domov Razno

Barva uranove rude. Glavne uporabe urana

Osiromašeni uran je mešanica uranovih izotopov in je sestavljen predvsem iz urana-238. Splošno sprejeto je, da je uran osiromašen, ko je delež urana-235 manjši od 0,711 % mase, kar ustvarja sevanje. Hkrati se za vojaške namene praviloma uporablja osiromašeni uran z deležem manj kot 0,3%.

Ali je osiromašeni uran radioaktiven?

Da bi to razumeli, je dovolj preučiti proces njegovega videza. Osiromašeni uran se pridobiva s procesom obogatitve urana za jedrske elektrarne ali vojaške namene. Za to je naravni uran obogaten z izotopom urana-235. Posledično se večina radioaktivnih izotopov (234 in 235) med procesom obogatitve odstrani in ostane z obogatenim uranom, osiromašeni uran pa ostane kot stranski produkt. Posledično je radioaktivnost osiromašenega urana približno 1,7-krat manjša od radioaktivnosti same uranove rude.

Kdaj je bil proizveden prvi osiromašeni uran?

Leta 1940 so znanstveniki v ZDA in ZSSR na začetku programa jedrskega orožja v procesu bogatenja urana dobili stranski produkt - kasneje po analogiji imenovan - osiromašeni uran. V tistih letih je veljal za popolnoma neuporaben odpadek in je bil praviloma zakopan.

Kako se hrani osiromašeni uran?

95% osiromašenega urana je shranjenega v obliki trdnega monolita uranovega fluorida na prostem v posebnih zaprtih kovinskih posodah, brez dostopa kisika. V ZDA je bilo leta 2005 nakopičenih že 57.122 rezervoarjev, kar znese skoraj 700 tisoč ton osiromašenega urana.

Kje se uporablja osiromašeni uran?

Uporaba osiromašenega urana je postala priljubljena zaradi njegove zelo visoke gostote (19,1 g/cm³) in velikega preseka zajetja nevtronov. Zato je uran našel uporabo na naslednjih področjih:

V letalstvu in ladjedelništvu - kot protiuteži na letalih, raketnih stopnjah in v kobilicah jadrnic;
V medicini - zaščita med obsevanjem (), sestavni del zobnega porcelana - za sijaj;
V jedrski energiji - sestavni del MOX gorivo, zaščita pred radioaktivnimi snovmi;
V industriji in radiografiji – zaščita pred radioaktivnimi snovmi. Vse do konca dvajsetega stoletja so barvam za steklo in porcelan dodajali osiromašeni uran. Vendar pa mnogi zmotno verjamejo, da je bil uran vsebovan v samem porcelanu. Vendar potem ne bi bilo tako razširjeno, predvsem v laboratorijih – kemične lopatice, porcelanaste vrčke in kozarce, terilnike in pestila izdelujejo iz navadnega porcelana brez dodatkov barvil;
V vojaški sferi - za proizvodnjo školjk in oklepov.

Osiromašeni uran v školjkah

Vojska je bila ena prvih, ki je našla uporabo za odpadke obogatenega urana. Leta 1970 je Pentagon ugotovil, da njihovo strelivo ne bo moglo prebiti oklepa novih sovjetski tanki. Posledično je bil kot nov material za oklepne izstrelke izbran osiromašeni uran - kot poceni in dostopen material visoke gostote - uran je po gostoti blizu zlata in volframa. To omogoča, da so manjši izstrelki po masi enaki izstrelkom iz večine drugih kovin, hkrati pa zmanjša aerodinamični upor. Osiromašeni uran so zaradi nizke stopnje toksičnosti in radioaktivnosti kasneje začeli uporabljati v ZDA, ZSSR, Veliki Britaniji in Franciji, tako v oklepih kot v oklepne granate z visoko kinetično energijo. Podobno orožje z osiromašenim uranom je bilo uporabljeno v bombardiranju Jugoslavije v poznem dvajsetem stoletju in v obeh operacijah ZDA v Iraku.

Osiromašeni uran v oklepu tankov

Osiromašeni uran se ne uporablja samo v oklepnih granatah, ampak tudi v samem oklepu tankov kot plast med jeklenimi pločevinami. Torej tanki Abrams po letu 1998 v prednjih delih kupole nosijo osiromašeni uran - tako imenovano uranovo keramiko.

Ali se osiromašeni uran uporablja v jedrskem orožju?

Nenavadno je, da jedrsko orožje ne uporabljajo le, ampak tudi izčrpano. Uporablja pa se le kot ovoj za jedrski naboj in kot ena od komponent jedrskega goriva, ki poveča moč eksplozije.

Ali je osiromašeni uran škodljiv?

Natančnih podatkov o dolgoročnih učinkih uporabe streliva z osiromašenim uranom na zdravje ljudi ni. Vendar pa so številni okoljevarstveniki izrazili zaskrbljenost zaradi možnih izbruhov raka na območjih, kjer se uporabljajo takšni izstrelki. Na primer, med operacijo v Iraku leta 1991 so ZDA uporabile približno 14 tisoč tankovskih granat z osiromašenim uranom in skoraj milijon 30-mm granat. Skupaj je bilo porabljenih skoraj 300 ton čistega osiromašenega urana. Veliko vojakov je po tej operaciji zbolelo za rakom.

Po bombardiranju Jugoslavije je bilo na njenem ozemlju odkritih 8 resno onesnaženih lokacij, ki so bile pred tem bombardirane z granatami z osiromašenim uranom. Tako so uslužbencem ZN prepovedali uporabo vode iz lokalnih virov. Povezava med vzroki in posledicami pa ni bila nikoli uradno dokazana.

Kemična toksičnost osiromašenega urana

Osiromašeni uran ne povzroča največje škode zaradi svoje radioaktivnosti, ampak zaradi svoje kemične toksičnosti. Pri zaužitju, zlasti v obliki soli, se uran kopiči v jetrih, vranici in ledvicah.

Nevarnost sevanja osiromašenega urana

Če je toksičnost osiromašenega urana največja, ko vstopi v telo v obliki tekočine, potem največjo sevalno škodo povzroči v prašnem stanju. Alfa sevanje majhnih delcev osiromašenega urana v požiralniku in pljučih povzroča nastanek malignih tumorjev raka. Če govorimo o zunanjem sevanju osiromašenega urana, je le-to tako nepomembno, da ga lahko zaustavi že navaden list papirja. V bistvu je uran v telesu koncentriran v kosteh.

Prepoved uporabe osiromašenega urana

Več kot 90 nevladne organizacije zagovarjal prepoved uporabe osiromašenega urana v proizvodnji orožja. Podobno vprašanje je bilo že večkrat izpostavljeno v ZN in Evropskem parlamentu. Toda na primer Francija in Velika Britanija v Evropski uniji sta vedno vlagali veto na to vprašanje. Do decembra 2008 resolucija Generalna skupščina Predlog ZN o izvedbi dodatne študije o posledicah uporabe orožja z osiromašenim uranom je podprlo 141 držav, štiri so bile proti - Francija, Velika Britanija, ZDA in Izrael, še 34 se jih je vzdržalo, med njimi Rusija.

Kje je v Rusiji shranjen osiromašeni uran?

Ruske zaloge osiromašenega urana znašajo približno 700 milijonov ton lastna proizvodnja in več kot 100 milijonov ton več, odkupljenih po simbolični ceni od evropskih podjetij. V Rusiji se osiromašeni uran uporablja ne le za skladiščenje, ampak tudi kot gorivo za hitre nevtronske reaktorje (). Poleg tega je osiromašeni uran podvržen postopku ponovne obogatitve - približno 15% se spremeni v obogateni uran.

Ozemlja štirih predelovalnih podjetij se uporabljajo kot začetna mesta za skladiščenje osiromašenega urana:

Novouralsk, regija Sverdlovsk – Uralska elektrokemijska tovarna
Angarsk, regija Irkutsk – kemična tovarna za elektrolizo Angarsk
Seversk, regija Tomsk - Sibirska kemična tovarna
Zelenogorsk, Krasnoyarsk regija– Elektrokemični obrat

Odkritje v planetarnem merilu. To lahko imenujemo odkritje Urana s strani znanstvenikov. Planet so odkrili leta 1781.

Njegovo odkritje je postalo razlog za imenovanje enega od elementi periodnega sistema. Uran kovina je bila izolirana iz smolne mešanice leta 1789.

Pomp okoli novega planeta se še ni polegel, zato je ideja o poimenovanju nove snovi ležala na površini.

Konec 18. stoletja še ni bilo koncepta radioaktivnosti. Medtem je to glavna lastnost zemeljskega urana.

Znanstveniki, ki so delali z njim, so bili izpostavljeni sevanju, ne da bi tega vedeli. Kdo je bil pionir in kakšne so druge lastnosti elementa, bomo povedali naprej.

Lastnosti urana

Uran - element, ki ga je odkril Martin Klaproth. Zlil je smolo z jedko. Fuzijski produkt je bil nepopolno topen.

Klaproth je spoznal, da domnevni , in nista prisotni v sestavi minerala. Nato je znanstvenik raztopil mešanico v .

Iz raztopine so padli zeleni šesterokotniki. Kemik jih je izpostavil rumeni krvi, to je kalijevemu heksacianoferatu.

Iz raztopine se je izločila rjava oborina. Klaproth je obnovil ta oksid z lanenim oljem in ga žgal. Rezultat je bil prah.

Moral sem ga kalcinirati že z mešanjem z rjavim. V sintrani masi so bila najdena zrna nove kovine.

Kasneje se je izkazalo, da ni čisti uran, in njegov dioksid. Element je bil ločeno pridobljen šele 60 let kasneje, leta 1841. In še 55 let kasneje je Antoine Becquerel odkril pojav radioaktivnosti.

Radioaktivnost urana zaradi sposobnosti jedra elementa, da zajame nevtrone in jih razdrobi. Ob tem se sprošča impresivna energija.

Določen je s kinetičnimi podatki sevanja in drobcev. Možno je zagotoviti neprekinjeno cepitev jeder.

Verižna reakcija se začne, ko je naravni uran obogaten s svojim 235. izotopom. Ni tako, kot da je dodan kovini.

Nasprotno, nizko radioaktivni in neučinkoviti 238. nuklid ter 234. se odstranijo iz rude.

Njihovo mešanico imenujemo osiromašena, preostali uran pa obogatena. Točno to potrebujejo industrialci. Toda o tem bomo govorili v posebnem poglavju.

Uran seva, tako alfa kot beta z gama žarki. Odkrili so jih tako, da so videli učinek kovine na fotografski plošči, oviti v črno.

Postalo je jasno, da novi element nekaj oddaja. Medtem ko sta Curijeva raziskovala, kaj točno, je Maria prejela odmerek sevanja, zaradi katerega je kemik zbolel za krvnim rakom, za katerim je ženska leta 1934 umrla.

Beta sevanje lahko uniči ne samo Človeško telo, ampak tudi sama kovina. Kateri element nastane iz urana? Odgovor: - kratko.

V nasprotnem primeru se imenuje protaktinij. Odkrit leta 1913, ravno med študijem urana.

Slednji se spremeni v brevij brez zunanjih vplivov in reagentov, samo iz beta razpada.

Navzven uran – kemični element - barve s kovinskim leskom.

Tako izgledajo vsi aktinoidi, ki jim pripada snov 92. Skupina se začne s številko 90 in konča s številko 103.

Stoji na vrhu seznama radioaktivni element uran, se kaže kot oksidant. Oksidacijska stanja so lahko 2., 3., 4., 5., 6.

To pomeni, da je 92. kovina kemično aktivna. Če uran zmeljete v prah, se bo spontano vžgal na zraku.

V svoji običajni obliki bo snov ob stiku s kisikom oksidirala in se prekrila s prelivajočim se filmom.

Če temperaturo dvignete na 1000 stopinj Celzija, kem. element uran Poveži z . Nastane kovinski nitrid. Ta snov rumena barva.

Vrzite ga v vodo in raztopil se bo, tako kot čisti uran. Vse kisline ga tudi razjedajo. Element izpodriva vodik iz organskih elementov.

Uran ga izriva tudi iz raztopin soli, , , , . Če takšno raztopino pretresemo, se bodo delci 92. kovine začeli svetiti.

Uranove soli nestabilni, razpadejo na svetlobi ali v prisotnosti organskih snovi.

Element je morda samo ravnodušen do alkalij. Kovina ne reagira z njimi.

Odkritje urana je odkritje super težkega elementa. Njegova masa omogoča izolacijo kovine, natančneje mineralov z njo, iz rude.

Dovolj je, da ga zdrobite in vlijete v vodo. Najprej se bodo usedli delci urana. Tu se začne rudarjenje kovin. Podrobnosti v naslednjem poglavju.

Kopanje urana

Po prejemu težke usedline industrijalci izlužijo koncentrat. Cilj je pretvoriti uran v raztopino. Uporablja se žveplova kislina.

Izjema je narejena za tar. Ta mineral ni topen v kislini, zato se uporabljajo alkalije. Skrivnost težav je v 4-valentnem stanju urana.

Izpiranje s kislino tudi ne deluje z,. V teh mineralih je tudi 92. kovina 4-valentna.

To se obdela s hidroksidom, znanim kot kavstična soda. V drugih primerih je čiščenje s kisikom dobro. Žveplove kisline ni treba posebej zalagati.

Dovolj je, da rudo s sulfidnimi minerali segrejemo na 150 stopinj in nanjo usmerimo tok kisika. To povzroči nastanek kisline, ki se izpere Uran.

Kemični element in njegova uporaba povezana s čistimi oblikami kovine. Za odstranjevanje nečistoč se uporablja sorpcija.

Izvaja se na ionskih izmenjevalnih smolah. Primerna je tudi ekstrakcija z organskimi topili.

Vse, kar ostane, je, da raztopini dodamo alkalijo, da oborimo amonijeve uranate, jih raztopimo v dušikovi kislini in izpostavimo.

Rezultat bodo oksidi 92. elementa. Segrejejo se na 800 stopinj in reducirajo z vodikom.

Končni oksid se pretvori v uranov fluorid, iz katerega se s kalcijevo termično redukcijo pridobiva čista kovina. , kot lahko vidite, ni preprosto. Zakaj se tako trudiš?

Uporaba urana

92. kovina je glavno gorivo jedrskih reaktorjev. Vitka mešanica je primerna za stacionarne, za elektrarne pa se uporablja obogaten element.

235. izotop je tudi osnova jedrskega orožja. Sekundarno jedrsko gorivo je mogoče pridobiti tudi iz kovine 92.

Tukaj je vredno zastaviti vprašanje, v kateri element se spremeni uran?. Iz njegovega 238. izotopa, , je še ena radioaktivna, super težka snov.

Na samem 238 uran Super polovično življenje, traja 4,5 milijarde let. Tako dolgotrajno uničenje vodi do nizke energetske intenzivnosti.

Če upoštevamo uporabo uranovih spojin, so uporabni njegovi oksidi. Uporabljajo se v steklarski industriji.

Oksidi delujejo kot barvila. Lahko se pridobi od bledo rumene do temno zelene. Material fluorescira v ultravijoličnih žarkih.

Ta lastnost se ne uporablja samo v kozarcih, ampak tudi v uranovih glazurah za. Uranovi oksidi v njih so od 0,3 do 6%.

Posledično je ozadje varno in ne presega 30 mikronov na uro. Fotografija elementov urana, oziroma izdelki z njegovo udeležbo, so zelo barviti. Sijaj stekla in posode pritegne poglede.

Cena urana

Za kilogram neobogatenega uranovega oksida dajo okoli 150 dolarjev. Najvišje vrednosti so bile opažene leta 2007.

Potem je cena dosegla 300 dolarjev na kilogram. Razvoj uranovih rud bo ostal donosen tudi po ceni 90-100 konvencionalnih enot.

Kdo je odkril element uran, ni vedel, kakšne so njegove zaloge v zemeljski skorji. Zdaj so prešteti.

Velika nahajališča z donosno proizvodno ceno bodo do leta 2030 izčrpana.

Če ne odkrijemo novih nahajališč ali ne najdemo alternativ kovini, se bo njena cena povečala.

V zadnjih letih je tema jedrske energije vse bolj aktualna. Za proizvodnjo jedrske energije je običajno uporabiti material, kot je uran. Je kemijski element, ki spada v družino aktinidov.

Kemična aktivnost tega elementa določa dejstvo, da ni v prosti obliki. Za njegovo proizvodnjo se uporabljajo mineralne formacije, imenovane uranove rude. Koncentrirajo takšno količino goriva, ki omogoča, da se pridobivanje tega kemičnega elementa šteje za ekonomsko racionalno in donosno. Vklopljeno ta trenutek v črevesju našega planeta vsebnost te kovine presega zaloge zlata v 1000-krat(cm.). Na splošno so usedline tega kemičnega elementa v tleh, vodno okolje in rock so cenjeni na več kot 5 milijonov ton.

V prostem stanju je uran sivo-bela kovina, za katero so značilne 3 alotropske modifikacije: rombične kristalne, tetragonalne in telesno centrirane kubične mreže. Vrelišče tega kemičnega elementa je 4200 °C.

Uran je kemično aktiven material. V zraku ta element počasi oksidira, zlahka se raztopi v kislinah, reagira z vodo, vendar ne deluje z alkalijami.

Uranove rude v Rusiji so običajno razvrščene po različnih merilih. Najpogosteje se razlikujejo po izobrazbi. Da, obstajajo endogene, eksogene in metamorfogene rude. V prvem primeru gre za mineralne tvorbe, nastale pod vplivom visoke temperature, vlažnost in taline pegmatita. Eksogene mineralne formacije urana se pojavljajo v površinskih razmerah. Lahko nastanejo neposredno na površini zemlje. Do tega pride zaradi kroženja podzemne vode in kopičenja sedimentov. Metamorfogene mineralne tvorbe se pojavijo kot posledica prerazporeditve prvotno razpršenega urana.

Glede na stopnjo vsebnosti urana so te naravne tvorbe lahko:

super bogati (več kot 0,3 %);
bogato (od 0,1 do 0,3%);
zasebniki (od 0,05 do 0,1%);
slabo (od 0,03 do 0,05%);
zunajbilančne (od 0,01 do 0,03 %).

Sodobna uporaba urana

Danes se uran najpogosteje uporablja kot gorivo za raketne motorje in jedrske reaktorje. Glede na lastnosti tega materiala je namenjen tudi povečanju moči jedrskega orožja. Ta kemični element je našel svojo uporabo tudi v slikarstvu. Aktivno se uporablja kot rumeni, zeleni, rjavi in črni pigmenti. Uran se uporablja tudi za izdelavo jeder za oklepne izstrelke.

Kopanje uranove rude v Rusiji: kaj je potrebno za to?

Pridobivanje radioaktivnih rud poteka po treh glavnih tehnologijah. Če so nahajališča rude koncentrirana čim bližje površini zemlje, je za njihovo pridobivanje običajno uporabiti tehnologijo odprtega kopa. Gre za uporabo buldožerjev in bagrov, ki kopljejo luknje velika številka in dobljene minerale naložiti v tovornjake. Nato se pošlje v predelovalni kompleks.

Ko se ta mineralna formacija nahaja globoko, je običajno uporabiti tehnologijo podzemnega rudarjenja, ki vključuje ustvarjanje rudnika do globine 2 kilometrov. Tretja tehnologija se bistveno razlikuje od prejšnjih. Podzemno izpiranje za razvoj nahajališč urana vključuje vrtanje vrtin, skozi katere se črpa uran v nahajališča. žveplova kislina. Nato se izvrta še ena vrtina, ki je potrebna za črpanje nastale raztopine na površino zemlje. Nato gre skozi postopek sorpcije, ki omogoča, da se soli te kovine zberejo na posebni smoli. Zadnja stopnja tehnologije SPV je ciklična obdelava smole z žveplovo kislino. Zahvaljujoč tej tehnologiji postane koncentracija te kovine največja.

Nahajališča uranove rude v Rusiji

Rusija velja za eno vodilnih svetovnih proizvajalcev uranovih rud. V zadnjih nekaj desetletjih se Rusija po tem kazalniku nenehno uvršča med prvih 7 vodilnih držav.

Največja nahajališča teh naravnih mineralnih formacij so:

Največja nahajališča urana na svetu - vodilne države

Avstralija velja za vodilno svetovno rudarstvo urana. V tej državi je koncentriranih več kot 30% vseh svetovnih rezerv. Največja avstralska nahajališča so Olympic Dam, Beverly, Ranger in Honemoon.

Glavni tekmec Avstralije je Kazahstan, ki vsebuje skoraj 12 % svetovnih zalog goriva. Kanada in Južna Afrika vsebujeta vsaka 11 % svetovnih zalog urana, Namibija - 8 %, Brazilija - 7 %. Prvih sedem zapira Rusija s 5 %. Na seznamu vodilnih so tudi države, kot so Namibija, Ukrajina in Kitajska.

Največja nahajališča urana na svetu so:

Polje	Država	Začni obdelavo
Olimpijski jez	Avstralija	1988
Rossing	Namibija	1976
Reka McArthur	Kanada	1999
Inkai	Kazahstan	2007
Dominion	Južna Afrika	2007
Ranger	Avstralija	1980
Kharasan	Kazahstan	2008

Zaloge in obseg proizvodnje uranove rude v Rusiji

Raziskane zaloge urana v naši državi so ocenjene na več kot 400 tisoč ton. Hkrati so predvideni viri več kot 830 tisoč ton. Od leta 2017 je v Rusiji 16 nahajališč urana. Poleg tega jih je 15 skoncentriranih v Transbaikaliji. Glavno nahajališče uranove rude se šteje za rudno polje Streltsovskoe. V večini domačih nahajališč se proizvodnja izvaja po metodi gredi.

Uran so odkrili že v 18. stoletju. Leta 1789 je nemškemu znanstveniku Martinu Klaprothu uspelo iz rude izdelati kovini podoben uran. Zanimivo je, da je ta znanstvenik tudi odkritelj titana in cirkonija.
Uranove spojine se aktivno uporabljajo na področju fotografije. Ta element se uporablja za barvanje pozitivov in izboljšanje negativov.
Glavna razlika med uranom in drugimi kemičnimi elementi je njegova naravna radioaktivnost. Atomi urana se sčasoma neodvisno spreminjajo. Hkrati oddajajo človeškemu očesu nevidne žarke. Ti žarki so razdeljeni na 3 vrste - sevanje gama, beta in alfa (glej).

Koliko rude je potrebno za proizvodnjo nizko obogatenega urana kot goriva za jedrske elektrarne? Splošno sprejeto je, da je gorivo uran uran, v katerem je vsebnost izotopa urana-235 povečana na 4%. Naravna ruda vsebuje le 0,7% tega izotopa, kar pomeni, da je treba njegovo koncentracijo povečati za 6-krat.

Naj vas spomnim, da so Evropa in ZDA do 80. let obogatile uran samo v "omrežjih", pri čemer so za to delo porabile ogromno električne energije. Tehnološki moment, a, kot pravijo, z velikimi posledicami. Naravni uranov heksafluorid lahko "izsesavamo" vzdolž 235. izotopa, dokler se ne ustavi - tako da minimalna količina ostane v "repih". Toda kaj to pomeni v primeru difuzijske metode? Več »mrež«, več posod za začetni heksafluorid in seveda več stroškov energije. In vse to poveča stroške, pokvari ekonomski kazalci, zmanjšanje dobička. Na splošno ni zanimivo. Zato je v zahodnih "repih" urana-235 0,3%, 0,4% pa gre v nadaljnje delo. S takšnimi “repi” je slika naslednja: za 1 kg LEU je potrebnih 8 kg rude + 4,5 SWU (separacijske delovne enote).

Za prešite jakne je bila slika in ostaja nekoliko drugačna - navsezadnje je delo naših "igel" veliko cenejše. Ne pozabite - "igla" zahteva 20-30-krat manj električne energije na 1 RU. Prihranite ločevanje dela poseben pomen ni ga bilo, prvotni uranov heksfluorid je bil "iztisnjen" bolj previdno: 0,2% urana-235 je ostalo v naših "repih", 0,5% smo uporabili za nadaljnjo obogatitev. Zdi se, da je razlika le 0,1%, zakaj bi bili pozorni na takšno malenkost? Vendar ni tako preprosto: na naših "iglah" je za pridobitev 1 kg LEU potrebnih 6,7 kg rude + 5,7 SWU. 1,3 kg rude manj - to pomeni, da smo s svojimi podzemlji ravnali veliko bolj skrbno kot demokrati.

A to še ni vse. 1 SWU na naših centrifugah stane približno 20 dolarjev, na "mrežah" 1 SWU stane od 70 do 80. To pomeni, da je za Zahod nahajališče urana, v katerem je cena rude, recimo 100 dolarjev, zelo drago. Za jasnost uporabimo kalkulator za izračun 1 kg LEU.

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

1 kg LEU = 8 x 100 + 4,5 x 70 = 1115 $.

Sedaj postavimo svoje številke in dobimo:

1 kg LEU = 6,7 kg rude + 5,7 SWU

1 kg LEU = 6,7 x 100 + 5,7 x 20 = 784 $

To pomeni, da je nahajališče urana, ki je bilo za civiliziran Zahod za nas predrago, prav to. Okvirno, za našo tehnologijo je na Zemlji VEČ urana kot za zahodno tehnologijo. Od trenutka, ko je Evropa obvladala centrifuge Zippe, so se zaloge urana v svetovni statistiki močno povečale, čeprav bratje geologi za to niso mignili s prstom: prej odkrita nahajališča so se začela priznavati kot komercialno donosna, to je vse. Toda URENCO je svoje centrifuge vključil v 80. letih, jedrske elektrarne v Evropi in ZDA pa so se pojavile veliko prej, kajne? To pomeni, da so od poznih 40. let prejšnjega stoletja nahajališča urana izkoriščali v izjemno velikem obsegu, ne da bi varčevali z naravnimi rudami. Grobo rečeno, Zahod je "ubijal" eno področje za drugim in preskočil na nova. In strašno negospodarnemu Mordorju se ni mudilo: našli so usedlino in jo izsesali do suhega, brez hrepa in brez naglice. Ob tem ne smemo pozabiti, da vsa leta hladne vojne jedrske države Zelo dejavno povečujemo zaloge visoko obogatenega urana za orožje, kar zahteva veliko več naravne uranove rude. Okvirno za 1 kg HEU potrebujemo 275 kg rude, količina HEU v državah nuklearni klubšel na stotine ton. HEU pa ni samo orožje - poganja podmorske reaktorje in poganja številne raziskovalne reaktorje. Nasploh je človeštvo svoje uranove rude porabljalo zelo, zelo intenzivno in vse, kar lahko ti in jaz rečeva v svojo obrambo je, da nisva prva začela.

Vedeti morate še eno stvar. Ko nam rečejo, da je bilo izkopanih toliko ton uranove rude, je pomembno razumeti, da govorimo o ne o gorah nekakšnih kamenčkov ali kovinskih ingotov. V industriji urana se vse zaloge rude tradicionalno pretvorijo v uranov koncentrat - natančneje U3 O8, oksid-oksid. Tradicionalno je bil to rumen prah in so ga imenovali "rumeni kolač", vendar je to zdaj nekoliko zastarelo. V procesu obogatitve rude se uporablja celoten cikel njene predelave, katerega ena od sestavin je praženje. IN Zadnja leta Različni obrati uporabljajo različne temperature, zato je barva uranovega koncentrata zelo različna – od temno zelene do črne. Toda postopek predelave rude je posebna tema, precej velika, nahajališča in proizvodnjo pa še ugotavljamo. Pustimo to ob strani, vendar ne pozabite: vsi pogovori o uranovi rudi so pogovori o uranovem koncentratu. In to je res - te rude so zelo različne, vsebujejo preveč različne količine urana, zato brez takšne "standardizacije" ni bilo mogoče.

Kdaj so ljudje odkrili to kovino in zakaj se pravzaprav imenuje "uran"? Zgodba je stara, a zanimiva. Sedaj veva, kaj je sevanje in povsem upravičeno ga ne preneseva in se ga bojiva. In v prejšnjih časih ljudje niso vedeli ničesar o sevanju - morda zato niso trpeli za njim?.. Med rudami in minerali v rudnikih srebra so srednjeveški rudarji pogosto našli črni težki mineral - tako imenovano smolno mešanico. Zagotovo je znano, da je prevara znana že od leta 1565 - takrat so jo odkrili v rudnih gorah na Saškem, vendar zanjo niso izumili posebne uporabe. Leta 1789 se je nemški analitski kemik Martin Klaproth začel zanimati za ta mineral in se odločil, da ga bo ustrezno kemijsko analiziral. Rudo so v njegov laboratorij pripeljali iz rudnika Jachimovo v današnji Češki republiki. Becquerel in Curie sta pozneje odkrila minerale iz istega Jahimiva, zato predlagam, da to zapišemo takole:

"Domovina" urana je Češka.

Martin Klaproth

Klaprotova kemija je bila zelo pridna: talil je minerale pri različnih temperaturah, z zrakom in brez njega, vlival najrazličnejše kisline in vodko, dokler na koncu ni dobil sintrane mase z dobro vidnimi kovinskimi zrnci. Zgodilo se je leta 1789 - 8 let po tem, ko so astronomi odkrili prej neznan planet, ki so ga poimenovali Uran. Tukaj je o tem zapisal sam Klaproth: »Prej je bil priznan obstoj samo 7 planetov, kar je ustrezalo 7 kovinam, ki so nosile imena planetov. V zvezi s tem je po tradiciji priporočljivo novo kovino poimenovati po novoodkritem planetu. Beseda "uran" izhaja iz grščine za "nebo" in tako lahko pomeni nebesno kovino." Z odkritelji se ne prepirajo - zdaj imamo opravka s to zelo "nebeško kovino".

Sam Klaproth pa ni uspel pridobiti čistega urana; to je uspelo šele leta 1840 E.M. Peligo. Leta 1896 je Becquerel odkril, da uranove spojine osvetljujejo fotografski papir – s tem se je začelo raziskovanje radioaktivnosti. Človeštvo se je počasi premikalo proti najmočnejšemu in najstrašnejšemu orožju, proti največjemu »rezervoarju energije« ...

Uranova ruda

Z vidika geologov na Zemlji uranove rude ni le veliko, ampak veliko. Toda vsak mineral urana ne dobi ponosnega imena "ruda": minerali, v katerih je zelo malo urana in veliko odpadne kamnine, se ne štejejo za rude. Za dobre rude se štejejo minerali, ki vsebujejo več kot 0,1 % urana (1 kg na 1000 kg kamnine), vendar obstajajo izjeme. Na primer, v Južna Afrika, na nahajališču Witwatersland se uran pridobiva iz rude, v kateri je njegova koncentracija le 0,01 %, in se koplje v industrijskem obsegu. Kako to? Da, ta nebeška kovina ni preprosta - pogosto jo najdemo v istih kamninah, kjer je zlato. Ker iz te skale »pobirajo« zlato, zakaj ne bi »pobrali« kupa urana - to je logika. Zlato je glavni namen predelave rude, uran je sekundarni namen. "Pogosto" ima tudi številčni pomen: 12 % svetovnega urana je stranski proizvod iz rudnikov zlata in drugih rudnikov. V ZDA na primer uran pridobivajo iz kamnin s koncentracijo običajno 0,008 % - iz fosforitov Floride. Glavna proizvodnja je fosfor, uran - v izobilju ... No, če se ne dotikate takšnih eksotičnih stvari, potem so uranove rude glede na njihovo vsebnost razdeljene na 4 vrste: bogate - z vsebnostjo urana več kot 1% ; navaden – od 0,1 do 1,0%; slabo - od 0,03 do 0,1% in slabo - manj kot 0,03%.

Uranove rude so razdeljene tudi v 5 razredov, odvisno od tehnologije, ki se uporablja za pridobivanje in predelavo nebesne kovine. Kakšne predelovalne obrate bi morali približno ustvariti v bližini nahajališč. To je tudi tradicija: ker je koncentracija urana vedno nizka, nihče niti ne pomisli, da bi kam prevažal milijone ton kamnin. Rudnik, rudnik, kamnolom in nazaj - vse, kar potrebujete za predelavo.

Vendar to niso vse vrste klasifikacije uranovih rud: ker vsi živimo v svetu, kjer je dobiček najpomembnejši, morda glavna klasifikacija temelji na stroških končnega izdelka (ta isti uranov koncentrat, rumena pogača). Nekakšen splošen indikator, v katerem so zavržene vse podrobnosti – kakšna je bila koncentracija urana v rudi, kako so jo kopali in čistili, koliko je stala infrastruktura. Ni pomembno, kaj se je zgodilo PREJ, pomembno je, kakšen je bil rezultat. Obstajajo samo 3 kategorije: 1) nahajališča, kjer je cena 1 kg koncentrata nižja od 40 USD na kilogram; 2) kjer je cena od 40 do 80 dolarjev na kilogram; 3) kjer je cena od 80 do 130 dolarjev na kilogram. Vse, kar je več kot 130 dolarjev, je danes "nezaščiteno", ker je zelo drago. Toda kako dolgo bo trajalo takšno zanemarjanje in vraževerje? Do leta 2006 je IAEA menila, da je uran superdrag s ceno nad 80 dolarjev/kg, zdaj pa se je odločila, da je treba centrifuge ustrezno ceniti – nizki stroški bogatenja omogočajo povsem varno uporabo rude, ki stane več kot 80 dolarjev. Naše centrifuge 10. generacije so se pravkar začele uporabljati, zato ni mogoče izključiti, da čez nekaj časa letvica 130 USD ne bo več "mejna vrednost". V kraljestvu teme in groze z gospodarstvom, raztrganim na koščke, se je začelo industrijsko obratovanje hitrega nevtronskega reaktorja BN-800, projektira se BN-1200, leta 2020 je načrtovan tudi zagon vodilnega reaktorja v okviru »Preboja«. ” do leta 2030 obstaja upanje za izvedbo zaprtega jedrskega cikla.

Vendar se ne prepuščajmo projektom in hipotezam – pomirimo se s tem, kar imamo danes. Leta 2006 je veljalo, da je na tretjem planetu od Sonca 5.000.000 ton uranovih rud; naslednje poročilo IAEA je bilo izdano leta 2010. V tem poročilu so bile centrifuge prvič priznane kot edina današnja metoda obogatitve urana in prvič je bila mejna vrednost dvignjena z 80 $/kg na 130 $/kg. Nova številka zalog uranove rude na Zemlji je 6.306.300 ton. Ponavljam - to ni povečanje zaradi novih nahajališč, to je prehod geoloških rud v industrijske. In zgodilo se je iz preprostega razloga - IAEA je priznala: vse razen centrifug je zlo in tega se ne bomo več spominjali. Povečanje izkopanih rud je bilo 26-odstotno – brez dodatnih vlaganj v geološka raziskovanja.

V zgodovini civilizacije se redko zgodi, da je razvoj tehnologije resneje vplival na geopolitiko in uran in centrifuge so eden takih primerov. Ugotovimo, kaj pomeni pojav komercialnega zanimanja za nahajališča urana, ki so do takrat ostala nedotaknjena že vrsto let. Prvič, države "atomskega kluba" so videle svoj interes na ozemljih, kjer so bila ta nahajališča. Na primer, nahajališča v Kirovogradski regiji so postala zanimiva ne samo za Ukrajino ... Drugič, države, ki niso bile del "atomskega kluba", so videle, da bi lahko bilo dovolj urana tudi zanje. In to ni moja teoretična izmišljotina: na pravkar izvedenem Atomexpu 2016 so bile prisotne delegacije iz 52 držav, le 32 jih je vsaj v kakršni koli obliki imelo jedrsko energijo, 20 držav je novink, ki so zaslutile perspektivo.

Kalkulator

Naj vam kalkulator pove, kaj je zanimivega pri uranu. Imamo 6.306.300 ton rude, v kateri je vsebnost urana-235 (ki pravzaprav »gori« v reaktorjih jedrskih elektrarn) v povprečju 0,72%. Torej, če vso uranovo rudo pretvorimo v uran-235, ga imamo 45.405 ton. Kar zadeva energijsko vrednost, 1 tona urana-235 ustreza 2.000.000 tonam bencina. Skladno s tem preračun zalog urana-235 v naftni ekvivalent znaša 90,81 milijarde ton nafte. Je to veliko ali malo? Dokazane zaloge nafte na Zemlji danes znašajo 200 milijard ton. Zaloge urana so skoraj polovične, skoraj 50-odstotne. In kakšni so obeti? Tehnologija pridobivanja olja je pripeljana skoraj do popolnosti, tehnologija njegove predelave je podobna. Če želite povečati zaloge nafte, morate: a) nadaljevati z iskanjem novih in novih nahajališč, kar se glede na trenutne cene ogljikovodikov že dve leti upočasnjuje; b) se strinjate, da bo nafta z leti le dražja, saj je je vedno manj. Nafta iz skrilavca, o kateri toliko govorijo boljševiki, menjševiki in drugi, ja, pri trenutni ravni cen ni zanimiva, a prej ali slej bo prišel trenutek, ko bo treba uporabiti njene zaloge, pa ne samo v Združene države.

Pri uranu pa je slika nekoliko drugačna, precej manj jasna. Nismo še prejeli informacij o tem, kolikšen bo strošek 1 SWU na zadnjih generacijah Rosatomovih centrifug - vendar smo že videli, kako lahko tehnologija obogatitve poveča zaloge uranove rude. Delovanje BN-800 se je šele začelo, BN-1200 je še samo v risbah, rezultate projekta »Preboj« bomo videli šele leta 2020. A povejmo brez pretirane skromnosti (kolikor se da na koncu) zgodovinsko dejstvo: v celotnem obstoju jedrskega projekta ni bilo napak v razvoju tehnologije s strani nekdanjega Ministrstva za srednji inženiring, nekdanjega Ministrstva za atomsko energijo in sedanjega Rosatoma. Nekaj pomanjkljivosti in pomanjkljivosti je bilo, ja, toda splošna linija razvoja, priznajmo si, se ni niti enkrat zalomila.

Po mojem mnenju seveda preprosto ni razloga, da ne bi verjeli, da se bo boj Rosatoma za zaprt jedrski cikel končal z uspehom. Se vam ta izjava zdi preveč drzna? Poglejmo okoli sebe in si za trenutek dovolimo pozabiti, da je glavni dosežek človeštva najnovejši model iPhone. Ne samo, da »stare stranke«, kot so Madžarska, Iran in Finska, Kitajska in Indija, podpisujejo pogodbe za gradnjo jedrskih elektrarn v zanesljivosti naših tehnologij. Prvič se bodo jedrske elektrarne pojavile v Egiptu, Vietnamu, Belorusiji, Turčiji, Bangladešu, Indoneziji - in to bodo ruske jedrske elektrarne. To pomeni, da nisem edini, ki verjame v naše tehnologije, v njihove progresivni razvoj. In nisem edini, ki je prepričan, da se lahko z naslednjim skokom v tehnološkem razvoju zaloge urana izkažejo za večje od zalog ogljikovodikov ... In ne pozabimo na še eno možno zalogo urana - nova nahajališča. Obstaja na primer država, kjer stopnja razvoja ozemlja z geološkimi raziskavami še vedno ne presega 60% - Rusija. Obstajajo države, kjer sploh ni časa za geološka raziskovanja - na primer Afganistan, Eritreja.

Toda obravnava možnosti jedrske energije je ločena in zelo resna tema, ki jo je treba pustiti za pozneje. In ta opomba je uvodna opomba v "Uranium Dungeons", v kateri želim predlagati, da pogledamo, kaj se je zgodilo, kaj se je zgodilo in kako smo prišli do takšnega življenja. No, seveda pa ne bo šlo brez zgodb o novih iPhonih iz mogočne ZDA. Jaz jih imam in kot ponavadi si ni bilo treba ničesar izmišljevati.

V stiku z

Članek govori o tem, kdaj je bil odkrit kemični element uran in v katerih panogah se ta snov uporablja v našem času.

Uran je kemični element energetske in vojaške industrije

Ljudje so ves čas poskušali najti visoko učinkovite vire energije in v idealnem primeru ustvariti tako imenovano.Na žalost je bila nemožnost njenega obstoja teoretično dokazana in utemeljena že v 19. stoletju, vendar znanstveniki še vedno niso izgubili upanja, da bodo uresničili sanje o nekakšni napravi, ki bi bila sposobna izdajati veliko število»čiste« energije zelo dolgo.

To se je delno uresničilo z odkritjem snovi, kot je uran. Kemični element s tem imenom je bil osnova za razvoj jedrskih reaktorjev, ki v našem času oskrbujejo z energijo cela mesta, podmornice, polarne ladje itd. Res je, da njihove energije ni mogoče imenovati "čista", vendar v zadnjih letih številna podjetja razvijajo kompaktne "atomske baterije" na osnovi tritija za široko prodajo - nimajo gibljivih delov in so varne za zdravje.

Vendar pa bomo v tem članku podrobno preučili zgodovino odkritja kemičnega elementa, imenovanega uran, in reakcijo cepitve njegovih jeder.

Opredelitev

Uran je kemični element z atomsko številko 92 periodni sistem Mendelejev. Njegova atomska masa je 238,029. Označena je s simbolom U. V normalnih pogojih je gosta, težka kovina srebrnaste barve. Če govorimo o njegovi radioaktivnosti, potem je sam uran element s šibko radioaktivnostjo. Prav tako ne vsebuje popolnoma stabilnih izotopov. In najbolj stabilen od obstoječih izotopov velja za uran-338.

S tem, kar predstavlja ta element, smo ugotovili, zdaj pa si poglejmo zgodovino njegovega odkritja.

Zgodba

Snov, kot je naravni uranov oksid, je bila ljudem znana že v pradavnini, stari rokodelci pa so jo uporabljali za izdelavo glazure, s katero so prekrivali razno keramiko do nepremočljivih posod in drugih izdelkov ter njihovo dekoracijo.

Pomemben datum v zgodovini odkritja tega kemičnega elementa je bilo leto 1789. Takrat je kemiku in Nemcu po rodu Martinu Klaprothu uspelo pridobiti prvi kovinski uran. In novi element je dobil ime v čast planeta, odkritega osem let prej.

Skoraj 50 let je takrat pridobljeni uran veljal za čisto kovino, vendar je leta 1840 francoski kemik Eugene-Melchior Peligot uspel dokazati, da material, ki ga je pridobil Klaproth, kljub ustrezni zunanji znaki, sploh ni kovina, ampak uranov oksid. Malo kasneje je isti Peligo prejel pravi uran - zelo težko kovino siva. Takrat je bila prvič določena atomska teža takšne snovi, kot je uran. Kemični element je leta 1874 umestil Dmitrij Mendelejev v svojo znamenito periodni sistem elementov, Mendelejev pa je dvakrat podvojil atomsko maso snovi. In šele 12 let kasneje je bilo eksperimentalno dokazano, da se v svojih izračunih ni zmotil.

radioaktivnost

Resnično množično zanimanje za ta element v znanstvenih krogih pa se je začelo leta 1896, ko je Becquerel odkril dejstvo, da uran oddaja žarke, ki so jih po raziskovalcu poimenovali – Becquerelovi žarki. Kasneje je ena najbolj znanih znanstvenic na tem področju, Marie Curie, ta pojav poimenovala radioaktivnost.

Naslednji pomemben datum pri študiju urana je splošno sprejeto, da je leto 1899: takrat je Rutherford odkril, da je sevanje urana nehomogeno in se deli na dve vrsti - žarke alfa in beta. Leto kasneje je Paul Villar (Villard) odkril tretjo in zadnjo vrsto radioaktivnega sevanja, ki ga danes poznamo - tako imenovane žarke gama.

Sedem let pozneje, leta 1906, je Rutherford na podlagi svoje teorije radioaktivnosti izvedel prve poskuse, katerih namen je bil določiti starost različnih mineralov. Te študije so med drugim postavile temelje za oblikovanje teorije in prakse

Jedrska cepitev urana

Toda verjetno najpomembnejše odkritje, zahvaljujoč kateremu se je začelo široko rudarjenje in bogatenje urana tako v miroljubne kot vojaške namene, je proces cepitve uranovih jeder. To se je zgodilo leta 1938, odkritje sta izvedla nemška fizika Otto Hahn in Fritz Strassmann. Kasneje je ta teorija dobila znanstveno potrditev v delih več nemških fizikov.

Bistvo mehanizma, ki so ga odkrili, je bilo naslednje: če obsevate jedro izotopa urana-235 z nevtronom, potem ko zajame prosti nevtron, začne cepiti. In kot zdaj vsi vemo, ta proces spremlja sproščanje ogromne količine energije. To se zgodi predvsem zaradi kinetične energije samega sevanja in drobcev jedra. Zdaj vemo, kako pride do cepitve uranovih jeder.

Odkritje tega mehanizma in njegovi rezultati so izhodišče za uporabo urana tako v miroljubne kot vojaške namene.

Če govorimo o njegovi uporabi v vojaške namene, potem je bila prvič predstavljena teorija, da je mogoče ustvariti pogoje za tak proces, kot je neprekinjena cepitvena reakcija uranovega jedra (ker je za detonacijo jedrske bombe potrebna ogromna energija). sta dokazala sovjetska fizika Zeldovich in Khariton. Toda za ustvarjanje takšne reakcije je treba uran obogatiti, saj je v normalnem stanju potrebne lastnosti nima.

Seznanili smo se z zgodovino tega elementa, zdaj pa ugotovimo, kje se uporablja.

Uporaba in vrste uranovih izotopov

Po odkritju procesa, kot je verižna cepitvena reakcija urana, so se fiziki soočili z vprašanjem, kje ga je mogoče uporabiti?

Trenutno obstajata dve glavni področji uporabe izotopov urana. To sta miroljubna (ali energetska) industrija in vojska. Tako prvi kot drugi uporabljata reakcijo izotopa urana-235, razlikuje se le izhodna moč. Preprosto povedano, v jedrskem reaktorju ni treba ustvariti in vzdrževati tega procesa z enako močjo, kot je potrebna za eksplozijo jedrske bombe.

Tako so bile navedene glavne industrije, ki uporabljajo reakcijo cepitve urana.

Toda pridobivanje izotopa urana-235 je nenavadno zapletena in draga tehnološka naloga in vsaka država si ne more privoščiti gradnje tovarn za obogatitev urana. Na primer, za pridobitev dvajset ton uranovega goriva, v katerem bo vsebnost izotopa urana 235 od 3 do 5%, bo potrebno obogatiti več kot 153 ton naravnega, "surovega" urana.

Izotop urana-238 se uporablja predvsem pri načrtovanju jedrskega orožja za povečanje njegove moči. Tudi, ko zajame nevtron s kasnejšim procesom beta razpada, se lahko ta izotop sčasoma spremeni v plutonij-239, običajno gorivo za večino sodobnih jedrskih reaktorjev.

Kljub vsem slabostim tovrstnih reaktorjev (visoki stroški, težavnost vzdrževanja, nevarnost nesreč) se njihovo delovanje zelo hitro povrne, proizvedejo pa neprimerljivo več energije kot klasične termo ali hidroelektrarne.

Reakcija je omogočila tudi ustvarjanje jedrsko orožje množično uničenje. Drugače je ogromna moč, relativna kompaktnost in dejstvo, da lahko naredi velike površine zemlje neprimerne za človeško bivanje. Res je, v sodobnem atomsko orožje uporablja se plutonij, ne uran.

Osiromašeni uran

Obstaja tudi vrsta urana, imenovana osiromašeni. Je zelo drugačen nizka stopnja radioaktivnost, kar pomeni, da ni nevaren za ljudi. Ponovno se uporablja v vojaški sferi, na primer, dodajo ga oklepu ameriškega tanka Abrams, da mu dajo dodatno moč. Poleg tega v skoraj vseh visokotehnoloških vojskah najdete različne.Poleg velike mase imajo še eno zelo zanimivo lastnost - po uničenju izstrelka se njegovi drobci in kovinski prah spontano vnamejo. In mimogrede, tak projektil je bil prvič uporabljen med drugo svetovno vojno. Kot vidimo, je uran element, ki je našel uporabo na najrazličnejših področjih človeške dejavnosti.

Zaključek

Po mnenju znanstvenikov okoli leta 2030 vse velika nahajališča urana, nakar se bo začel razvoj njegovih težko dostopnih plasti in cena narasla. Mimogrede, sam je za ljudi popolnoma neškodljiv - nekateri rudarji delajo na njegovem pridobivanju cele generacije. Zdaj razumemo zgodovino odkritja tega kemičnega elementa in kako se uporablja reakcija cepitve njegovih jeder.

Mimogrede, znano je zanimivo dejstvo- uranove spojine za dolgo časa uporabljali kot barve za porcelan in steklo (t. i. do 1950.