopavanju uranijuma. Više od 30% svih svjetskih rezervi je koncentrisano u ovoj državi. Najveća australska nalazišta su Olympic Ladies, Beauverli, Ranger i Honya.
Glavni konkurent Australije je Kazahstan, koji sadrži skoro 12% svjetskih rezervi goriva. Kanada i Južna Afrika sadrže po 11% svjetskih rezervi uranijuma, Namibija - 8%, Brazil - 7%. Rusija zatvara prvih sedam sa 5%. Na listi lidera su i zemlje poput Namibije, Ukrajine i Kine.
Najveća svjetska nalazišta uranijuma su:
| Polje | Država | Početak obrade |
| Olimpijska brana | Australija | 1988 |
| Rossing | Namibija | 1976 |
| MacArthur River | Kanada | 1999 |
| Inkai | Kazahstan | 2007 |
| Dominion | Južna Afrika | 2007 |
| Ranger | Australija | 1980 |
| Kharasan | Kazahstan | 2008 |
Rezerve i količine proizvodnje uranijumske rude u Rusiji
Istražene rezerve uranijuma u našoj zemlji procjenjuju se na više od 400.000 tona. Istovremeno, pokazatelj predviđenih resursa je više od 830 hiljada tona. Od 2017. godine u Rusiji važi 16 nalazišta uranijuma. Štaviše, 15 ih je koncentrisano u Transbaikaliji. Rudno polje Streltsovskoye smatra se glavnim nalazištem rude uranijuma. U većini domaćih ležišta, eksploatacija se vrši rudarskom metodom.
- Uran je otkriven u 18. veku. Godine 1789. njemački naučnik Martin Klaprot uspio je iz rude proizvesti uranijum sličan metalu. Zanimljivo je da je ovaj naučnik i otkrivač titanijuma i cirkonija.
- Jedinjenja urana se aktivno koriste u oblasti fotografije. Ovaj element se koristi za bojenje pozitivnih i pojačavanje negativa.
- Glavna razlika između uranijuma i drugih hemijskih elemenata je prirodna radioaktivnost. Atomi Urana imaju tendenciju da se menjaju nezavisno tokom vremena. Istovremeno emituju zrake nevidljive ljudskom oku. Ovi zraci se dijele na 3 tipa - gama-, beta-alfa zračenje (vidi).
Koliko je rude potrebno za proizvodnju nisko obogaćenog uranijuma kao goriva za nuklearnu elektranu? Općenito je prihvaćen da je uranijum za gorivo Uran, sadržaj izotopa Uran-235 u kojem donosi do 4%. U prirodnoj rudi, ovaj izotop je samo 0,7%, odnosno potrebno je povećati koncentraciju za 6 puta.
Podsjećam da su do osamdesetih godina prošlog vijeka Evropa i SAD obogaćivale uranijum samo na „mrežama“, trošeći ogromnu količinu električne energije na ovaj posao. Tehnološki trenutak, ali, kako kažu, sa velikim posljedicama. Prirodni uranijum-heksafluorid može se "usisati" do 235. izotopa sve dok se ne zaustavi - tako da minimalni iznos ostaje u "repovima". Ali šta to znači u slučaju metode difuzije? Više „mreža“, više kontejnera za originalni heksafluorid i, naravno, više troškova energije. I sve to povećava troškove, kvari ekonomski pokazatelji, smanjenje profita. Nije interesantno generalno. Dakle, u zapadnim "repovima" uranijuma-235-0,3%, a 0,4% ide u dalji rad. S takvim "repovima", slika je sljedeća: 1 kg Leu zahtijeva 8 kg Ore + 4.5 SWU (radne jedinice odvajanja).
Za prekrivene jakne, slika je bila i ostaje pomalo drugačija - na kraju krajeva, rad naših "igle" je mnogo jeftiniji. Zapamtite - "igla" zahtijeva 20-30 puta manje struje za 1 ERR. Sačuvajte rad odvajanja posebno značenje nije, originalni uranijum heksafluorid je pažljivije „isceđen”: 0,2% uranijuma-235 ostaje u našim „repovima”, 0,5% je otišlo u dalje obogaćivanje. Čini se da je razlika samo 0,1%, zašto obraćati pažnju na takvu sitnicu? Da, nije sve tako jednostavno: na našim "igle" za dobivanje 1 kg znanja, potrebno je 6,7 kg Ore + 5.7 Yerr. 1,3 kg manje rude - to jest, mi smo se prema crijevima odnosili mnogo opreznije od demokrata.
Ali to nije sve. 1 SWU na našim centrifugama košta oko 20 dolara, na "mrežama" 1 JZU košta od 70 do 80. Dakle, za Zapad je nalazište uranijuma, u kojem cijena rude, recimo, 100 dolara, veoma skupa. Izračunajmo 1 kg znanja na kalkulatoru, da bude jasno.
1 kg LEU = 8 kg rude + 4,5 SWU, tj.
1 kg LEU = 8 x 100 + 4,5 x 70 = 1.115 $.
A sada stavljamo naše brojeve i dobijamo:
1 kg LEU = 6,7 kg rude + 5,7 SWU
1 kg LEU = 6,7 x 100 + 5,7 x 20 = 784 USD
To znači da je upravo ležište uranijuma, koje je za nas bilo preskupo za civilizovani Zapad. Grubo - za našu tehnologiju, uranijum na Zemlji je veći nego za zapadnu. Od trenutka kada je Evropa ovladala Zippe centrifugama, rezerve uranijuma u svjetskoj statistici su dramatično porasle, iako braća geolozi nisu mrdnula prstom za to: ranije otkrivena ležišta počela su se prepoznavati kao komercijalno isplativa, to je sve. Ali Urenco je uključivao njene centrifuge u 80-ima, a nuklearne elektrane u Europi i države su se pojavile mnogo ranije, zar ne? To znači da se od kraja 40-ih godina prošlog veka nalazišta uranijuma eksploatišu izuzetno široko, bez uštede na prirodnim rudama. Grubo rečeno, Zapad je "ubijao" jedno polje za drugim, skačući na nove. I užasno neekonomički mordor nije bio u žurbi: Pronašli su depozit i usisali ga do dna, bez buke i bez žurbe. Istovremeno, ne smijemo zaboraviti da su sve godine hladnog rata nuklearnim zemljama Vrlo je aktivno povećao rezerve razreda oružja, visoko obogaćenog uranijuma, a ovo traje mnogo više prirodnije uranijumske rude. Otprilike 275 kg rude se troši na 1 kg HEU, a račun HEU u zemljama nuklearni klub Hodao stotine tona. A HEU nije samo oružje, pokreću ga podmorski reaktori, pokreće ga mnogo istraživačkih reaktora. Općenito, čovječanstvo je svoje rude uranijuma trošilo vrlo, vrlo intenzivno, a sve što možemo reći u svoju odbranu je da nismo prvi počeli.
Postoji još jedna stvar koju trebate znati. Kada nam kažu: “Toliko tona uranijumske rude je iskopano”, važno je to shvatiti mi pričamo Ne o planinama nekih oblutaka ili metalnih ingota. U industriji uranijuma, sve rezerve rude tradicionalno se pretvaraju u koncentrat uranijuma - tačnije, U3 O8, azotni oksid. Tradicionalno je to bio žuti prah i zvao se "žuta torta", ali sada je ovo malo zastarjelo. U procesu korištenja rude koristi se čitav ciklus njegove prerade, čija je jedna od komponenti pečenja. AT poslednjih godina različite biljke koriste različite temperature, pa je boja uranovog koncentrata vrlo različita - od tamnozelene do crne. Ali procedura prerade rude je posebna tema, prilično velika, a za sada pokušavamo da se bavimo nalazištima i proizvodnjom. Ostavite to po strani, ali zapamtite: svi razgovori o rudi uranijuma su razgovori o koncentratu uranijuma. I s pravom tako - ove su rude vrlo različite, sadrže previše različite količine urana, tako da je bilo nemoguće učiniti bez takve "standardizacije".
Kada su ljudi otkrili ovaj metal i zašto se zapravo zove "uranijum"? Priča je stara ali zanimljiva. Sada svi znamo šta je zračenje i s pravom ga ne podnosimo i plašimo ga se. A u ranijim vremenima ljudi nisu znali ništa o zračenju – možda zato i nisu patili od nje?.. Među rudama i mineralima u rudnicima srebra srednjovjekovni rudari često su nalazili teški crni mineral – katran tzv. blende. Pouzdano se zna da je zamka poznata od 1565. godine - tada je otkrivena u Rudnim planinama Saksonije, ali za nju nisu smislili nikakvu posebnu primjenu. Godine 1789. njemački analitički hemičar Martin Klaproth zainteresovao se za ovaj mineral i odlučio da ga pravilno hemijski analizira. Ruda je dopremljena u njegovu laboratoriju iz rudnika Jakhimovo u današnjoj Češkoj. O mineralima iz istog Yakhimiva, Bekkekel i Curie su kasnije došli do svojih otkrića, pa predlažem da zapišem:
"Domovina" uranijuma je Češka.
Martin Klaproth
Klaprot je radio veoma marljivo: topio je minerale na različitim temperaturama, sa i bez vazduha, sipao sve vrste kiselina i kraljevske vode, sve dok na kraju nije dobio sinterovanu masu sa jasno vidljivim zrncima metala. Bilo je to 1789. godine - 8 godina nakon što su astronomi otvorili nepoznatu planetu koju su nazvali Uran. Evo što je Sam KlaProth napisao o ovome: "Prethodno je priznato postojanje samo 7 planeta, što odgovara 7 metala, koje su nosile imena planeta. S tim u vezi, preporučljivo je, slijedeći tradiciju, novi metal nazvati po novootkrivenoj planeti. Riječ 'uranijum' dolazi od grčke riječi za 'nebo' i stoga se može odnositi na nebeski metal." Oni se ne svađaju sa otkrivačima - tako da sada imamo posla sa ovim "nebeskim metalom".
Sam Klaproth, međutim, nije uspio dobiti čisti uranijum; to je postigao tek 1840. E.M. Peligo. Godine 1896. Becquerel je otkrio da jedinjenja uranijuma zrače fotografski papir - tako je počelo proučavanje radioaktivnosti. Do najstrašnijeg i najstrašnijeg oružja, do najveće "čarolije energije", čovječanstvo se polako kretalo ...
Uranijum ruda
Sa stanovišta geologa na Zemlji, ruda uranijuma nije samo mnogo, već mnogo. Ali ne svaki mineral urana dobija ponosni naziv "rude": minerali u kojima postoji vrlo mali uran i puno otpadnog stijena ne smatraju se rudom. Dobrim rudama smatraju se minerali u kojima ima više od 0,1% uranijuma (1 kg na 1000 kg stijene), ali postoje izuzeci. Na primjer, u Južna Afrika, na ležištu Witwatersland, uranijum se vadi iz rude u kojoj je njegova koncentracija samo 0,01%, a kopa se u industrijskom obimu. Kako to? Da, ovaj nebeski metal nije jednostavan - često se nalazi u istim stijenama gdje se nalazi zlato. Pošto se zlato „vadi“ iz ove stene, zašto ga ne „pokupiti“ na gomilu i uranijum – to je logika. Zlato kao glavna svrha prerade rude, uranijum kao sporedna. “Često” ima i brojčanu vrijednost: 12% uranijuma koji se iskopava u svijetu - nusproizvod na rudnicima zlata i drugim rudnicima. U SAD se, na primjer, uranijum dobiva iz stijena s koncentracijom od 0,008% općenito - iz fosforita Floride. Glavna proizvodnja je fosfor, uran - do gomile... Pa, ako se ne dotičete takvih egzotičnih stvari, onda se rude uranijuma dijele na 4 vrste-razreda prema svom sadržaju: bogate - sa sadržajem uranijuma većim od 1%; privatnici - od 0,1 do 1,0%; siromašni - od 0,03 do 0,1% i siromašni - manje od 0,03%.
A rude uranijuma se dijele u 5 klasa, ovisno o tome koja tehnologija se koristi za ekstrakciju i preradu nebeskog metala. Otprilike - kakve prerade treba napraviti pored ležišta. To je također takva tradicija: budući da je koncentracija uranijuma uvijek mala, nikome ne pada na pamet da transportuje milione tona kamena bilo gdje. Rudnik, rudnik, kamenolom i kraj do kraja - sve što je potrebno za preradu.
Međutim, ovo nisu sve vrste klasifikacije ruda uranijuma: budući da svi živimo u svijetu u kojem je profit najvažniji, možda je glavna klasifikacija po cijeni konačnog proizvoda (onog koncentrata uranijuma, žutog kolača). Neka vrsta generalizirajućeg indikatora, u kojem se odbacuju svi detalji – kolika je bila koncentracija uranijuma u rudi, kako je iskopana i prečišćena, koliko je koštala infrastruktura. Nije bitno šta je bilo PRIJE, bitno je kako je rezultat ispao. Postoje samo 3 kategorije: 1) depoziti gdje je cijena 1 kg koncentrata manja od 40 USD po kg; 2) gde je cena od 40 do 80 dolara po kilogramu; 3) gde je cena koštanja od 80 do 130 dolara po kilogramu. Sve što je skuplje od 130 dolara danas je „non-shield“, jer je veoma skupo. Ali koliko će dugo trajati takvo zanemarivanje-površnost? Do 2006. IAEA je smatrala uran superskupim i po cijeni većoj od 80 dolara/kg, ali je sada odlučila da je potrebno centrifuge procijeniti prema njihovim zaslugama - niska cijena obogaćivanja omogućava bezbednu upotrebu rude. Više od 80 dolara. Naše centrifuge 10. generacije tek su se počeli koristiti, pa se ne može isključiti da nakon nekog vremena, bar od 130 dolara više neće biti "odsječen". U carstvu mraka i užasa sa ekonomijom raskomadanom, počela je industrijska eksploatacija reaktora na brzim neutronima BN-800;
Ipak, nemojmo se upuštati u projekte i hipoteze – fokusirajmo se na ono što imamo danas. U 2006. godini verovalo se da je na trećoj planeti iz sunce u 2010. godini bilo 5.000.000 tona uranaruma. U ovom izvještaju su centrifuge po prvi put prepoznate kao jedina metoda obogaćivanja uranijuma danas, po prvi put je "granična" granica podignuta sa 80 USD/kg na 130 USD/kg. Nova brojka za rezerve rude uranijuma na Zemlji je 6.306.300 tona. Ponavljam - ovo nije povećanje na račun novih nalazišta, ovo je transfer geoloških ruda u industrijske. I to se dogodilo iz jednostavnog razloga - Magate je priznao: osim centrifuge, sve je zlo i više ga se nećemo sjećati. Povećanje obnovljivih ruda iznosilo je 26% - bez dodatnih ulaganja u istraživanje.
Nije tako često u istoriji civilizacije, razvoj tehnologije imao je ozbiljan uticaj na geopolitiku, a uranijum i centrifuge su isti slučaj. Smirimo se na našim prstima kakav je pojavu komercijalnog interesa za uranijumske depozite, koji do tada ostao netaknut dugi niz godina, znači? Prvo, zemlje „atomskog kluba“ su vidjele svoje interesovanje za one teritorije na kojima su se nalazila ta nalazišta. Na primjer, nalazišta u Kirovogradskoj oblasti postala su interesantna ne samo za Ukrajinu... Drugo, zemlje koje nisu bile članice "atomskog kluba" uvidjele su da im uranijum može biti dovoljan. I to nije moja teoretska izmišljotina: delegacije iz 52 zemlje su prisustvovale upravo prošlom Atomexpu-2016, a samo 32 zemlje imale su nuklearnu energiju barem u nekom obliku.20 zemalja su pridošlice koje su osjetile perspektivu.
Kalkulator
Šta je zanimljivo u uranijumu - neka kaže kalkulator. Imamo 6.306.300 tona rude, u kojem sadržaj uranijuma-235 (koji u stvari "opekoti" u reaktorima nuklearne elektrane) prosječe 0,72%. Dakle, ako se sva ruda uranijuma pretvori u uranijum-235, imamo 45.405 tona. U smislu troškova energije, 1 tona uranijuma-235 odgovara 2.000.000 tona benzina. Prema tome, konverzija rezervi uranijuma-235 u ekvivalent nafte iznosi 90,81 milijardu tona nafte. Da li je to puno ili malo? Istražene rezerve nafte na Zemlji danas su 200 milijardi tona. Rezerve uranijuma su skoro polovina, skoro 50%. A kakvi su izgledi? Tehnologija proizvodnje ulja dovedena je do gotovo savršenstva, slična je i tehnologija njegove prerade. Da bi se povećale rezerve nafte, potrebno je ili: a) nastaviti tražiti sve više i više novih nalazišta, koja po sadašnjim cijenama ugljovodonika usporavaju već dvije godine; b) saglasni da će nafta godinama samo rasti, jer je je sve manje. Nafta iz škriljaca, o kojoj boljševici, menjševici i drugi toliko pričaju, da, na sadašnjem nivou cijena nije zanimljiva, ali prije ili kasnije će doći trenutak kada će se morati iskoristiti njene rezerve, i to ne samo u Sjedinjenim Državama .
Ali s uranijumom - nešto drugačija slika, mnogo manje nedvosmislena. Još nismo otkrili kolika će biti cijena 1 JZU na najnovijim generacijama Rosatomovih centrifuga – a već smo vidjeli kako tehnologija obogaćivanja može povećati rezerve rude uranijuma. Rad BN-800 tek je započeo, BN-1200 je i dalje samo u crtežima, vidimo rezultate ProryV projekta samo 2020. godine. Ali hajde, bez suvišne skromnosti (koliko je moguće, na kraju krajeva). istorijska činjenica: Za cijelo vrijeme postojanja nuklearnog projekta nije bilo grešaka u razvoju tehnologija od strane bivšeg Ministarstva srednje mašinogradnje, bivšeg Ministarstva za atomsku energiju i sadašnjeg Rosatoma. Određeni nedostaci, nedostaci - da, bilo je, ali generalna linija razvoja, da se razumijemo, nije prekinula ni jednom.
Jednostavno nema razloga da ne vjerujemo da će Rosatomova borba za zatvoreni nuklearni ciklus završiti uspjehom – po mom mišljenju, naravno. Mislite li da je ova izjava previše hrabra? I pogledajmo okolo, na trenutak dopustivši sebi da zaboravimo da je glavno dostignuće čovječanstva najnoviji model iPhonea. Ne samo da vjeruju u pouzdanost naših tehnologija, već potpisuju ugovore za izgradnju nuklearnih elektrana, ne samo "starih kupaca" - poput Mađarske, Irana i Finske, Kine i Indije. Prvi put će se pojaviti nuklearne elektrane u Egiptu, Vijetnamu, Belorusiji, Turskoj, Bangladešu, Indoneziji - i to će biti rusko napravljene nuklearne elektrane. Dakle, nisam jedini koji vjeruje u naše tehnologije, u njihove progresivni razvoj. I nisam jedini koji je uvjeren da bi sa sljedećim skokom u razvoju tehnologije rezerve uranijuma mogle biti veće od rezervi ugljovodonika... I nemojmo zanemariti još jednu moguću rezervu uranijuma - nova nalazišta. Postoji, na primjer, zemlja u kojoj nivo razvoja teritorija geološkim istraživanjem još uvijek ne prelazi 60% - Rusija. Postoje zemlje u kojima uopće nema vremena za geološka istraživanja - na primjer, Avganistan, Eritreja.
Ali razmatranje perspektiva atomske energije je posebna i vrlo ozbiljna tema koju treba ostaviti za kasnije. A ova beleška je uvodna nota sa tamnicama uranijumskim tamnicama, u kojima želim ponuditi da vidim: Šta je bilo, šta je postalo i kako smo došli u taj život. I, naravno, bez priča o novim iPhoneima iz moćnih SAD-a, ni stvari neće proći. Imam ih i, kao i obično, nije bilo potrebno ništa izmišljati.
U kontaktu sa
Članak govori o tome kada je otkriven takav kemijski element kao što je uran i u kojim se industrijama ova tvar koristi u naše vrijeme.
Uranijum - hemijski element energetske i vojne industrije
U svakom trenutku ljudi su se trudili da pronađu visoko efikasne izvore energije, a idealno, da stvore tzv.. Nažalost, nemogućnost njegovog postojanja je teorijski dokazana i potkrijepljena još u 19. vijeku, ali naučnici i dalje nikada nisu gubili nadu da će shvatiti san o nekoj vrsti uređaja koji bi bio sposoban da isporučuje velike količine "čiste" energije veoma dugo.
Djelomično, ovo je oživjet sa otkrićem takve tvari kao uranijum. Hemijski element s ovim imenom formirao je osnovu za razvoj nuklearnih reaktora, koji u naše vrijeme osiguravaju energiju cijelim gradovima, podmornicima, polarne brodove i tako dalje. Istina, njihova energija se ne može nazvati "čistom", ali posljednjih godina mnoge kompanije razvijaju kompaktne "atomske baterije" na bazi tricijuma za široku prodaju - nemaju pokretne dijelove i sigurne su za zdravlje.
Međutim, u ovom ćemo članku detaljno analizirati povijest otvaranja hemijskog elementa zvanog Uran i reakcija dijeljenja njihovog jezgara.
Definicija
Uranijum je hemijski element koji ima atomski broj 92 in periodni sistem Mendeljejev. Njegova atomska masa je 238.029. Označava ga simbol U. U normalnim uvjetima, to je gust, težak metal u srebrnoj boji. Ako govorimo o njegovoj radioaktivnosti, sami uranijum je element sa slabom radioaktivnošću. Takođe ne sadrži potpuno stabilne izotope. I Uranium-338 se smatra najstabilom na postojećim izotopima.
Sa onim što jeste dati element, shvatili smo, a sada razmotrimo istoriju njegovog otkrića.
Priča
Takva tvar kao što je prirodni uranijev oksid poznata je ljudima od davnina, a drevni majstori su je koristili za izradu glazure, kojom su pokrivali razne keramike za vodootpornost posuda i drugih proizvoda, kao i njihove ukrase.
Važan datum u povijesti otkrića ovog hemijskog elementa bio je 1789. godine. Tada je bio hemičar i njemački martin Klapoth u stanju dobiti prvi metalni uranijum. A novi element je dobio ime u čast planete otkriveno osam godina ranije.
Skoro 50 godina, tada dobijeni uranijum smatran je čistim metalom, međutim, 1840. godine, hemičar iz Francuske, Eugene-Melchior Peligot, uspeo je da dokaže da materijal dobijen od Klaprota, uprkos odgovarajućim spoljni znaci, uopšte nije metal, već uranijum oksid. Nešto kasnije, isti je Peligo primio pravi uranijum - vrlo težak metal sive boje. Tada je prvo utvrđena atomska težina takve tvari kao uranijum. Hemijski element 1874. godine postavio je Dmitri Mendeleev u svom čuvenom periodični sistem Elementi i Mendeleev dva puta su udvostručili atomsku težinu materije. I samo 12 godina kasnije eksperimentalno je dokazano da nije pogriješio u proračunima.
Radioaktivnost
Ali zaista rašireno zanimanje za ovaj element u naučnim krugovima počelo je 1896. godine, kada je Becquerel otkrio činjenicu da uranijum emituje zrake koje su dobile ime po istraživaču - Becquerelove zrake. Kasnije je jedan od najpoznatijih naučnika u ovoj oblasti, Marie Curie, ovu pojavu nazvala radioaktivnošću.
sljedeći važan datum u proučavanju uranijuma smatra se 1899.: tada je Rutherford otkrio da je zračenje uranijuma nehomogeno i da se dijeli na dvije vrste - alfa i beta zrake. A godinu dana kasnije, Paul Villar (Villard) otkrio je treću, posljednju vrstu radioaktivnog zračenja koja nam je danas poznata - takozvane gama zrake.
Sedam godina kasnije, 1906. godine, Rutherford je, na osnovu svoje teorije radioaktivnosti, izveo prve eksperimente, čija je svrha bila da se utvrdi starost različitih minerala. Ove studije su postavile temelje, između ostalog, za formiranje teorije i prakse
Fisija jezgara uranijuma
Ali, vjerovatno, najvažnije otkriće, zahvaljujući kojem je počelo rasprostranjeno rudarenje i obogaćivanje uranijuma u miroljubive i vojne svrhe, je proces fisije jezgri uranijuma. To se dogodilo 1938. godine, a otkriće su izveli njemački fizičari Otto Hahn i Fritz Strassmann. Kasnije je ova teorija dobila naučnu potvrdu u radovima još nekoliko njemačkih fizičara.
Suština mehanizma koji su otkrili bila je sljedeća: ako jezgro izotopa uranijuma-235 bude ozračeno neutronom, tada, hvatajući slobodni neutron, počinje se dijeliti. I, kao što svi sada znamo, ovaj proces je praćen oslobađanjem ogromne količine energije. To se događa uglavnom zbog kinetičke energije samog zračenja i fragmenata jezgra. Sada znamo kako se dešava fisija uranijuma.
Otkriće ovog mehanizma i njegovi rezultati su početna tačka za upotrebu uranijuma u miroljubive i vojne svrhe.
Ako govorimo o njegovoj upotrebi u vojne svrhe, tada je po prvi put nastala teorija da je moguće stvoriti uvjete za takav proces kao što je kontinuirana reakcija fisije jezgre urana (budući da je za detonaciju nuklearne bombe potrebna ogromna energija). dokazali su sovjetski fizičari Zeldovich i Khariton. Ali da bi se stvorila takva reakcija, uranijum mora biti obogaćen, jer u normalnom stanju željena svojstva on ne posjeduje.
Upoznali smo se s istorijom ovog elementa, sada ćemo shvatiti gdje se koristi.
Primjena i vrste izotopa uranijuma
Nakon otvaranja takvog procesa kao što je reakcija lančane podjele uranijuma, fizičari su započeli pitanje gdje ga možete koristiti?
Trenutno postoje dva glavna područja u kojima se koriste izotopi uranijuma. Ovo je miroljubiva (ili energetska) industrija i vojska. I prva, a druga upotreba reakcije izotopa uranijuma-235, razlikuje se samo izlazna snaga. Jednostavno stavite, u nuklearnijem reaktoru nema potrebe da se ovaj proces kreirate i održavate istim snage koja je neophodna za izvedbu eksplozije nuklearne bombe.
Dakle, glavna industrija u kojima se koristi reakcija fisije uranijuma bila je navedena.
Ali dobijanje izotopa uranijuma-235 je izuzetno složen i skup tehnološki zadatak i ne može svaka država priuštiti izgradnju postrojenja za obogaćivanje. Na primjer, za dobijanje dvadeset tona uranijumskog goriva, u kojem će sadržaj izotopa uranijuma 235 biti od 3-5%, biće potrebno obogatiti više od 153 tone prirodnog, "sirovog" uranijuma.
Izotop Uranium-238 uglavnom se koristi u dizajniranju nuklearnog oružja za povećanje snage. Također, kada snima neutron, nakon čega slijedi proces beta raspadanja, ovaj izotop može se na kraju pretvoriti u Pluton-239 - zajedničko gorivo za većinu modernih nuklearnih reaktora.
I pored svih nedostataka ovakvih reaktora (visoka cijena, složenost održavanja, opasnost od nesreće), njihov rad se vrlo brzo isplati, a proizvode neuporedivo više energije od klasičnih termo ili hidroelektrana.
Reakcija je također omogućila stvaranje nuklearno oružje masovno uništenje. Drugačije je ogromna sila, relativna kompaktnost i činjenica da može učiniti velike površine zemlje neprikladne za ljudsko stanovanje. Istina, u modernom atomsko oružje koristi se plutonijum, a ne uranijum.
osiromašenog uranijuma
Postoji i takva raznolikost uranijuma kao što je osiromašeni. Ima vrlo nizak nivo radioaktivnosti, što znači da nije opasan za ljude. Ponovo se koristi u vojnoj sferi, na primjer, dodaje se oklopu američkog tenka Abrams kako bi mu dao dodatnu snagu. Osim toga, u gotovo svim visokotehnološkim vojskama možete pronaći razne.Osim velike mase, imaju još jedno vrlo zanimljivo svojstvo - nakon uništenja projektila, njegovi fragmenti i metalna prašina se spontano zapale. I inače, prvi put je takav projektil korišten tokom Drugog svjetskog rata. Kao što vidimo, uranijum je element koji se koristi u različitim oblastima ljudske aktivnosti.
Zaključak
Prema naučnicima, oko 2030. godine, sve veliki depoziti uranijuma, nakon čega će početi razvoj njegovih teško dostupnih slojeva i cijena će rasti. Inače, apsolutno je bezopasan za ljude - neki rudari generacijama rade na njegovoj proizvodnji. Sada smo shvatili povijest otkrića ovog kemijskog elementa i kako se koristi reakcija fisije njegovih jezgara.
Uzgred, poznato zanimljiva činjenica- jedinjenja uranijuma dugo vremena korištene su kao boje za porculan i staklo (tzv. do 1950-ih godina.
