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% masenog udjela, što stvara zračenje. Istodobno, u pravilu se u vojne svrhe koristi osiromašeni uran s udjelom manjim od 0,3%.
Je li osiromašeni uran radioaktivan?
Da biste 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 urana-235. Kao rezultat toga, najveći dio radioaktivnih izotopa (234 i 235) ekstrahira se tijekom procesa obogaćivanja i ostaje s obogaćenim uranom, dok osiromašeni uran ostaje nusproizvod. Kao rezultat toga, radioaktivnost osiromašenog urana je približno 1,7 puta manja od same uranove rude.
Kada je dobiven prvi osiromašeni uran?
Godine 1940. znanstvenici u SAD-u i SSSR-u, na početku programa nuklearnog oružja, u procesu obogaćivanja urana, dobili su nusproizvod - kasnije po analogiji nazvan - osiromašeni uran. Tih godina se smatrao apsolutno beskorisnim otpadom i u pravilu je bio zakopan.
Kako se pohranjuje osiromašeni uran?
95% osiromašenog urana pohranjuje se u obliku čvrstog monolita uranij fluorida na otvorenom u posebnim zatvorenim metalnim posudama, bez pristupa kisiku. U Sjedinjenim Američkim Državama 2005. godine bila su uskladištena 57.122 tenka, što je gotovo 700.000 tona osiromašenog urana.
Gdje se koristi osiromašeni uran?
Upotreba osiromašenog urana postala je popularna zbog njegove vrlo velike 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 energiji ona je sastavni dio MOX gorivo, zaštita od radioaktivnih materijala;
- U industriji i radiografiji zaštita od radioaktivnih materijala. Do kraja dvadesetog stoljeća osiromašeni uran se dodavao bojama na staklu i porculanu. U isto vrijeme, mnogi pogrešno vjeruju da je uran bio sadržan u samom porculanu. No, onda to ne bi bilo tako sveprisutno, pogotovo u laboratorijima – kemijske lopatice, porculanske šalice i čaše, žbuke i tučak izrađuju se od običnog porculana bez dodavanja boja;
- U vojnoj sferi - za proizvodnju granata i oklopa.
Osiromašeni uran u projektilima
Vojska je jedna od prvih koja je koristila otpad obogaćenog urana. 1970. Pentagon je otkrio da njihovo streljivo ne može probiti oklop novog Sovjetski tenkovi. Kao rezultat toga, osiromašeni uran je odabran kao novi materijal za oklopne granate - kao jeftin i pristupačan materijal, visoke gustoće - uran je po gustoći blizak zlatu i volframu. To omogućuje manjim projektilima da budu jednake po masi većini drugih metalnih projektila uz smanjenje aerodinamičkog otpora. Zbog niske razine toksičnosti i radioaktivnosti, osiromašeni uran se kasnije počeo koristiti u SAD-u, SSSR-u, Velikoj Britaniji i Francuskoj kako u oklopima tako i u oklopne granate s visokom kinetičkom energijom. Slično oružje s osiromašenim uranom korišteno je u bombardiranju Jugoslavije krajem dvadesetog stoljeća, u obje američke operacije u Iraku.
Osiromašeni uran u oklopu tenkova
Osiromašeni uran se koristi ne samo u oklopnim granatama, već iu samom oklopu tenkova kao sloj između čeličnih limova. Tako Abramsovi tenkovi nakon 1998. nose osiromašeni uran - takozvanu uranovu keramiku - u prednjim dijelovima tornja.
Koristi li se osiromašeni uran u nuklearnom oružju?
Čudno, ali u nuklearnom oružju koriste se ne samo, već i iscrpljeni. Međutim, koristi se samo kao ljuska nuklearnog naboja i kao jedna od komponenti nuklearnog goriva, što povećava snagu eksplozije.
Je li osiromašeni uran štetan?
Ne postoje točne informacije o dugoročnim učincima upotrebe streljiva s osiromašenim uranom na ljudsko zdravlje. Međutim, brojni ekolozi izrazili su zabrinutost zbog mogućih izbijanja raka u područjima gdje se takvi projektili koriste. Primjerice, tijekom operacije u Iraku 1991. Sjedinjene Američke Države su upotrijebile oko 14.000 granata spremnika s osiromašenim uranom i gotovo milijun granata kalibra 30 milimetara. Ukupno je upotrijebljeno gotovo 300 tona čistog osiromašenog urana. Mnogi vojnici nakon ove operacije su imali rak.
Nakon bombardiranja Jugoslavije, na njenom teritoriju otkriveno je 8 ozbiljno kontaminiranih mjesta koja su prethodno bila 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
Osiromašeni uran ne uzrokuje najveću štetu svojom radioaktivnošću, već svojom kemijskom toksičnošću. 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 maksimalna kada dospije u tijelo u obliku tekućine, tada uzrokuje najveću štetu zračenjem u stanju prašine. Alfa zračenje malih čestica osiromašenog urana u jednjaku i plućima uzrokuje razvoj malignih kancerogenih tumora. Ako govorimo o vanjskom zračenju osiromašenog urana, onda je ono toliko beznačajno da ga može zaustaviti čak i običan list papira. U osnovi, uran u tijelu koncentriran je u kostima.
Zabrana korištenja osiromašenog urana
Preko 90 nevladine organizacije zagovarao zabranu korištenja osiromašenog urana u proizvodnji oružja. Ovo pitanje je više puta pokretano u UN-u i Europskom parlamentu. No, na primjer, Francuska i UK u Europskoj uniji uvijek su stavljale veto na ovo pitanje. Rezolucijom iz prosinca 2008 Glavna skupština UN za provedbu dodatne studije o posljedicama upotrebe 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 reaktore na brzim neutronima (). Također, osiromašeni uran prolazi postupak ponovnog obogaćivanja – oko 15% odlazi u obogaćeni uran.
Kao početna mjesta za skladištenje osiromašenog urana koriste se područja četiriju prerađivačkih poduzeća:
- Novouralsk, regija Sverdlovsk – Uralska elektrokemijska tvornica
- Angarsk, regija Irkutsk - Angarska kemijska tvornica za elektrolizu
- Seversk, Tomska oblast – Sibirska kemijska tvornica
- Zelenogorsk, Krasnojarsk teritorij – Elektrokemijska tvornica
Otkriće na planetarnoj razini. Tako možete nazvati otkriće znanstvenika Urana. Planet je otkriven 1781.
Njezino otkriće bilo je razlog za imenovanje jednog od elementi periodnog sustava. Uran metal je izoliran iz mješavine smole 1789.
Hipera oko novog planeta još nije splasnula, stoga je ideja o imenovanju nove tvari ležala na površini.
Krajem 18. stoljeća još uvijek nije postojao koncept 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. On je stopio smolu s kaustikom. Proizvod fuzije nije bio potpuno topiv.
Klaproth je shvatio da ne postoje pretpostavljeni iu sastavu minerala. Zatim je znanstvenik otklonio zamku.
Iz otopine su ispali zeleni šesterokuti. Kemičar ih je izložio žutoj krvi, odnosno kalijevom heksacijanoferatu.
Iz otopine je ispao smeđi talog. Klaproth je smanjio ovaj oksid lanenim uljem i kalcinirao ga. Dobio sam puder.
Već sam ga morao zapaliti, miješajući ga sa smeđom. U sinteriranoj masi pronađena su zrna novog metala.
Kasnije se pokazalo da nije čisti uran, i njegov dioksid. Zasebno, element je primljen tek 60 godina kasnije, 1841. godine. I nakon još 55, Antoine Becquerel otkrio je fenomen radioaktivnosti.
Radioaktivnost urana zbog sposobnosti jezgre elementa da uhvati neutrone i razbije se. Istodobno 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, niskoradioaktivni i neučinkoviti 238. nuklid, kao i 234., uklanjaju se iz rude.
Njihova smjesa naziva se osiromašena, a preostali uran obogaćeni. To je upravo ono što industrijalci trebaju. No, o tome ćemo govoriti u posebnom poglavlju.
Uran zrači, alfa i beta s gama zrakama. Otkriveni su vidjevši učinak metala na fotografskoj ploči umotanoj u crno.
Postalo je jasno da novi element nešto emitira. Dok su Curijevi istraživali o čemu se radi, Marie je primila dozu zračenja zbog koje je kemičar 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 urana? Odgovor: Brevi.
Inače se zove protaktinij. Otkriven 1913., upravo prilikom proučavanja urana.
Potonji se pretvara u breviju bez vanjskih utjecaja i reagensa, samo od beta raspada.
Izvana uran je kemijski element- boje s metalik sjajem.
Tako izgledaju svi aktinidi kojima pripada 92. tvar. Grupa počinje 90. brojem, a završava 103. brojem.
Stoji na vrhu liste radioaktivni element uran, djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Stanja oksidacije mogu biti 2., 3., 4., 5., 6.
To jest, kemijski je 92. metal aktivan. Ako uran samljete 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 Celzija, kem. element uran povezivanje sa . Nastaje metalni nitrid. Ova tvar žuta boja.
Bacite ga u vodu i otopite kao čisti uran. Nagrizaju ga i sve kiseline. Element istiskuje vodik iz organske tvari.
Uran ga istiskuje, na isti način, iz otopina soli,,,,,. Ako se takva otopina protrese, čestice 92. metala počet će svijetliti.
soli urana nestabilni, raspadaju se na svjetlu ili u prisutnosti organskih tvari.
Element je indiferentan, možda, samo na lužine. 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 zgnječiti i zaspati u vodi. Čestice urana će se prvo taložiti. Ovdje počinje rudarenje. Detalji u sljedećem poglavlju.
Iskopavanje urana
Nakon što su primili teški sediment, industrijalci ispiru koncentrat. Cilj je dovesti uran u otopinu. Koristi se sumporna kiselina.
Iznimka je napravljena za katran. Ovaj mineral je netopiv u kiselini, stoga se koriste lužine. Tajna poteškoća u 4-valentnom stanju urana.
Ispiranje kiseline ne prolazi s , . U tim mineralima 92. metal je također 4-valentan.
To se tretira hidroksidom, poznatim kao natrijev hidroksid. U drugim slučajevima, pročišćavanje kisikom je dobro. Nije potrebno posebno zalihe sumporne kiseline.
Dovoljno je zagrijati rudu sulfidnim mineralima do 150 stupnjeva i poslati u nju mlaz kisika. To dovodi do stvaranja kiseline koja se ispire Uran.
Kemijski element i njegova primjena povezana s čistim oblicima metala. Sorpcija se koristi za uklanjanje nečistoća.
Izvodi se na smolama za ionsku izmjenu. Pogodan i za ekstrakciju organskim otapalima.
Ostaje dodati lužinu u otopinu kako bi se precipitirali amonijevi uranati, otopili u dušičnoj kiselini i podvrgli.
Rezultat će biti oksidi 92. elementa. Zagrijane su na 800 stupnjeva i reducirane vodikom.
Rezultirajući oksid se pretvara u uran fluorida, iz kojeg se čisti metal dobiva toplinskom redukcijom kalcija. , kao što vidite, nije jednostavno. Zašto se toliko truditi?
Primjena urana
92. metal je glavno gorivo za nuklearne reaktore. Mršava smjesa je prikladna za stacionarne, a obogaćeni element koristi se za elektrane.
235. izotop također je osnova nuklearnog oružja. Sekundarno nuklearno gorivo može se dobiti i iz 92. metala.
Ovdje vrijedi postaviti pitanje, koji element pretvara uran. Iz njegovog 238. izotopa dobiva se još jedna radioaktivna, superteška tvar.
Na samoj 238 urana Sjajno Pola zivota, traje 4,5 milijardi godina. Tako dugo uništavanje dovodi do niske potrošnje energije.
Ako uzmemo u obzir korištenje 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 zrakama materijal fluorescira.
Ovo svojstvo se koristi ne samo u čašama, već iu uranovim glazurama za. Uranovih oksida u njima je od 0,3 do 6%.
Kao rezultat toga, pozadina je sigurna, ne prelazi 30 mikrona na sat. Fotografija elemenata urana, točnije, proizvodi s njegovim sudjelovanjem, vrlo su šareni. Sjaj čaša i posuđa privlači poglede.
Cijena urana
Za kilogram neobogaćenog uran oksida daju oko 150 dolara. Vrhunske vrijednosti zabilježene su 2007. godine.
Tada je cijena dosegla 300 dolara po kilogramu. Razvoj uranovih ruda ostat će isplativ čak i po cijeni od 90-100 konvencionalnih jedinica.
Tko je otkrio element uran, nije znao kolike su njegove rezerve u zemljinoj kori. Sada su prebrojani.
Velika polja s isplativom proizvodnom cijenom bit će iscrpljena do 2030. godine.
Ako se ne otkriju nove naslage ili se ne pronađu alternative metalu, njegova vrijednost će se povećati.
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 aktinida.
Kemijska aktivnost ovog elementa određuje činjenicu da se ne nalazi u slobodnom obliku. Za njegovu proizvodnju koriste se mineralne formacije koje se nazivaju rude urana. Oni koncentriraju takvu količinu goriva koja nam omogućuje da smatramo da je ekstrakcija ovog kemijskog elementa ekonomski racionalna i isplativa. Na ovaj trenutak u utrobi našeg planeta sadržaj ovog metala premašuje rezerve zlata u 1000 puta(cm.). Općenito, depoziti ovog kemijskog elementa u tlu, vodi i stijena procijenjen na više od 5 milijuna tona.
U slobodnom stanju, uran je sivo-bijeli metal, koji karakteriziraju 3 alotropne modifikacije: rombični kristal, tetragonalne i kubične rešetke usredotočene na tijelo. 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 lužinama.
Uranove rude 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, vlažnost i pegmatit se topi. U površinskim uvjetima javljaju se egzogene mineralne formacije urana. Mogu se formirati izravno na površini zemlje. To je zbog cirkulacije podzemne vode i nakupljanja oborina. Metamorfogene mineralne formacije pojavljuju se kao rezultat preraspodjele prvobitno razmaknutog urana.
Prema razini sadržaja urana, ove prirodne formacije mogu biti:
- super-bogati (preko 0,3%);
- bogat (od 0,1 do 0,3%);
- obični (od 0,05 do 0,1%);
- loše (od 0,03 do 0,05%);
- izvanbilančne (od 0,01 do 0,03%).
Moderna primjena 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 našao je svoju primjenu i u slikarstvu. Aktivno se koristi kao žuti, zeleni, smeđi i crni pigmenti. Uran se također koristi za izradu jezgri za oklopne projektile.
Iskopavanje rude urana u Rusiji: što je potrebno za to?
Vađenje radioaktivnih ruda provodi se pomoću tri glavne tehnologije. Ako su rudna ležišta koncentrirana što 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 obradu.
Uz duboku pojavu ove mineralne formacije, uobičajeno je koristiti tehnologiju podzemnog rudarenja, koja predviđa stvaranje rudnika do 2 kilometra dubine. Treća tehnologija značajno se razlikuje od prethodnih. In-situ ispiranje za razvoj ležišta urana uključuje bušenje bušotina kroz koje sumporna kiselina. Zatim se buši još jedna bušotina koja je neophodna za pumpanje dobivene otopine na površinu zemlje. Zatim prolazi kroz proces sorpcije, koji omogućuje prikupljanje soli ovog metala na posebnoj smoli. Posljednja faza SPV tehnologije je ciklički tretman 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 uranovih ruda. Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća Rusija je stalno bila među 7 vodećih zemalja po ovom pokazatelju.
Najveća ležišta ovih prirodnih mineralnih formacija su:
Najveća nalazišta rudarstva urana u svijetu - vodeće zemlje
Australija se smatra svjetskim liderom u iskopavanju urana. Više od 30% svih svjetskih rezervi koncentrirano je u ovoj državi. Najveća australska ležišta 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%. Liderboard 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 količine 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. godine u Rusiji posluje 16 nalazišta urana. Štoviše, 15 ih je koncentrirano u Transbaikaliji. Rudno polje Streltsovskoye smatra se glavnim ležištem uranove rude. U većini domaćih ležišta rudarenje se vrši rudarskom metodom.
- Uran je otkriven u 18. stoljeću. Godine 1789. njemački znanstvenik Martin Klaproth uspio je iz rude proizvesti uran nalik metalu. Zanimljivo je da je ovaj znanstvenik i otkrivač titana i cirkonija.
- Spojevi urana aktivno se koriste u području fotografije. Ovaj element se koristi za bojanje pozitiva i poboljšanje negativa.
- Glavna razlika između urana i ostalih kemijskih elemenata je prirodna radioaktivnost. Atomi urana imaju tendenciju neovisne promjene tijekom vremena. Istovremeno 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 uran, u kojem je sadržaj izotopa urana-235 doveden do 4%. U prirodnoj rudi ovaj izotop iznosi samo 0,7%, odnosno potrebno je povećati njegovu koncentraciju za 6 puta.
Podsjetim da su do osamdesetih godina prošlog stoljeća Europa i SAD obogaćivali uran samo na “mrežama”, trošeći golemu količinu električne energije na taj posao. Tehnološki trenutak, ali, kako kažu, s velikim posljedicama. Prirodni uran heksafluorid može "isisati" 235. izotop dok ne stane - tako da minimalna količina ostane u "repovima". Ali što to znači u slučaju difuzijske metode? Više "rešetki", više spremnika za originalni heksafluorid i, naravno, više troškova energije. I sve to povećava troškove, kvari ekonomski pokazatelji smanjenje dobiti. 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 (odvojne radne jedinice).
Za prošivene jakne slika je bila i ostala nešto drugačija - uostalom, rad naših "igala" mnogo je jeftiniji. Zapamtite - "igla" zahtijeva 20-30 puta manje struje po 1 JZU. Spremi odvajanje posebno značenje nije, originalni uranijev heksafluorid je pažljivije "iscijeđen": 0,2% urana-235 ostaje u našim "repovima", 0,5% je otišlo u daljnje obogaćivanje. Čini se da je razlika samo 0,1%, zašto obratiti pozornost 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 – odnosno, mi smo se s crijevima odnosili puno razboritije 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, ležište urana, u kojem je cijena rude, recimo, 100 dolara, vrlo skupa. Izračunajmo 1 kg LEU na kalkulatoru da bude jasno.
1 kg LEU = 8 kg rude + 4,5 SWU, t.j.
1 kg LEU = 8 x 100 + 4,5 x 70 = 1.115 $.
A 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 upravo ležište urana, koje je za nas bilo preskupo za civilizirani Zapad. Otprilike, na Zemlji ima VIŠE urana za našu tehnologiju nego za zapadnu tehnologiju. Od trenutka kada je Europa ovladala centrifugama Zippe, rezerve urana u svjetskoj statistici dramatično su se povećale, iako braća geolozi za to nisu mrdnula prstom: prethodno otkrivena ležišta počela su se prepoznavati kao komercijalno isplativa, to je sve. Ali URENCO je svoje centrifuge uključio 80-ih godina, a nuklearne elektrane u Europi i Sjedinjenim Državama pojavile su se mnogo ranije, zar ne? To znači da se od kraja 40-ih godina prošlog stoljeća nalazišta urana eksploatiraju iznimno zamašno, bez štednje na prirodnim rudama. Grubo rečeno, Zapad je „ubijao“ jedno polje za drugim, skačući na nove. A užasno neekonomični Mordor nije žurio: našli su depozit i isisali ga do dna, bez gužve i žurbe. Pritom ne smijemo zaboraviti da su sve godine hladnog rata nuklearne zemlje vrlo aktivno povećava rezerve naoružanja, visoko obogaćenog urana, a za to je potrebno mnogo više prirodne rude urana. Otprilike 275 kg rude se troši na 1 kg HEU, a račun HEU u zemljama nuklearni klub otišlo stotine tona. A HEU nije samo oružje, pokreću ga podmorski reaktori, pokreću ga puno istraživačkih reaktora. Općenito, čovječanstvo je svoje rude urana trošilo vrlo, vrlo intenzivno, a sve što možemo reći u svoju obranu je da nismo prvi počeli.
Postoji još jedna stvar koju trebate znati. Kada nam kažu: “Toliko je tona uranove rude iskopano”, važno je razumjeti da pričamo ne o planinama od nekakvih oblutaka ili metalnih ingota. U industriji urana sve se rezerve rude tradicionalno pretvaraju u koncentrat urana – točnije, U3 O8, dušikov oksid. Tradicionalno je to bio žuti prah i zvao se "žuti kolač", ali sada je ovo malo zastarjelo. U procesu obogaćivanja rude koristi se cijeli ciklus njezine prerade, čija je jedna od komponenti pečenje. NA posljednjih godina različite biljke koriste različite temperature, pa je boja uranovog koncentrata vrlo različita – od tamnozelene do crne. Ali postupak prerade rude je posebna tema, dosta velika, a za sada se pokušavamo baviti nalazištima i proizvodnjom. Ostavite to sa strane, ali zapamtite: svi razgovori o uranskoj rudi su razgovori o koncentratu urana. I s pravom - ove 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 nje?.. Među rudama i mineralima u rudnicima srebra srednjovjekovni rudari često su nalazili teški crni mineral – katran tzv. blende. Pouzdano se zna da je zaglavak poznat od 1565. godine – tada je otkriven u Rudnim planinama Saske, ali za nju nisu smislili nikakvu posebnu primjenu. 1789. godine njemački analitički kemičar Martin Klaproth zainteresirao se za ovaj mineral i odlučio ga pravilno kemijski analizirati. Ruda je u njegov laboratorij dopremljena iz rudnika Jakhimovo u današnjoj Češkoj. Becquerel i Curie su kasnije došli do svojih otkrića o mineralima iz istog Jakhimiva, pa predlažem da to zapišem ovako:
"Domovina" urana je Češka.
Martin Klaproth
Klaproth je radio vrlo marljivo: topio je minerale na različitim temperaturama, sa i bez zraka, izlijevao sve vrste kiselina i kraljevske vode, sve dok na kraju nije dobio sinteriranu masu s jasno vidljivim zrncima metala. Bilo je to 1789. - 8 godina nakon što su astronomi otkrili dotad nepoznat planet, koji su nazvali Uran. Evo što je o tome napisao sam Klaproth: “Prije je priznato postojanje samo 7 planeta, što odgovara 7 metala, koji su nosili imena planeta. S tim u vezi, preporučljivo 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 sada imamo posla s ovim "nebeskim metalom".
Sam Klaproth, međutim, nije uspio dobiti čisti uran; to je postigao 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 ...
uranove rude
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), ali postoje iznimke. Na primjer, u Južna Afrika, na ležištu 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. Budući da se zlato “izvadi” iz ove stijene, 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 nusproizvod je zlata i drugih rudnika. U SAD-u se, primjerice, uran 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 uranove rude dijele u 4 vrste-razreda prema svom 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%.
I rude urana dijele se u 5 klasa, ovisno o tome koja tehnologija se koristi za ekstrakciju i obradu nebeskog metala. Otprilike – kakve prerađivače treba stvoriti uz ležišta. To je također takva tradicija: budući da je koncentracija urana uvijek mala, nitko ne pomišlja nikamo transportirati milijune tona kamena. Rudnik, rudnik, kamenolom i kraj do kraja - sve što vam je potrebno za preradu.
No, to 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 (onaj upravo taj uranov koncentrat, žuti kolač). Svojevrsni generalizirajući pokazatelj, u kojem se odbacuju svi detalji – kolika je bila koncentracija urana u rudi, kako je iskopana i pročišćena, koliko je koštala infrastruktura. Nije važno što se dogodilo PRIJE, važno je kako je rezultat ispao. Postoje samo 3 kategorije: 1) depoziti 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 “non-shield”, jer je jako skupo. Ali koliko će dugo trajati takvo zanemarivanje-površnost? Do 2006. IAEA je smatrala uran superskupim i po cijeni većoj od 80 USD/kg, no sada je odlučila da je potrebno centrifuge procijeniti prema njihovim zaslugama - niska cijena obogaćivanja omogućuje sigurnu upotrebu rude. više od 80 dolara. Naše centrifuge 10. generacije tek su se počele koristiti, stoga se ne može isključiti da nakon nekog vremena bar od 130 dolara više neće biti "odsječen". U carstvu mraka i užasa s ekonomijom raskomadanom, započela je industrijska eksploatacija reaktora na brzim neutronima BN-800, projektira se BN-1200, 2020. planira se i pokretanje olovnog reaktora ispod Proryva projekta, do 2030. postoji nada za provedbu zatvorenog nuklearnog ciklusa.
No, nemojmo se upuštati u projekte i hipoteze – usredotočimo se na ono što danas imamo. 2006. godine vjerovalo se da se na trećem planetu od Sunca nalazi 5.000.000 tona ruda urana, sljedeće izvješće IAEA-e objavljeno je 2010. godine. Upravo u ovom izvješću su centrifuge po prvi put prepoznate kao jedina metoda obogaćivanja urana danas, po prvi put je "granična" granica podignuta sa 80 USD/kg na 130 USD/kg. Nova brojka za rezerve rude urana na Zemlji iznosi 6.306.300 tona. Ponavljam – ne radi se o povećanju zbog novih ležišta, radi se o pretvorbi geoloških ruda u industrijske. I to se dogodilo iz jednostavnog razloga – IAEA je prepoznala da je sve osim centrifuga zlo, i toga se više nećemo sjećati. Porast obnovljivih ruda iznosio je 26% - bez dodatnih ulaganja u istraživanje.
Ne tako često u povijesti civilizacije razvoj tehnologije imao je ozbiljan utjecaj na geopolitiku, a uran i centrifuge su isti slučaj. Odgonetnimo na prste 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 za onim područjima na kojima su se nalazila ta ležišta. Primjerice, ležišta u regiji Kirovograd postala su zanimljiva ne samo Ukrajini... Drugo, zemlje koje nisu bile članice "atomskog kluba" uvidjele su da bi im uran mogao biti dovoljan. I to nije moja teoretska izmišljotina: delegacije iz 52 zemlje bile su na netom prošlom Atomexpu-2016, a samo 32 zemlje imale su nuklearnu energiju barem u nekom obliku.20 zemalja su pridošlice koje su osjetile perspektivu.
Kalkulator
Što je zanimljivo u uranu - neka kaže kalkulator. Imamo 6.306.300 tona rude, u kojoj je udio urana-235 (koji, naime, “gori” u reaktorima nuklearnih elektrana) u prosjeku 0,72%. Dakle, ako se sva uranova ruda pretvori u uran-235, imamo je 45.405 tona. Što se tiče troškova energije, 1 tona urana-235 odgovara 2.000.000 tona benzina. Sukladno tome, konverzija rezervi urana-235 u ekvivalent nafte iznosi 90,81 milijardu tona nafte. Je li to puno ili malo? Istražene rezerve nafte na Zemlji danas su 200 milijardi tona. Zalihe urana su gotovo polovice, gotovo 50%. A kakvi su izgledi? Tehnologija proizvodnje ulja dovedena je do gotovo savršenstva, slična je i tehnologija njezine prerade. Za povećanje rezervi nafte potrebno je ili: a) nastaviti tražiti sve više i više novih nalazišta, koja, prema sadašnjim cijenama ugljikovodika, usporavaju već dvije godine; b) složite se da će nafta s godinama samo poskupjeti, budući da je je sve manje. Nafta iz škriljaca, o kojoj boljševici, menjševici i drugi toliko pričaju, da, na sadašnjoj razini cijena nije zanimljiva, ali prije ili kasnije će doći trenutak kada će se morati iskoristiti njegove rezerve, i to ne samo u Sjedinjenim Državama .
Ali s uranom - 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 urana. Rad BN-800 je tek počeo, BN-1200 je još samo na crtežima, rezultate projekta Proryv vidjet ćemo tek 2020. godine. Ali hajde, bez pretjerane skromnosti (koliko je to, na kraju krajeva) moguće povijesna činjenica: za cijelo vrijeme postojanja nuklearnog projekta nije bilo grešaka u razvoju tehnologija od strane bivšeg Ministarstva srednje strojogradnje, bivšeg Ministarstva atomske energije i sadašnjeg Rosatoma. Određeni nedostaci, nedostaci - da, bilo je, ali generalna linija razvoja, da se razumijemo, nije pukla 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. U pouzdanost naših tehnologija ne samo da vjeruju, nego potpisuju ugovore za gradnju nuklearnih elektrana, a ne samo "stari kupci" - poput Mađarske, Irana i Finske, Kine i Indije. Prvi put će se nuklearne elektrane pojaviti u Egiptu, Vijetnamu, Bjelorusiji, Turskoj, Bangladešu, Indoneziji – a 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 se sljedećim skokom u razvoju tehnologije rezerve urana mogle pokazati većima od rezervi ugljikovodika... I nemojmo zanemariti još jednu moguću rezervu urana - nova nalazišta. Postoji, na primjer, zemlja u kojoj razina razvijenosti teritorija geološkim istraživanjima još uvijek ne prelazi uvelike 60% - Rusija. Postoje zemlje u kojima uopće nema vremena za geološka istraživanja - na primjer, Afganistan, Eritreja.
No, razmatranje perspektiva 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. A, naravno, bez priča o novim iPhoneima iz moćnog SAD-a, ni stvari neće ići. Imam ih i, kao i obično, nije bilo potrebno ništa izmišljati.
U kontaktu s
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.
Uran - kemijski element energetske i vojne industrije
U svakom trenutku ljudi su pokušavali pronaći visoko učinkovite izvore energije, a idealno, stvoriti tzv.. Nažalost, nemogućnost njegovog postojanja teorijski je dokazana i potkrijepljena još u 19. stoljeću, ali znanstvenici još uvijek nisu gubili nadu da će napraviti san o nekakvom uređaju koji bi se ostvario.bio bi sposoban isporučiti velike količine "čiste" energije jako dugo vremena.
Djelomično je to oživjelo otkrićem takve tvari kao što je uran. Kemijski element s ovim imenom bio je temelj za razvoj nuklearnih reaktora, koji u naše vrijeme daju energiju cijelim gradovima, podmornicama, polarnim brodovima 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 pokretne dijelove 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. Označen je simbolom U. U normalnim uvjetima, to je gusti, teški metal srebrne boje. Ako govorimo o njegovoj radioaktivnosti, onda je sam uran element sa slabom radioaktivnošću. Također ne sadrži potpuno stabilne izotope. A najstabilniji od postojećih izotopa je uran-338.
S onim što jest zadanog elementa, shvatili smo, a sada razmotrimo povijest njegovog otkrića.
Priča
Takva tvar kao što je prirodni uranijev oksid poznata je ljudima od davnina, a drevni su majstori od nje pravili glazuru kojom su pokrivali razne keramike 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 njemački rođen Martin Klaproth uspio dobiti prvi metalni uran. A novi element je dobio ime u čast planeta otkrivenog osam godina ranije.
Gotovo 50 godina tada dobiveni uran smatran je čistim metalom, međutim, 1840., francuski kemičar Eugene-Melchior Peligot uspio je dokazati da materijal koji je Klaproth dobio, unatoč prikladnom vanjski znakovi, uopće nije metal, već uranijev oksid. Nešto kasnije, isti Peligo je dobio pravi uran - vrlo težak metal sive boje. Tada je prvi put određena atomska težina takve tvari kao što je uran. Kemijski element 1874. godine stavio je Dmitrij Mendeljejev u svoju slavnu periodični sustav elemenata, a Mendeljejev je dvaput udvostručio atomsku težinu materije. I samo 12 godina kasnije, eksperimentalno je dokazano da nije pogriješio u svojim izračunima.
Radioaktivnost
No doista rašireno zanimanje za ovaj element u znanstvenim krugovima počelo je 1896. godine, kada je Becquerel otkrio činjenicu da uran emitira zrake koje su po istraživaču nazvane - Becquerelove zrake. Kasnije je jedna od najpoznatijih znanstvenica u ovoj oblasti, Marie Curie, ovu pojavu nazvala radioaktivnošću.
Sljedeći važan datum u proučavanju urana smatra se 1899.: tada je Rutherford otkrio da je zračenje urana nehomogeno i da se dijeli na dvije vrste – alfa i beta zrake. Godinu dana kasnije Paul Villard (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 proveo prve pokuse, čija je svrha bila odrediti starost 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 rašireno rudarenje i obogaćivanje urana u miroljubive i vojne svrhe, je proces fisije uranovih jezgri. Dogodilo se to 1938. godine, otkriće su izveli njemački fizičari Otto Hahn i Fritz Strassmann. Kasnije je ova teorija dobila znanstvenu potvrdu u djelima još nekoliko njemačkih fizičara.
Bit mehanizma koji su otkrili bila je sljedeća: ako se jezgra izotopa urana-235 ozrači neutronom, tada se, hvatajući slobodni neutron, počinje dijeliti. I, kao što svi sada znamo, ovaj proces je popraćen oslobađanjem ogromne količine energije. To se događa uglavnom zbog kinetičke energije samog zračenja i fragmenata jezgre. Sada znamo kako se događa fisija urana.
Otkriće ovog mehanizma i njegovi rezultati polazište su za korištenje urana 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, 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 reakcija lančane 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 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, a ne može si svaka država priuštiti izgradnju postrojenja za obogaćivanje. Primjerice, za dobivanje dvadeset tona uranovog goriva, u kojem će udio 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, složenost održavanja, opasnost od nesreće), njihov rad se vrlo brzo isplati, a proizvode neusporedivo više energije od klasičnih termo ili hidroelektrana.
Reakcija je također omogućila stvaranje nuklearno oružje masovno uništenje. Drugačije je ogromna sila, relativnu zbijenost i činjenicu da velike površine zemljišta mogu učiniti neprikladnima za život ljudi. Istina, u modernom atomsko oružje koristi se plutonij, a ne uran.
osiromašenog urana
Postoji i takva raznolikost urana kao osiromašenog. Ima vrlo nisku razinu radioaktivnosti, što znači da nije opasno za ljude. Ponovno 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 spontano se 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. sve velike naslage urana, nakon čega će započeti razvoj njegovih teško dostupnih slojeva i porast cijene. 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 jezgri.
Usput, poznato zanimljiva činjenica- spojevi urana dugo vremena korištene su kao boje za porculan i staklo (tzv. do 1950-ih godina.
