Сегодня внимание общественности приковано к Ирану, в стране начали обогащать уран до 60%. Разбираемся, что это значит.
Чем природный уран отличается от обогащенного?
Природный уран
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
На самом деле изначально уран – это слаборадиоактивный элемент, металл серебристого цвета. Как и все в этом мире он состоит из мельчайших частиц (в его случае – изотопов). Самыми распространёнными изотопами урана являются уран-238 и уран-235. Первого в уране очень много (более 99%), второго же крайне мало (менее 1%). Обогащенным ураном называется тот, в котором изменено соотношение этих двух изотопов, то есть больше становится именно урана-235.
Зачем обогащать уран?
Обогащенный уран становится более радиоактивным. Такой можно использовать в атомном реакторе и обеспечивать страну, которая обогащает уран, энергией. Для этого количество урана-235 следует увеличить в несколько раз. Для типичных реакторов достаточно обогащение до 2-5%. Можно увеличить и до 20%, такое соотношение нужно в исследовательских и экспериментальных целях.
Снаряды с обедненным ураном поставят Украине. Что это такое?
Но 20% – это предел.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Старая урановая шахта
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Почему все переживают, когда уран начинают обогащать?
Дело в том, что обогащенный уран можно использовать в мирных целях, а можно и для изготовления атомных бомб. Обогащенный более чем на 20% уран называют оружейным (хотя высокообогащенный уран тоже можно использовать в ядерных реакторах – например, в космических кораблях или во флоте).
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Вот почему все переживают, когда Иран объявляет об очередной стадии обогащения своего урана. С одной стороны, у государства есть и корабли, и своя космическая программа, но никто не может с абсолютной уверенностью сказать, для чего, действительно, Ирану нужен обогащенный уран.
Кто за всем этим следит? Все, что связано с ядерными технологиями, находится под наблюдением и контролем МАГАТЭ или Международного агентства по атомной энергетике — организации, созданной при ООН. Агентство появилось в 1957 году и с тех пор сотрудничает со всеми государствами-членами ООН, инспектирует производства и следит, чтобы ядерные технологии развивались в мирном ключе.
Как обогащают уран?
В этих резервуарах уран становится газом
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Сначала газ
И раньше, когда для обогащения урана не использовали центрифуги, и сегодня, прежде, чем работать с металлом, его превращают в газ. Существует несколько способов: можно соединить уран с фтором, можно растворить в азотной кислоте. В нашей стране использовали первый вариант, получая так называемый гексафторид.
Гексафторид – очень опасный во всех отношениях газ. При физическом контакте человек может получить серьезные ожоги – гексафторид разъедает любую органику (а также резину и пластик). Газ вызывает отек легких, поражение печени и почек, радиоактивное заражение. При контакте с огнем не горит, но выделяет едкие пары (однако пожары в непосредственной близости к гексафториду нельзя тушить водой – в этом случае газ может вступить с ней в соединение и образовать другое, не менее едкое вещество).
Обогащение урана 1
До появления центрифуг и после
До изобретения центрифуг гексафторид пропускали через тончайшие пористые пластины, сделанные из металла. Микроскопические поры задерживали уран-238 и пропускали уран-235. Технология была сложная и занимала слишком много времени.
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Позже в СССР появились первые центрифуги для работы с газом. В них за счет крайне высоких скоростей более тяжелый изотоп (уран-238) задерживается у стенок центрифуги, в то время как более легкий уран-235 скапливается в центре.
Сегодня в мире сразу несколько стран занимаются обогащением урана. В этот список входит Российская Федерация, ряд европейских стран (Германия, Франция, Великобритания, Голландия), США, Китай, Япония, Бразилия, Индия, Аргентина, Иран и Пакистан.
Газовые центрифуги 70-х
Еще один уран.
Загрузка статьи.
Источник: www.mentoday.ru
Производство обогащенного урана
АО «ПО «Электрохимический завод» производит обогащенный уран, а также организует его хранение и поставку потребителям. Обогащенный уран используется для фабрикации топливных элементов энергетических и исследовательских реакторов. Продукция отвечает требованиям ТУ, спецификаций ASTM и контрактов с заказчиками.
Гексафторид урана (ГФУ), обогащенный изотопом 235 U, поступает на российские и зарубежные предприятия, занимающиеся фабрикацией топлива, где из него получают порошки оксидного топлива. Затем порошки прессуются и спекаются в таблетки. Из них формируются тепловыделяющие элементы («твэлы»), которые непосредственно загружаются в активную зону атомных реакторов.
Реализация на мировом рынке
С 1990 года Электрохимический завод работает на международном рынке услуг по обогащению урана, за всё это время рекламаций на продукцию не поступало. Предприятие ведет постоянную модернизацию оборудования, внедряя высокотехнологичные центрифуги новых поколений. Технологическая схема основного производства обладает высокой динамичностью и гибкостью, легко реагирует на требования рынка обогащенного урана и перестраивается без потерь эксплуатационных показателей. Использование самых передовых систем управления технологическим процессом и самых современных микропроцессорных систем контроля эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, высокая квалификация и технологическая дисциплина персонала обеспечивают высокое качество продукции.
Российская Федерация обладает самыми крупными в мире производственными мощностями по обогащению урана и самой совершенной и высокорентабельной центрифужной технологией. Самая низкая себестоимость услуг и твердая репутация надежного поставщика — основные конкурентные преимущества атомной отрасли России на мировом урановом рынке.
Промышленная переработка ОГФУ
АО «Производственное объединение «Электрохимический завод» первым в России освоило промышленную переработку обедненного гексафторида урана (ОГФУ).
Уникальная для российской атомной отрасли установка «W-ЭХЗ», способная переводить химически опасный обедненный гексафторид урана в максимально безопасную для долговременного хранения форму — закись-окись урана, помогла предприятию решить в масштабах собственного производства проблему утилизации ОГФУ.
Основные конкурентные преимущества газоцентрифужной технологии обогащения урана
На сегодняшний день самой распространенной в мире технологией промышленного обогащения урана является центробежная (газоцентрифужная) технология. Широкое распространение газоцентрифужная технология получила благодаря значительно меньшему потреблению электроэнергии на единицу продукции по сравнению с устаревшей газодиффузионной технологией. При достижении одинаковой степени обогащения газоцентрифужная технология потребляет в десятки раз меньше электроэнергии. Кроме того, каскады газовых центрифуг намного быстрее перестраиваются на выпуск новой продукции.
Краткая история развития технологий обогащения урана
Идея использовать гравитационные или центробежные силы для разделения газовых смесей с различными молекулярными массами была экспериментально проверена Бредигом еще в 1895 г. После открытия изотопов химических элементов Линдеман и Астон в 1919 г. предложили использовать центрифугу для разделения изотопов. В предвоенный период в США профессор Бимс с сотрудниками провели первые успешные экспериментальные исследования по разделению изотопов хлора в газовой центрифуге. В 1941 году немецкие ученые Мартин и Кун теоретически показали, что наибольшие перспективы может дать противоточная центрифуга, использующая тепловую конвекцию для осевой циркуляции газа внутри ротора.
В разработке теории разделения изотопов участвовали Нобелевские лауреаты Пауль Дирак, который совместно с Рудольфом Пайерсом и Клаусом Фуксом ввел понятие «работа разделения», и Гарольд Юрии, руководивший решением проблемы разделения изотопов в Манхеттенском проекте.
Обобщенная теория разделения изотопов урана, как методом газовой диффузии, так и с помощью противоточных центрифуг была опубликована в монографии К. Коэна в 1951 г.
В СССР исследования по разделению изотопов урана начались в 1943 году в созданном научно-исследовательском центре по урановой проблеме — так называемой Лаборатории № 2 АН СССР.
В 1944 году к разработке методов разделения урана привлекается лаборатория электрических явлений при Уральском филиале Академии наук под руководством члена-корреспондента АН СССР И. К. Кикоина, который вскоре был назначен научным руководителем решения проблемы разделения изотопов.
В сентябре 1945 года на Техническом совете Специального комитета были заслушаны сообщения И. К. Кикоина и П. Л. Капицы, посвященные обогащению урана газодиффузионным методом, и сообщения Л. А. Арцимовича и А. Ф. Иоффе, предложившие обогащать уран электромагнитным методом.
В декабре 1945 года руководство разработкой газодиффузионного метода было возложено на И. К. Кикоина. Профессор И. Н. Вознесенский отвечал за инженерные решения, а академик С. Л. Соболев руководил расчетно-теоретическими работами.
В начале 1946 года научно-технический совет и руководство Первого главного управления сделали выбор в пользу газодиффузионного метода разделения изотопов урана.
С 1949 по 1962 год в Советском Союзе было пущено четыре диффузионных завода по обогащению урана: в Новоуральске на Уральском Электрохимическом комбинате, в Северске на Сибирском химическом комбинате, в Ангарске на Электролизном химическом комбинате и Электрохимический завод в Зеленогорске.
После войны в 1945 году к разработке технологии получения высокообогащенного урана были привлечены немецкие специалисты, получившие в этой области определенные результаты. На их основе в ОКБ «Кировского завода» была создана первая отечественная ГЦ, запатентованная в 1953 году.
В 1956 году немецкие исследователи Циппе, Шеффель и Штеенбек, возвратившись из Советского Союза, предложили фирме «Дегусса» конструкцию центрифуги, «действующей по другому принципу», на которую впоследствии в 1957 году получили основной патент.
Первый в мире опытный завод, оснащенный отечественными ГЦ, был пущен на Урале в 1957 году, а в 1962 году начал работать первый промышленный каскад ГЦ.
С июня 1964 года на Электрохимическом заводе началась эксплуатация газовых центрифуг.
Газодиффузионное оборудование
На ЭХЗ газодиффузионное оборудование остановлено 30 марта 1990 года.
В 1992 году в России газоцентрифужная технология полностью заменила энергоемкую газодиффузионную.
Источник: www.ecp.ru
Почему радиоактивный уран считается безопасным сырьем: «Мы храним каждый его грамм»
Уран является главным топливом для атомных электростанций – именно за счет этого элемента АЭС могут вырабатывать необходимую человечеству энергию. Но не всякий уран годится для того, чтобы использовать его для производства электричества. Нельзя просто выкопать урановую руду и сразу же отправить ее в реактор. Для этого радиоактивный минерал должен пройти долгую цепочку трансформаций, первая из которых – обогащение. Как именно обогащают уран, почему для производства энергии тратят меньше 1 % от всей добытой руды и насколько опасен этот процесс для экологии – в материале «ФедералПресс».
Уран ближе, чем кажется
Крупнейшее в мире предприятие по обогащению урана находится в России. Это Уральский электрохимический комбинат (УЭХК), расположенный в закрытом городе Новоуральск Свердловской области. Здесь минерал проходит первую ступень обработки перед тем, как превратиться в ядерное топливо. Сам процесс обогащения проходит на так называемых газовых центрифугах – технологически сложных устройствах, которые насыщают руду изотопом урана-235.
Но обедненный уран после прохождения центрифуги вовсе не превращается в ядерные отходы. Даже после «выжимки» из него изотопа-238 такой уран все еще сохраняет в себе часть нужного вещества, и его можно отправлять на повторную переработку вновь и вновь. А число таких циклов зависит от нужд предприятия и рыночной целесообразности. Чем дольше уран проходит через центрифуги, тем меньше в нем остается необходимого изотопа.
«Это очень дорогое сырье, и мы каждый грамм его храним. У нас хранится и природный, и обедненный уран. Цена же обогащенного урана зависит от рыночной ситуации: от его стоимости, цены электричества, требований заказчика. И, сопоставляя эти данные, мы определяем степень извлечения урана-235. В обедненном уране этого изотопа меньше, чем в природном, но он там есть в разных долях.
Поэтому мы его храним, для нас это никакие не отходы», – подчеркивает глава предприятия.
По словам Белоусова, даже «высосанный досуха» обедненный уран не отправляется на захоронение. Он все также остается дорогостоящим ресурсом, который можно применить для нужд промышленности – как военной, так и мирной. К примеру, новые технологии позволяют превратить переработанное сырье, негодное для дальнейшего обогащения, в источник фтора. Уран смешивают с этим активным веществом при обработке в центрифугах, получая гексафторид урана.
Методиками извлечения фтора из отработанных «хвостов» владеют специалисты из Франции. Сейчас российские атомщики ведут переговоры с зарубежными коллегами – планируется, что при сотрудничестве двух стран на Урале будут созданы установки по переработке обедненного урана, общая мощность которых составит до 20 тысяч тонн сырья в год.
«Также из этих «хвостов» мы будем извлекать плавиковую кислоту, а это тоже востребованный на рынке ресурс, в основном на российском рынке. Эта кислота нужна как минимум в фармацевтике и алюминиевой промышленности. После нас все же остаются потенциально опасные отходы, но ни грамма урана там уже нет, только его остаточные следы», – отмечает Белоусов.
Этими потенциально опасными радиоактивными отходами являются предметы, которые классифицируются 3 и 4 классами радиационной опасности – одними из самых низких. Ими занимается уже не сам завод, а «Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами» (НО РАО), созданный в 2012 году.
«РАО 3 и 4 классов – это отходы низкой и средней активности с коротким периодом жизни, которые представляют собой контактировавшие с ураном на УЭХК спецодежду, аппаратуру и различный строительный мусор», – пояснил замдиректора новоуральского отделения НО РАО Вячеслав Александров.
Такого рода мусор, не представляющий большой угрозы, помещаются в особые приповерхностные хранилища. Сами по себе отходы хранятся в специальных металлических (4 класс) и цементных (3 класс) контейнерах. В Новоуральске были созданы 2 хранилища для отходов общим объемом 55 тысяч кубометров.
Их эксплуатация с активным захоронением рассчитана до 2036 года – после этого хранилища будут опечатаны и закрыты «зеленой лужайкой». Однако это не означает, что объекты будут брошены на произвол судьбы. Несмотря на все меры безопасности, состоящие из 5 барьеров (самих контейнеров, заполняющего хранилища спецматериала, высокопрочных стенок сооружения, природной глины и внешней скальной породы), за ними будет вестись постоянное наблюдение.
Особое внимание атомщики уделили грунтовым водам – их состояние на месте захоронения отслеживают в 6 контрольных точках. Склады для хранения потенциально опасного мусора построены с учетом времени полного распада содержащихся в них радиоактивных веществ – а это 300 лет.
Фото: Евгений Поторочин / ФедералПресс
Подписывайтесь на ФедералПресс в Дзен.Новости , а также следите за самыми интересными новостями УрФО в канале Дзен . Все самое важное и оперативное — в telegram-канале « ФедералПресс ».
Источник: fedpress.ru