Enriquecer urânio

7 métodos:

O urânio é usado como fonte de energia em reatores nucleares e foi usado para fazer a primeira bomba atómica lançada sobre Hiroshima em 1945. O urânio é extraído sob a forma de um mineral chamado uraninita, e consiste em numerosas isótopos com diferentes pesos atômicos e diferente níveis de radioactividade. Para utilização em reacções de fissão, a quantidade de isótopo de urânio U deve ser aumentada para um reactor de fissão nível que permita ou uma bomba. Este processo é chamado de enriquecimento e há várias maneiras de realizá-lo.

método 1O processo básico para o enriquecimento de urânio

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Você decide que você vai usar urânio. Mais urânio extraído contém apenas 0,7 por cento de um U aproximada, sendo a parte restante (a maior parte) que consiste em o isótopo mais estável L Dependendo reacção de cisão em que o urânio está a ser utilizado dependerá o nível em que o U deve ser aumentado, de modo a que este seja utilizado eficientemente.

• O urânio usado na maioria das usinas deve ser enriquecido a entre 3 e 5 por cento da U. Alguns reatores nucleares, como CANDU no Canadá (por sua sigla em Inglês) ou o reactor Magnox em Estados Unido, foram concebidos para enriquecer urânio.
• Em contraste, o urânio utilizado em bombas e ogivas requer enriquecido a 90 por cento de U.

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Converte minério de urânio em gás. A maioria dos métodos que existem hoje em dia para o enriquecimento de urânio exigem que o minério é transformado em um gás de baixa temperatura. Para esse fim, o gás de flúor habitual ser bombeado para uma instalação de conversão de minerais, em seguida, o gás de óxido de urânio reagir com o gás de flúor hexafluoreto de urânio e com isso irá ocorrer (UF₆.) Permitir que os atos de gás para separar e recolher os isótopos U.

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O urânio enriquecido. As restantes secções deste artigo descrevem os diferentes processos que existem para enriquecer urânio. De todos estes processos, processos de difusão gasosa e centrífuga a gás são os dois mais comuns, no entanto, espera-se que o processo de separação isotópica por laser de substituí-los.

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Gás converte UF₆ em dióxido de urânio (UO₂.) Uma vez que o urânio enriquecido, é necessário transformá-lo em uma forma sólida e estável para o seu uso pretendido.

• dióxido de urânio utilizado como combustível em reactores nucleares ocorre sob a forma de pequenas bolas (pellets) cerâmico sinterizado, alojados em tubos de metal que se tornam barras de 4 metros (13,12 pés) de comprimento

método 2processo de difusão gasosa

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bombas UF₆ através de gasodutos.

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Adicione o gás passa através de um filtro poroso ou de membrana. Enquanto o isótopo U é mais leve do que o isótopo U, UF₆ contendo o isótopo mais leve vai se espalhar através da membrana mais rápido do que os isótopos mais pesados ​​que contêm formulário.

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Repita o processo de difusão até ter recolhido o suficiente U. difusão repetitivo é chamado de "cascata". Pode levar até 1.400 transmissões por meio de membranas porosas para obter suficiente U e enriquecer urânio suficiente.

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gás condensa UF₆ para adquirir a forma líquida. Uma vez que o gás é suficientemente enriquecido para condensar num líquido e, em seguida, ser armazenados em tanques, onde ele irá arrefecer e solidificar para ser transportado e convertido em peletes.

• Devido ao número de transmissões necessário, este processo envolve um grande número de consumo de energia e, por conseguinte, torna-se para fora de uso. Nos Estados Unidos, existe apenas uma planta de enriquecimento por difusão gasosa, que está localizado em Paducah, Kentucky.

método 3centrífuga de gás de processo

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Monta-se um certo número de cilindros rotativos de alta velocidade. Estes cilindro vão centrífugas. Centrífugas são montados em série dois e montado em paralelo.

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bombas de gás UF₆ dentro das centrifugadoras. A aceleração centrípeta centrífuga vai utilizar para enviar o mais pesado L teve em direcção as paredes do cilindro e o mais leve para o centro do U.

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gases extraídos são separados no processo.

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Reprocessa centrífugas separados em diferentes gases. L gases ricos são enviados para uma centrífuga, onde L está ainda extraído- enquanto o gás é evacuado para um centrifugador L diferente, de modo que o restante é removido U. Isto permite que o extracto de processo de fiação L muito mais do que o processo de difusão gasosa.

• O processo de centrifugação a gás foi desenvolvido pela primeira vez na década de 40, mas não adquiriu relevância até o uso na década de 60, quando a sua exigência de baixa energia para produzir urânio enriquecido tornou-se importante. Hoje, uma planta de processamento de gás por centrifugação existe nos Estados Unidos em Eunice, Novo México. Em comparação, a Rússia tem 4 plantas deste tipo, Japão e China têm dois andares cada, enquanto a Grã-Bretanha, Holanda e Alemanha têm um cada.

método 4processo de separação aerodinâmica

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Construir uma série limitada de tanques estacionários.

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gás UF injectado₆ para dentro dos cilindros a alta velocidade. O gás é injectado para dentro dos cilindros, de tal forma que é accionado para rodar em uma separação ciclónica que produz o mesmo L e L obtido pela rotação centrífuga.

• Um método que tem vindo a desenvolver na África do Sul injeta o gás para dentro dos cilindros de tangente. Está actualmente a ser testado com isótopos mais leves, tais como as encontradas no silício.

método 5processo de difusão térmica líquida

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Liquefaz o gás UF₆ sob pressão.

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Construir um par de tubos concêntricos. Os tubos devem ser suficientemente elevada, porque a altitudes mais elevadas, maior a separação dos isótopos de U e U

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Ao redor dos tubos com uma coberta de água. Isto irá arrefecer o exterior do tubo.

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Injectar a UF₆ líquido entre os tubos.

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Dentro do tubo aquecido com vapor. O calor irá criar uma corrente de convecção na UF₆, o mesmo que U isótopos extraído como estes mais leve, e direcioná-lo para o tubo central mais quente e empurre o mais pesado isótopo U ao frio e fora do tubo.

• Este processo foi investigado em 1940 como parte do Projeto Manhattan, mas ainda assim foi deixado em seu relatório inicial para desenvolver a fase de processo de difusão gasosa mais eficiente.

método 6electromagnético de isótopos processo de separação

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Ioniza o gás UF₆.

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Passando o gás através de um forte campo magnético.

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Separe isótopos de urânio ionizados, a identificação de vestígios deixados pela passagem através do campo magnético. iões U deixar traços que formam uma curvatura diferente para a esquerda pela U. Estes iões podem ser isoladas, a fim de enriquecer o urânio.

• Este método foi utilizado para processar o urânio para as bombas atômicas que foram lançadas sobre Hiroshima em 1945 e, de igual modo, é o método de enriquecimento utilizado pelo Iraque no seu programa de armas nucleares em 1992. Este método requer 10 vezes mais energia do que difusão gasosa, tornando-se impraticáveis ​​para programas de enriquecimento em larga escala.

método 7Processo de separação isotópica por laser

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Ajustar o laser para uma cor específica. A luz laser deve ser completamente no comprimento de onda (monocromática). Este comprimento de onda se concentrar apenas sobre os átomos de U, deixando intactos os átomos de U.

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Iluminai urânio com luz laser. Ao contrário de outros processos de enriquecimento de urânio, neste caso, não é necessário utilizar gás hexafluoreto de urânio, embora a maioria dos outros processos de laser requerem. Você também pode usar uma liga de urânio e ferro como fonte de urânio, o mesmo pode ser alcançado através do processo de separação de isótopos de laser de vapor atómico (AVLIS, de acordo sigla).

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Extraídos átomos de urânio por elétrons no estado animado. Estes irão átomos U.

dicas

• Alguns países reprocessado combustível nuclear, a fim de recuperar o urânio eo plutónio empobrecido criado durante o processo de fissão. O urânio reprocessado deve ser despojado de U e U isótopos formados durante a fissão, e se eles são enriquecidos, deve ser feita a um nível de urânio novo e mais elevado (de urânio não utilizado), uma vez que o U absorve nêutrons e, assim, inibe o processo de cisão. É por isso que o reprocessamento de urânio urânio devem ser mantidos separados dos que, pela primeira vez, foi enriquecida.

avisos

• O urânio em si é um pouco radioactivo- No entanto, quando o gás é convertido em UF₆ Torna-se um produto químico tóxico que reage com água para formar forma de ácido fluorídrico corrosivo (este gás é comumente chamado de "ácido para gravou" para uso para gravar em vidro). Portanto, as plantas de enriquecimento de urânio exigem as mesmas medidas de protecção que fábricas de produtos químicos que trabalham com flúor, o que inclui manter o gás UF₆ a maior parte do tempo sob baixa pressão e utilizar um número adicional de graus de confinamento em áreas que requerem altas pressões.
• reprocessamento de urânio deve ser mantido sob uma blindagem forte, uma vez que o L decompõe contendo elementos emitem quantidades consideráveis ​​de que a radiação gama.
• Normalmente urânio enriquecido pode ser reprocessado apenas uma vez.