Dom Razno

Boja uranove rude. Glavne primjene urana

Osiromašeni uran je mješavina izotopa urana i sastoji se uglavnom od urana-238. Općenito je prihvaćeno da je uran osiromašen kada je udio urana-235 manji od 0,711% težine, što stvara zračenje. Istodobno se u vojne svrhe u pravilu koristi osiromašeni uran s udjelom manjim od 0,3%.

Je li osiromašeni uran radioaktivan?

Da bismo to razumjeli, dovoljno je proučiti proces njegovog izgleda. Osiromašeni uran nastaje tijekom obogaćivanja urana za nuklearne elektrane ili vojne svrhe. Da bi se to postiglo, prirodni uran je obogaćen izotopom uran-235. Kao rezultat toga, većina radioaktivnih izotopa (234 i 235) ekstrahira se tijekom procesa obogaćivanja i ostaje s obogaćenim uranom, dok osiromašeni uran ostaje nusprodukt. Kao rezultat toga, radioaktivnost osiromašenog urana je otprilike 1,7 puta manja od same uranove rude.

Kada je prvi put dobiven osiromašeni uran?

Godine 1940. znanstvenici u SAD-u i SSSR-u, na početku programa nuklearnog oružja, u procesu obogaćivanja urana dobili su nusproizvod - kasnije analogno nazvan - osiromašeni uran. Tih se godina smatrao apsolutno beskorisnim otpadom i u pravilu je zakopavan.

Kako se skladišti osiromašeni uran?

95% osiromašenog urana pohranjuje se u obliku čvrstog monolita uran fluorida na otvorenom u posebnim zatvorenim metalnim spremnicima, bez pristupa kisiku. U SAD-u su 2005. godine uskladištena 57.122 spremnika, što je gotovo 700.000 tona osiromašenog urana.

Gdje se koristi osiromašeni uran?

Korištenje osiromašenog urana postalo je popularno zbog njegove vrlo visoke gustoće (19,1 g/cm³) i velikog presjeka hvatanja neutrona. Stoga je uran pronašao primjenu u sljedećim područjima:

U zrakoplovstvu i brodogradnji - kao protuutezi na zrakoplovima, raketnim stupnjevima, u kobilicama jedrilica;
U medicini - zaštita tijekom terapije zračenjem (), sastavni dio dentalnog porculana - za sjaj;
U nuklearnoj energetici ona je sastavni dio MOX gorivo, zaštita od radioaktivnih materijala;
U industriji i radiografiji, zaštita od radioaktivnih materijala. Sve do kraja dvadesetog stoljeća osiromašeni uran se dodavao bojama na staklu i porculanu. Istodobno, mnogi pogrešno vjeruju da je uran bio sadržan u samom porculanu. No, tada ne bi bio tako sveprisutan, osobito u laboratorijima - kemijske lopatice, porculanske šalice i čaše, mužari i tučkići izrađuju se od običnog porculana bez dodataka bojila;
U vojnoj sferi - za proizvodnju granata i oklopa.

Osiromašeni uran u projektilima

Vojska je jedna od prvih koja je koristila otpad obogaćeni uran. Godine 1970. Pentagon je otkrio da njihovo streljivo ne može probiti oklop novih sovjetski tenkovi. Kao rezultat toga, osiromašeni uran je odabran kao novi materijal za granate za probijanje oklopa - kao jeftin i pristupačan materijal, visoke gustoće - uran je po gustoći blizu zlata i volframa. To omogućuje manjim projektilima da po masi budu jednaki većini drugih metalnih projektila, a istovremeno smanjuje aerodinamički otpor. Zbog niske razine toksičnosti i radioaktivnosti, osiromašeni uran kasnije se počeo koristiti u SAD-u, SSSR-u, Velikoj Britaniji i Francuskoj kako u oklopu tako iu oklopne granate s velikom kinetičkom energijom. Slična oružja s osiromašenim uranom korištena su u bombardiranju Jugoslavije krajem dvadesetog stoljeća, u obje američke operacije u Iraku.

Osiromašeni uran u oklopu tenka

Osiromašeni uran se koristi ne samo u oklopnim granatama, već iu samom oklopu tenkova kao sloj između čeličnih ploča. Tako Abramsovi tenkovi nakon 1998. u prednjim dijelovima tornja nose osiromašeni uran - tzv. uran keramiku.

Koristi li se osiromašeni uran u nuklearnom oružju?

Čudno, ali u nuklearnom oružju koje koriste ne samo, već i iscrpljeno. Međutim, koristi se samo kao ljuska nuklearnog punjenja i kao jedna od komponenti nuklearnog goriva, što povećava snagu eksplozije.

Je li osiromašeni uran štetan?

Ne postoje točni podaci o dugoročnim učincima uporabe streljiva s osiromašenim uranom na zdravlje ljudi. Međutim, brojni ekolozi izrazili su zabrinutost zbog mogućeg izbijanja raka u područjima gdje se koriste takvi projektili. Primjerice, tijekom operacije u Iraku 1991. godine Sjedinjene Države upotrijebile su oko 14.000 tenkovskih granata s osiromašenim uranom i gotovo milijun granata kalibra 30 milimetara. Ukupno je potrošeno gotovo 300 tona čistog osiromašenog urana. Mnogi su vojnici nakon ove operacije imali rak.

Nakon bombardiranja Jugoslavije na njenom teritoriju otkriveno je 8 ozbiljno kontaminiranih mjesta koja su prethodno bombardirana granatama s osiromašenim uranom. Tako je zaposlenicima UN-a bilo zabranjeno koristiti vodu iz lokalnih izvora. Međutim, veza između uzroka i posljedica nije službeno dokazana.

Kemijska toksičnost osiromašenog urana

Najveću štetu osiromašeni uran ne uzrokuje zbog svoje radioaktivnosti, već zbog svoje kemijske toksičnosti. Kada se proguta, posebno u obliku soli, uran se nakuplja u jetri, slezeni i bubrezima.

Opasnost od zračenja osiromašenog urana

Ako je toksičnost osiromašenog urana najveća kada u organizam uđe u obliku tekućine, tada najveće štete od zračenja uzrokuje u stanju prašine. Alfa zračenje malih čestica osiromašenog urana u jednjaku i plućima uzrokuje razvoj malignih kancerogenih tumora. Ako govorimo o vanjskom zračenju od osiromašenog urana, onda je ono toliko beznačajno da ga može zaustaviti čak i običan list papira. U osnovi, uran u tijelu je koncentriran u kostima.

Zabrana uporabe osiromašenog urana

Preko 90 nevladine organizacije zalagao se za zabranu uporabe osiromašenog urana u proizvodnji oružja. Ovo pitanje je više puta pokrenuto u UN-u i Europskom parlamentu. No, primjerice, Francuska i UK u Europskoj uniji uvijek su stavljale veto na ovo pitanje. Rezolucijom iz prosinca 2008 Glavna skupština UN da provede dodatnu studiju o posljedicama uporabe oružja s osiromašenim uranom podržala je 141 država, četiri su bile protiv - Francuska, Velika Britanija, SAD i Izrael, još 34 su bile suzdržane, uključujući Rusiju.

Gdje se u Rusiji skladišti osiromašeni uran?

Ruske rezerve osiromašenog urana iznose oko 700 milijuna tona vlastita proizvodnja i više od 100 milijuna tona otkupljenih po simboličnoj cijeni od europskih tvrtki. U Rusiji se osiromašeni uran koristi ne samo za skladištenje, već i kao gorivo za brze neutronske reaktore (). Također, osiromašeni uran prolazi postupak ponovnog obogaćivanja – oko 15% odlazi u obogaćeni uran.

Područja četiri prerađivačka poduzeća koriste se kao početna mjesta za skladištenje osiromašenog urana:

Novouralsk, regija Sverdlovsk – Uralski elektrokemijski kombinat
Angarsk, regija Irkutsk - kemijska tvornica elektrolize Angarsk
Seversk, Tomska oblast – Sibirski kemijski kombinat
Zelenogorsk, Krasnojarska regija– Elektrokemijski pogon

Otkriće na planetarnoj razini. Tako možete nazvati otkriće znanstvenika Urana. Planet je otkriven 1781.

Njezino otkriće bilo je razlogom imenovanja jednog od elementi periodnog sustava. Uran metal je izoliran iz mješavine smole 1789.

Pompa oko novog planeta još se nije stišala, stoga je ideja o imenovanju nove tvari ležala na površini.

Krajem 18. stoljeća još uvijek nije postojao pojam radioaktivnosti. U međuvremenu, ovo je glavno svojstvo zemaljskog urana.

Znanstvenici koji su radili s njim bili su ozračeni, a da to nisu znali. Tko je bio pionir i koja su druga svojstva elementa, reći ćemo dalje.

Svojstva urana

Uran je element otkrio Martin Klaproth. Spojio je smolu s kaustikom. Produkt fuzije nije potpuno topljiv.

Klaproth je shvatio da nema pretpostavljenih, a u sastavu minerala. Zatim je znanstvenik riješio zamku.

Iz otopine su ispali zeleni šesterokuti. Kemičar ih je izložio žutoj krvi, odnosno kalij heksacijanoferatu.

Iz otopine je ispao smeđi talog. Klaproth je reducirao ovaj oksid lanenim uljem i kalcinirao ga. Imam puder.

Morao sam ga već zapaliti, miješajući ga sa smeđim. U sinteriranoj masi pronađena su zrnca novog metala.

Kasnije se pokazalo da nije čisti uran, i njegov dioksid. Zasebno, element je primljen tek 60 godina kasnije, 1841. A nakon još 55 godina Antoine Becquerel otkrio je fenomen radioaktivnosti.

Radioaktivnost urana zbog sposobnosti jezgre elementa da uhvati neutrone i razbije se. Pritom se oslobađa impresivna energija.

To je zbog kinetičkih podataka zračenja i fragmenata. Moguće je osigurati kontinuiranu fisiju jezgri.

Lančana reakcija počinje kada je prirodni uran obogaćen svojim 235. izotopom. To nije nešto što se dodaje metalu.

Naprotiv, iz rude se uklanjaju niskoradioaktivni i neučinkoviti 238. nuklid, kao i 234. nuklid.

Njihova se smjesa naziva osiromašenom, a preostali uran obogaćenom. To je upravo ono što industrijalci trebaju. No, o tome ćemo govoriti u posebnom poglavlju.

Uran zrači, i alfa i beta s gama zrakama. Otkriveni su gledanjem učinka metala na fotografskoj ploči omotanoj u crno.

Postalo je jasno da novi element nešto emitira. Dok su Curiejevi istraživali o čemu se radi, Marie je primila dozu zračenja zbog koje je kemičar obolio od raka krvi, od kojeg je žena umrla 1934. godine.

Beta zračenje može uništiti ne samo ljudsko tijelo ali i sam metal. Koji element nastaje iz urana? Odgovor: Brevi.

Inače se naziva protaktinij. Otkriven 1913. godine, upravo tijekom proučavanja urana.

Potonji se pretvara u breviju bez vanjskih utjecaja i reagensa, samo iz beta raspada.

Izvana uran - kemijski element - boje s metalik sjajem.

Ovako izgledaju svi aktinodi, kojima pripada 92. tvar. Grupa počinje od 90. broja, a završava sa 103.

Stojeći na vrhu liste radioaktivni element uran, djeluje kao oksidans. Oksidacijska stanja mogu biti 2., 3., 4., 5., 6.

To jest, kemijski je 92. metal aktivan. Ako uran sameljete u prah, on će se spontano zapaliti na zraku.

U svom uobičajenom obliku, tvar će oksidirati nakon kontakta s kisikom, prekrivajući se preljevnim filmom.

Ako se temperatura podigne na 1000 stupnjeva Celzijusa, kem. element uran Poveži s . Nastaje metalni nitrid. Ova tvar žuta boja.

Bacite ga u vodu i otopite kao čisti uran. Nagriza ga i sve kiseline. Element istiskuje vodik iz organske tvari.

Uran ga istiskuje, na isti način, iz otopina soli,,,,,. Ako se takva otopina promućka, čestice 92. metala počet će svijetliti.

soli urana nestabilni, raspadaju se na svjetlu ili u prisutnosti organskih tvari.

Element je ravnodušan, možda, samo prema alkalijama. Metal ne reagira s njima.

Otkriće urana je otkriće superteškog elementa. Njegova masa omogućuje izolaciju metala, točnije minerala s njim, iz rude.

Dovoljno ga je zdrobiti i zaspati u vodi. Prvo će se taložiti čestice urana. Ovdje počinje rudarenje. Pojedinosti u sljedećem poglavlju.

Rudarstvo urana

Dobivši teški sediment, industrijalci ispiraju koncentrat. Cilj je dovesti uran u otopinu. Koristi se sumporna kiselina.

Izuzetak je napravljen za tar. Ovaj mineral je netopljiv u kiselini, stoga se koriste lužine. Tajna poteškoća u 4-valentnom stanju urana.

Ispiranje kiselinom ne prolazi kod , . U ovim mineralima 92. metal je također 4-valentan.

Ovo se tretira hidroksidom, poznatim kao natrijev hidroksid. U drugim slučajevima, pročišćavanje kisikom je dobro. Nema potrebe za posebnom zalihom sumporne kiseline.

Dovoljno je zagrijati rudu sa sulfidnim mineralima do 150 stupnjeva i poslati mlaz kisika u nju. To dovodi do stvaranja kiseline koja se ispire Uran.

Kemijski element i njegova primjena povezan s čistim oblicima metala. Sorpcija se koristi za uklanjanje nečistoća.

Provodi se na smolama za ionsku izmjenu. Pogodno i za ekstrakciju organskim otapalima.

Ostaje dodati lužinu u otopinu kako bi se istaložili amonijevi uranati, otopiti ih u dušičnoj kiselini i podvrgnuti.

Rezultat će biti oksidi 92. elementa. Zagrijavaju se na 800 stupnjeva i reduciraju vodikom.

Dobiveni oksid se pretvara u uranov fluorid, iz kojeg se toplinskim redukcijom kalcija dobiva čisti metal. , kao što vidite, nije jednostavno. Zašto se toliko truditi?

Primjena urana

92. metal je glavno gorivo za nuklearne reaktore. Slaba smjesa prikladna je za stacionarne, a obogaćeni element koristi se za elektrane.

235. izotop također je osnova nuklearnog oružja. Sekundarno nuklearno gorivo može se dobiti i od 92. metala.

Ovdje vrijedi postaviti pitanje, koji element pretvara uran. Od njegovog 238. izotopa dobiva se još jedna radioaktivna, superteška tvar.

Na samoj 238 uran Sjajno Pola zivota, traje 4,5 milijardi godina. Tako dugo uništavanje dovodi do male potrošnje energije.

Ako uzmemo u obzir korištenje spojeva urana, njegovi oksidi dobro dolaze. Koriste se u industriji stakla.

Oksidi djeluju kao boje. Može se dobiti od blijedožute do tamnozelene. Pod ultraljubičastim zrakama materijal fluorescira.

Ovo se svojstvo koristi ne samo u čašama, već i u uranovim glazurama za. Uranovih oksida u njima ima od 0,3 do 6%.

Kao rezultat toga, pozadina je sigurna, ne prelazi 30 mikrona na sat. Fotografija uranovih elemenata, točnije, proizvodi s njegovim sudjelovanjem, vrlo su šareni. Sjaj čaša i posuđa mami poglede.

Cijena urana

Za kilogram neobogaćenog uranovog oksida daju oko 150 dolara. Najveće vrijednosti zabilježene su 2007.

Tada je cijena dosegla 300 dolara po kilogramu. Razvoj ruda urana ostat će isplativ čak i po cijeni od 90-100 konvencionalnih jedinica.

Tko je otkrio element uran, nije znao kolike su mu rezerve u zemljinoj kori. Sada su prebrojani.

Velika polja s isplativom cijenom proizvodnje bit će iscrpljena do 2030.

Ako se ne otkriju nova nalazišta ili se ne pronađu alternative metalu, njegova vrijednost će rasti.

U posljednjih nekoliko godina tema nuklearne energije postaje sve aktualnija. Za proizvodnju atomske energije uobičajeno je koristiti materijal kao što je uran. To je kemijski element koji pripada obitelji aktinoida.

Kemijska aktivnost ovog elementa određuje činjenicu da se ne nalazi u slobodnom obliku. Za njegovu proizvodnju koriste se mineralne formacije koje se nazivaju uranove rude. Oni koncentriraju takvu količinu goriva koja nam omogućuje da ekstrakciju ovog kemijskog elementa smatramo ekonomski racionalnom i isplativom. Na ovaj trenutak u utrobi našeg planeta sadržaj ovog metala premašuje rezerve zlata u 1000 puta(cm.). Općenito, naslage ovog kemijskog elementa u tlu, vodeni okoliš I stijena procijenjen na više od 5 milijuna tona.

U slobodnom stanju uran je sivo-bijeli metal koji karakteriziraju 3 alotropske modifikacije: rombične kristalne, tetragonalne i tjelesno centrirane kubične rešetke. Vrelište ovog kemijskog elementa je 4200°C.

Uran je kemijski aktivan materijal. U zraku ovaj element polako oksidira, lako se otapa u kiselinama, reagira s vodom, ali ne stupa u interakciju s alkalijama.

Rude urana u Rusiji obično se klasificiraju prema različitim kriterijima. Najčešće se razlikuju po obrazovanju. Da, postoje endogene, egzogene i metamorfogene rude. U prvom slučaju, to su mineralne formacije nastale pod utjecajem visoke temperature, vlaga i taline pegmatita. Egzogene mineralne formacije urana pojavljuju se u površinskim uvjetima. Mogu se formirati izravno na površini zemlje. To je zbog kruženja podzemnih voda i nakupljanja oborina. Metamorfogene mineralne formacije pojavljuju se kao rezultat preraspodjele prvobitno raspoređenog urana.

Prema razini sadržaja urana ove prirodne formacije mogu biti:

superbogati (preko 0,3%);
bogato (od 0,1 do 0,3%);
obični (od 0,05 do 0,1%);
loše (od 0,03 do 0,05%);
izvanbilančno (od 0,01 do 0,03%).

Suvremene primjene urana

Danas se uran najčešće koristi kao gorivo za raketne motore i nuklearne reaktore. S obzirom na svojstva ovog materijala, namijenjen je i povećanju snage nuklearnog oružja. Ovaj kemijski element također je pronašao svoju primjenu u slikarstvu. Aktivno se koristi kao žuti, zeleni, smeđi i crni pigmenti. Uran se također koristi za izradu jezgri za oklopne projektile.

Rudarstvo uranove rude u Rusiji: što je za to potrebno?

Vađenje radioaktivnih ruda provodi se pomoću tri glavne tehnologije. Ako su naslage rude koncentrirane što je moguće bliže površini zemlje, tada je uobičajeno koristiti otvorenu tehnologiju za njihovo vađenje. Uključuje korištenje buldožera i bagera koji kopaju rupe velika veličina te dobivene minerale utovariti u kipere. Zatim ide u kompleks za preradu.

Uz duboku pojavu ove mineralne formacije, uobičajeno je koristiti tehnologiju podzemnog rudarenja, koja omogućuje stvaranje rudnika dubine do 2 kilometra. Treća tehnologija bitno se razlikuje od prethodnih. Ispiranje na licu mjesta za razvoj naslaga urana uključuje bušenje bušotina kroz koje sumporne kiseline. Zatim se izbuši još jedna bušotina koja je potrebna za pumpanje dobivene otopine na površinu zemlje. Zatim prolazi kroz proces sorpcije, koji omogućuje skupljanje soli ovog metala na posebnoj smoli. Posljednja faza SPV tehnologije je ciklička obrada smole sumpornom kiselinom. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, koncentracija ovog metala postaje maksimalna.

Ležišta uranovih ruda u Rusiji

Rusija se smatra jednim od svjetskih lidera u vađenju ruda urana. Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, Rusija je dosljedno bila među prvih 7 vodećih zemalja po ovom pokazatelju.

Najveće naslage ovih prirodnih mineralnih formacija su:

Najveća nalazišta rudarstva urana u svijetu - vodeće zemlje

Australija se smatra svjetskim liderom u rudarenju urana. Više od 30% svih svjetskih rezervi koncentrirano je u ovoj državi. Najveća australska nalazišta su Olympic Dam, Beaverley, Ranger i Honeymoon.

Glavni konkurent Australije je Kazahstan, koji sadrži gotovo 12% svjetskih rezervi goriva. Kanada i Južna Afrika sadrže po 11% svjetskih rezervi urana, Namibija - 8%, Brazil - 7%. Rusija zatvara prvih sedam s 5%. Ploča vodećih također uključuje zemlje poput Namibije, Ukrajine i Kine.

Najveća svjetska nalazišta urana su:

Polje	Zemlja	Započnite obradu
Olimpijska brana	Australija	1988
Rossing	Namibija	1976
rijeka MacArthur	Kanada	1999
Inkai	Kazahstan	2007
Vlast	Južna Afrika	2007
Ranger	Australija	1980
Kharasan	Kazahstan	2008

Rezerve i obujam proizvodnje uranove rude u Rusiji

Istražene rezerve urana u našoj zemlji procjenjuju se na više od 400.000 tona. Istodobno, pokazatelj predviđenih resursa iznosi više od 830 tisuća tona. Od 2017. u Rusiji postoji 16 nalazišta urana. Štoviše, 15 ih je koncentrirano u Transbaikaliji. Rudno polje Streltsovskoye smatra se glavnim nalazištem uranove rude. U većini domaćih nalazišta rudarenje se izvodi minskom metodom.

Uran je otkriven u 18. stoljeću. Godine 1789. njemački znanstvenik Martin Klaproth uspio je iz rude proizvesti uran sličan metalu. Zanimljivo je da je ovaj znanstvenik i pronalazač titana i cirkonija.
Spojevi urana aktivno se koriste u području fotografije. Ovaj se element koristi za bojanje pozitiva i poboljšanje negativa.
Glavna razlika između urana i ostalih kemijskih elemenata je prirodna radioaktivnost. Atomi urana imaju tendenciju neovisnih promjena tijekom vremena. Pritom emitiraju zrake nevidljive ljudskom oku. Ove zrake su podijeljene u 3 vrste - gama, beta, alfa zračenje (vidi).

Koliko je rude potrebno za proizvodnju nisko obogaćenog urana kao goriva za nuklearnu elektranu? Općenito je prihvaćeno da je gorivo uran uran, u kojem je sadržaj izotopa urana-235 doveden na 4%. U prirodnoj rudi ovaj izotop je samo 0,7%, odnosno potrebno je povećati njegovu koncentraciju 6 puta.

Podsjetit ću da su Europa i SAD do 1980-ih obogaćivali uran samo na "mrežama", trošeći na taj posao ogromne količine električne energije. Tehnološki moment, ali, kako kažu, s velikim posljedicama. Prirodni uranov heksafluorid može se "isisati" 235. izotopom dok ne prestane - tako da minimalna količina ostane u "repovima". Ali što to znači u slučaju metode difuzije? Više "rešetki", više spremnika za izvorni heksafluorid i, naravno, više troškova energije. A to sve poskupljuje, kvari ekonomski pokazatelji smanjenje profita. Općenito nije zanimljivo. Dakle, u zapadnim "repovima" urana-235 - 0,3%, a 0,4% ide u daljnji rad. S takvim “repovima” slika je sljedeća: za 1 kg LEU potrebno je 8 kg rude + 4,5 SWU (radne jedinice separacije).

Za prošivene jakne slika je bila i ostala nešto drugačija - uostalom, rad naših "igala" mnogo je jeftiniji. Zapamtite - "igla" zahtijeva 20-30 puta manje električne energije po 1 SWU. Uštedite posao odvajanja posebno značenje nije bilo, izvorni uranov heksafluorid je pažljivije "istisnut": 0,2% urana-235 ostaje u našim "repovima", 0,5% je otišlo u daljnji rad na obogaćivanju. Čini se da je razlika samo 0,1%, zašto obraćati pažnju na takvu sitnicu? Da, nije sve tako jednostavno: na našim "iglama" za dobivanje 1 kg LEU potrebno je 6,7 kg rude + 5,7 SWU. 1,3 kg manje rude - to jest, mnogo smo razboritije postupali sa svojim crijevima nego demokrati.

Ali to nije sve. 1 SWU na našim centrifugama košta oko 20 dolara, na "mrežama" 1 SWU košta od 70 do 80. To znači da je za Zapad nalazište urana, u kojem cijena rude, recimo, 100 dolara, vrlo skupo. Izračunajmo 1 kg LEU na kalkulatoru da bude jasnije.

1 kg LEU = 8 kg rude + 4,5 SWU, tj.

1 kg LEU \u003d 8 x 100 + 4,5 x 70 \u003d 1115 USD.

I sada stavljamo naše brojeve i dobivamo:

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 ležište urana koje nam je za civilizirani Zapad bilo preskupo. Otprilike, na Zemlji ima VIŠE urana za našu tehnologiju nego za zapadnu tehnologiju. Od trenutka kada je Europa ovladala Zippeovim centrifugama, rezerve urana u svjetskim statistikama dramatično su porasle, iako braća geolozi za to nisu ni prstom maknula: ranije otkrivena nalazišta počela su se prepoznavati kao komercijalno isplativa, to je sve. Ali URENCO je uključio svoje centrifuge 80-ih, a nuklearne elektrane u Europi i Americi pojavile su se mnogo ranije, zar ne? To znači da se od kraja 40-ih godina prošlog stoljeća nalazišta urana eksploatiraju izuzetno zamašno, ne štedeći na prirodnim rudama. Grubo rečeno, Zapad je "ubijao" jedno polje za drugim, preskačući na nova. A užasno neekonomičnom Mordoru nije se žurilo: našli su naslagu i isisali je do dna, bez buke i bez žurbe. Pritom ne smijemo zaboraviti da su sve godine Hladnog rata nuklearne zemlje vrlo aktivno povećao rezerve visoko obogaćenog urana za oružje, a za to je potrebno mnogo više prirodne rude urana. Okvirno, na 1 kg HEU troši se 275 kg rude, a HEU račun u zemljama nuklearni klub otišao stotine tona. A HEU nije samo oružje, pokreću ga podmorski reaktori, pokreću ga mnogi istraživački reaktori. Općenito, čovječanstvo je vrlo, vrlo intenzivno trošilo svoje rude urana i sve što možemo reći u svoju obranu je da nismo prvi počeli.

Postoji još jedna stvar koju trebate znati. Kad nam se kaže: “iskopano je toliko tona rude urana”, važno je to razumjeti pričamo ne o planinama nekakvih oblutaka ili metalnih poluga. U industriji urana sve zalihe rude tradicionalno se pretvaraju u koncentrat urana – točnije U3 O8, dušikov oksid. Tradicionalno je to bio žuti prah i zvao se "žuti kolač", ali sada je to malo zastarjelo. U procesu obogaćivanja rude koristi se cijeli ciklus njezine prerade, čija je jedna od komponenti prženje. U posljednjih godina različita postrojenja koriste različite temperature pa je i boja koncentrata urana vrlo različita – od tamnozelene do crne. Ali postupak prerade rude je posebna tema, dosta velika, a za sada se pokušavamo baviti ležištima i proizvodnjom. Ostavite to po strani, ali zapamtite: sav razgovor o uranovoj rudi je razgovor o uranovom koncentratu. I s pravom - te su rude vrlo različite, sadrže previše različite količine urana, pa je bilo nemoguće bez takve "standardizacije".

Kada su ljudi otkrili ovaj metal i zašto se zapravo zove "uran"? Priča je stara ali zanimljiva. Sada svi znamo što je zračenje i s pravom ga ne podnosimo i bojimo ga se. A u ranijim vremenima ljudi nisu znali ništa o zračenju - možda zato nisu patili od njega? .. Među rudama i mineralima u rudnicima srebra, srednjovjekovni rudari često su nalazili teški crni mineral - takozvanu katransku mješavinu. Pouzdano se zna da je zamka poznata od 1565. godine - tada je otkrivena u rudnim planinama Saske, ali nisu smislili nikakvu posebnu primjenu za nju. Godine 1789. njemački analitički kemičar Martin Klaproth zainteresirao se za ovaj mineral i odlučio ga pravilno kemijski analizirati. Ruda je u njegov laboratorij donesena iz rudnika Jakhimovo u današnjoj Češkoj. Becquerel i Curie kasnije su otkrili minerale iz istog Jakhimiva, pa predlažem da to zapišem ovako:

"Domovina" urana je Češka.

Martin Klaproth

Klaproth je radio vrlo marljivo: talio je minerale na različitim temperaturama, sa i bez zraka, prelijevao svim mogućim kiselinama i aqua regia, dok na kraju nije dobio sinterovanu masu s jasno vidljivim zrncima metala. Bilo je to 1789. godine - 8 godina nakon što su astronomi otkrili do tada nepoznati planet koji su nazvali Uran. Evo što je o tome napisao sam Klaproth: “Prethodno je priznato postojanje samo 7 planeta, što odgovara 7 metala, koji su nosili imena planeta. S tim u vezi, uputno je, slijedeći tradiciju, novi metal nazvati po novootkrivenom planetu. Riječ 'uran' dolazi od grčke riječi za 'nebo' i stoga se može odnositi na nebeski metal." Oni se ne svađaju s otkrivačima - tako da se sada bavimo ovim vrlo "nebeskim metalom".

Sam Klaproth, međutim, nije uspio dobiti čisti uran; to je uspio tek 1840. E.M. Peligo. Godine 1896. Becquerel je otkrio da spojevi urana zrače fotografski papir - tako je počelo proučavanje radioaktivnosti. Do najstrašnijeg i najstrašnijeg oružja, do najveće "rezerve energije" čovječanstvo se polako kretalo ...

uranova rudača

Sa stajališta geologa na Zemlji, ruda urana nije samo puno, već puno. Ali ne dobiva svaki mineral urana ponosno ime "ruda": minerali u kojima ima vrlo malo urana i puno otpadnih stijena ne smatraju se rudama. Dobrim rudama smatraju se minerali u kojima ima više od 0,1% urana (1 kg na 1000 kg stijene), no postoje iznimke. Na primjer, u Južna Afrika, na nalazištu Witwatersland, uran se vadi iz rude, u kojoj je njegova koncentracija samo 0,01%, a vadi se u industrijskim razmjerima. Kako to? Da, ovaj nebeski metal nije jednostavan - često se nalazi u istim stijenama gdje se nalazi zlato. Pošto se zlato “vadi” iz ovog kamena, zašto ga ne “pokupiti” na hrpu i uran - to je logika. Zlato kao glavna svrha prerade rude, uran kao sporedna. "Često" ima i brojčanu vrijednost: 12% urana iskopanog u svijetu je nusproizvod zlata i drugih rudnika. U SAD-u, primjerice, uran se dobiva iz stijena s koncentracijom od 0,008% općenito - iz fosforita Floride. Glavna proizvodnja je fosfor, uran - do hrpe ... Pa, ako ne dirate takve egzotične stvari, tada se uranove rude dijele na 4 vrste - razreda prema sadržaju: bogate - s udjelom urana 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 urana dijele se u 5 klasa, ovisno o tome kojom se tehnologijom vadi i prerađuje nebeski metal. Otprilike – kakve pogone za preradu treba napraviti uz ležišta. To je također takva tradicija: budući da je koncentracija urana uvijek mala, nitko ne pomišlja prevoziti milijune tona kamena bilo gdje. Rudnik, rudnik, kamenolom i od kraja do kraja - sve što vam treba za preradu.

No, ovo nisu sve vrste klasifikacije uranovih ruda: budući da svi živimo u svijetu u kojem je profit najvažniji, možda je glavna klasifikacija po cijeni konačnog proizvoda (baš tog uranovog koncentrata, žutog kolača). Svojevrsni generalizirajući pokazatelj, u kojem su odbačeni svi detalji - kolika je bila koncentracija urana u rudi, kako se vadio i pročišćavao, koliko je koštala infrastruktura. Nije bitno što je bilo PRIJE, bitno je kakav je rezultat ispao. Postoje samo 3 kategorije: 1) ležišta gdje je cijena 1 kg koncentrata manja od 40 USD po kg; 2) gdje je cijena od 40 do 80 dolara po kilogramu; 3) gdje je cijena koštanja od 80 do 130 dolara po kilogramu. Sve što je skuplje od 130 dolara danas je “neštit” jer je jako skupo. No, koliko će trajati takvo zanemarivanje-površnost? Do 2006. IAEA je uran smatrala super skupim i po cijeni većoj od 80 USD/kg, no sada je odlučila da je potrebno vrednovati centrifuge prema njihovim zaslugama - niska cijena obogaćivanja omogućuje sigurnu upotrebu rude veće od 80 USD. Naše centrifuge 10. generacije tek su se počele koristiti, stoga se ne može isključiti da nakon nekog vremena bar od 130 USD više neće biti "cut-off". U carstvu mraka i užasa s gospodarstvom razorenim na paramparčad, započeo je industrijski rad brzog neutronskog reaktora BN-800, projektira se BN-1200, 2020. se također planira pokrenuti vodeći reaktor u okviru projekta Proryv, do 2030. postoji nada za implementaciju zatvorenog nuklearnog ciklusa.

Ipak, nemojmo se baviti projektima i hipotezama – usredotočimo se na ono što danas imamo. Godine 2006. vjerovalo se da na trećem planetu od Sunca ima 5.000.000 tona uranovih ruda, sljedeće izvješće IAEA-e objavljeno je 2010. godine. U tom izvješću su centrifuge prvi put prepoznate kao jedina metoda obogaćivanja urana danas, prvi put je "cut-off" letvica podignuta sa 80 $/kg na 130 $/kg. Nova brojka rezervi rude urana na Zemlji iznosi 6.306.300 tona. Ponavljam - ovo nije povećanje zbog novih nalazišta, ovo je pretvaranje geoloških ruda u industrijske. A to se dogodilo iz jednostavnog razloga - IAEA je priznala da je sve osim centrifuga zlo i da se toga više nećemo sjećati. Povećanje iskoristivih ruda iznosi 26% - bez dodatnih ulaganja u istraživanje.

Ne tako često u povijesti civilizacije, razvoj tehnologije ozbiljno je utjecao na geopolitiku, a uran i centrifuge su isti slučaj. Skužimo na prstima što znači pojava komercijalnog interesa za ležišta urana, koja su do tada ostala netaknuta dugi niz godina? Prvo, zemlje "atomskog kluba" vidjele su svoj interes u onim teritorijima na kojima su se ta nalazišta nalazila. Na primjer, nalazišta u regiji Kirovograd postala su zanimljiva ne samo za Ukrajinu ... Drugo, zemlje koje nisu bile članice "atomskog kluba" vidjele su da bi im uran mogao biti dovoljan. I ovo nije moja teoretska izmišljotina: delegacije iz 52 zemlje sudjelovale su na upravo prošlom Atomexpo-2016, a samo 32 zemlje su imale nuklearnu energiju barem u nekom obliku.20 zemalja su pridošlice koje su naslutile perspektivu.

Kalkulator

Što je zanimljivo u uranu - neka kaže kalkulator. Imamo 6.306.300 tona rude, u kojoj je sadržaj urana-235 (koji, zapravo, "gori" u reaktorima nuklearnih elektrana) prosječno 0,72%. Dakle, ako se sva ruda urana pretvori u uran-235, imamo ga 45 405 tona. Što se tiče troškova energije, 1 tona urana-235 odgovara 2 000 000 tona benzina. Sukladno tome, pretvorba rezervi urana-235 u naftni ekvivalent iznosi 90,81 milijardi tona nafte. Je li to puno ili malo? Istražene rezerve nafte na Zemlji danas iznose 200 milijardi tona. Rezerve urana su gotovo polovične, gotovo 50%. A kakvi su izgledi? Tehnologija proizvodnje ulja dovedena je gotovo do 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, što se, uz trenutne cijene ugljikovodika, usporava već dvije godine; b) slažu se da će nafta s godinama samo poskupjeti jer je ima sve manje. Nafta iz škriljevca, o kojoj toliko govore boljševici, menjševici i ostali, nije zanimljiva na sadašnjoj razini cijena, ali će prije ili kasnije doći trenutak kada će se njene rezerve morati iskoristiti, i to ne samo u Sjedinjenim Državama.

Ali s uranom - nešto drugačija slika, mnogo manje jednoznačna. Još nam nije otkriveno koliko će koštati 1 SWU na najnovijim generacijama Rosatomovih centrifuga - a već smo vidjeli kako tehnologija obogaćivanja može povećati rezerve rude urana. Rad BN-800 je tek počeo, BN-1200 je još samo u nacrtima, rezultate projekta Proryv vidjet ćemo tek 2020. godine. No, hajde, bez suvišne skromnosti (koliko je moguće, na kraju) navesti povijesna činjenica: za cijelo vrijeme postojanja nuklearnog projekta nije bilo pogrešaka u razvoju tehnologija od strane bivšeg Ministarstva za srednju strojogradnju, bivšeg Ministarstva za atomsku energiju i sadašnjeg Rosatoma. Određeni nedostaci, mane - da, bilo ih je, ali generalna linija razvoja, priznajmo, nije prekinuta niti jednom.

Jednostavno nema razloga ne vjerovati da će Rosatomova borba za zatvoreni nuklearni ciklus završiti uspjehom – po mom mišljenju, naravno. Mislite li da je ova izjava previše hrabra? I pogledajmo oko sebe, na trenutak dopustivši sebi da zaboravimo da je glavno postignuće čovječanstva najnoviji model iPhonea. Ne samo da vjeruju u pouzdanost naših tehnologija, nego potpisuju ugovore za gradnju nuklearnih elektrana, a ne samo "stari kupci" - poput Mađarske, Irana i Finske, Kine i Indije. Po prvi put će se nuklearne elektrane pojaviti u Egiptu, Vijetnamu, Bjelorusiji, Turskoj, Bangladešu, Indoneziji - i to će biti nuklearne elektrane ruske proizvodnje. Dakle, nisam jedini koji vjeruje u naše tehnologije, u njihove progresivni razvoj. I nisam jedini koji je uvjeren da bi sljedećim skokom u razvoju tehnologije zalihe urana mogle biti veće od zaliha ugljikovodika... I nemojmo zanemariti još jednu moguću zalihu urana - nova nalazišta. Postoji, na primjer, zemlja u kojoj stupanj razvijenosti teritorija geološkim istraživanjima još uvijek ne prelazi znatno više od 60% - Rusija. Postoje zemlje u kojima uopće nema vremena za geološka istraživanja - na primjer, Afganistan, Eritreja.

Ali razmatranje perspektive nuklearne energije posebna je i vrlo ozbiljna tema koju treba ostaviti za kasnije. A ova bilješka je uvodna bilješka u Uranium Dungeons, u kojoj želim ponuditi da vidimo: što je bilo, što je postalo i kako smo došli do takvog života. I, naravno, bez priča o novim iPhoneima iz moćnog SAD-a, ni to ne ide. Imam ih i, kao i obično, nije bilo potrebno ništa izmišljati.

U kontaktu s

U članku se govori o tome kada je otkriven takav kemijski element kao što je uran iu kojim se industrijama ova tvar koristi u naše vrijeme.

Uran - kemijski element energetske i vojne industrije

Oduvijek su ljudi pokušavali pronaći visoko učinkovite izvore energije, a idealno, stvoriti tzv. Nažalost, nemogućnost njegovog postojanja teoretski je dokazana i potkrijepljena još u 19. stoljeću, ali znanstvenici još uvijek nisu gubili nadu da će ostvariti san o nekoj vrsti uređaja koji bi mogao izdavati veliki broj„čiste“ energije jako dugo.

Djelomično je to oživljeno otkrićem takve tvari kao što je uran. Kemijski element s ovim imenom bio je osnova za razvoj nuklearnih reaktora, koji u naše vrijeme opskrbljuju energijom cijele gradove, podmornice, polarne brodove i tako dalje. Istina, njihova se energija ne može nazvati "čistom", ali posljednjih godina mnoge tvrtke razvijaju kompaktne "atomske baterije" na bazi tricija za široku prodaju - nemaju pokretnih dijelova i sigurne su za zdravlje.

Međutim, u ovom ćemo članku detaljno analizirati povijest otkrića kemijskog elementa zvanog uran i reakciju fisije njegovih jezgri.

Definicija

Uran je kemijski element koji ima atomski broj 92 in periodni sustav elemenata Mendeljejev. Njegova atomska masa je 238.029. Označava se simbolom U. U normalnim uvjetima, to je gust, težak metal srebrne boje. Ako govorimo o njegovoj radioaktivnosti, onda je sam uran element sa slabom radioaktivnošću. Također ne sadrži potpuno stabilne izotope. A uran-338 smatra se najstabilnijim od postojećih izotopa.

S onim što jest dati element, shvatili smo, a sada razmotrimo povijest njegovog otkrića.

Priča

Takva tvar kao što je prirodni uranov oksid poznata je ljudima od davnina, a drevni su majstori koristili nju za izradu glazure, kojom su pokrivali raznu keramiku za vodootpornost posuda i drugih proizvoda, kao i njihove ukrase.

Važan datum u povijesti otkrića ovog kemijskog elementa bila je 1789. godina. Tada je kemičar i Nijemac Martin Klaproth uspio dobiti prvi metalni uran. A novi je element dobio ime u čast planeta otkrivenog osam godina ranije.

Gotovo 50 godina uran dobiven u to vrijeme smatran je čistim metalom, međutim, 1840. godine francuski kemičar Eugene-Melchior Peligot uspio je dokazati da je materijal koji je dobio Klaproth, unatoč prikladnim vanjski znakovi, uopće nije metal, već uranov oksid. Malo kasnije, isti Peligo dobio je pravi uran - vrlo teški metal siva boja. Tada je prvi put određena atomska težina takve tvari kao što je uran. Kemijski element 1874. smjestio je Dmitrij Mendeljejev u svom poznatom periodni sustav elemenata, a Mendeljejev je dvaput udvostručio atomsku težinu materije. A tek 12 godina kasnije eksperimentalno je dokazano da nije pogriješio u svojim izračunima.

Radioaktivnost

No doista veliko zanimanje za ovaj element u znanstvenim krugovima počelo je 1896. godine, kada je Becquerel otkrio činjenicu da uran emitira zrake koje su po istraživaču dobile ime - Becquerelove zrake. Kasnije je jedna od najpoznatijih znanstvenica u ovom području, Marie Curie, ovu pojavu nazvala radioaktivnost.

Sljedeći važan datum u proučavanju urana smatra se 1899. godina: tada je Rutherford otkrio da je zračenje urana 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 temelju svoje teorije radioaktivnosti izveo prve pokuse čija je svrha bila određivanje starosti raznih minerala. Ovi su studiji postavili temelje, između ostalog, za formiranje teorije i prakse

Fisija jezgri urana

No, vjerojatno najvažnije otkriće, zahvaljujući kojem je započelo rasprostranjeno rudarenje i obogaćivanje urana u miroljubive i vojne svrhe, jest proces fisije jezgri urana. Dogodilo se to 1938. godine, otkriće su izveli njemački fizičari Otto Hahn i Fritz Strassmann. Kasnije je ova teorija dobila znanstvenu potvrdu u radovima još nekoliko njemačkih fizičara.

Suština mehanizma koji su otkrili bila je sljedeća: ako se jezgra izotopa urana-235 ozrači neutronom, tada se, uhvativši slobodni neutron, počinje dijeliti. I, kao što svi sada znamo, ovaj proces prati oslobađanje ogromne količine energije. To se događa uglavnom zbog kinetičke energije samog zračenja i fragmenata jezgre. Sada znamo kako dolazi do fisije urana.

Otkriće ovog mehanizma i njegovih rezultata polazište je za korištenje urana kako u miroljubive tako iu vojne svrhe.

Ako govorimo o njegovoj upotrebi u vojne svrhe, tada su po prvi put teoriju da je moguće stvoriti uvjete za takav proces kao što je kontinuirana reakcija fisije jezgre urana (jer je za detonaciju nuklearne bombe potrebna ogromna energija) dokazali sovjetski fizičari Zeldovich i Khariton. Ali da bi se stvorila takva reakcija, uran mora biti obogaćen, jer u svom normalnom stanju željena svojstva on ne posjeduje.

Upoznali smo se s poviješću ovog elementa, sada ćemo shvatiti gdje se koristi.

Primjena i vrste izotopa urana

Nakon otkrića takvog procesa kao što je lančana reakcija fisije urana, fizičari su se suočili s pitanjem gdje se može koristiti?

Trenutno postoje dva glavna područja u kojima se koriste izotopi urana. Ovo je miroljubiva (ili energetska) industrija i vojska. I prvi i drugi koriste reakciju izotopa urana-235, samo se izlazna snaga razlikuje. Jednostavno rečeno, u nuklearnom reaktoru nema potrebe stvarati i održavati ovaj proces s istom snagom koja je potrebna za izvođenje eksplozije nuklearne bombe.

Dakle, navedene su glavne industrije u kojima se koristi reakcija fisije urana.

Ali dobivanje izotopa urana-235 iznimno je složen i skup tehnološki zadatak i ne može si svaka država priuštiti izgradnju postrojenja za obogaćivanje. Primjerice, za dobivanje dvadeset tona uranovog goriva, u kojem će sadržaj izotopa urana 235 biti od 3-5%, bit će potrebno obogatiti više od 153 tone prirodnog, "sirovog" urana.

Izotop urana-238 uglavnom se koristi u dizajnu nuklearnog oružja za povećanje njegove snage. Također, kada uhvati neutron, nakon čega slijedi proces beta raspada, ovaj se izotop na kraju može pretvoriti u plutonij-239 - uobičajeno gorivo za većinu modernih nuklearnih reaktora.

Unatoč svim nedostacima takvih reaktora (visoka cijena, zahtjevnost održavanja, opasnost od havarije), njihov se rad vrlo brzo isplati, a proizvode neusporedivo više energije od klasičnih termo ili hidroelektrana.

Reakcija je omogućila i stvaranje nuklearno oružje masovno uništenje. Drugačije je ogromna sila, relativna kompaktnost i činjenica da može velike površine zemlje učiniti neprikladnim za ljudsko stanovanje. Istina, u modernom atomsko oružje koristi se plutonij, a ne uran.

osiromašeni uran

Postoji i takva vrsta urana kao osiromašeni. On je vrlo drugačiji niska razina radioaktivnosti, te stoga nije opasno za ljude. Ponovno se koristi u vojnoj sferi, primjerice, dodaje se u oklop američkog tenka Abrams kako bi mu dao dodatnu čvrstoću. 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 usput, prvi put je takav projektil korišten tijekom Drugog svjetskog rata. Kao što vidimo, uran je element koji se koristi u raznim područjima ljudske djelatnosti.

Zaključak

Prema znanstvenicima, oko 2030. godine svi velike naslage urana, nakon čega će započeti razvoj njegovih teško dostupnih slojeva i cijena će rasti. Usput, apsolutno je bezopasan za ljude - neki rudari rade na njegovoj proizvodnji generacijama. Sada smo shvatili povijest otkrića ovog kemijskog elementa i kako se koristi reakcija fisije njegovih jezgri.

Usput, poznato zanimljiva činjenica- spojevi urana dugo vremena koristile su se kao boje za porculan i staklo (tzv. do 1950-ih.