Что такое обеднённый уран и зачем его применяют? Чем он отличается от более простых снарядов? Опасен ли он?
Украина получит снаряды с обеднённым ураном — как вы помните из недавних новостей, так заявили британские высокопоставленные лица. Имелось в виду, что эскадрон британских Челленджеров (это танки, если что) будет снабжаться такими боеприпасами.
СМИ несколько взбодрились на этом фоне: мол, считать ли это ядерным оружием — например, «грязной бомбой» или «тактическим» ядерным оружием. Чем отличаются снаряды с обедненным ураном (ОУ), для чего они создавались, насколько опасны, насколько вредны — расскажем сегодня.
Что это вообще такое?
Сначала лучше дадим справку, что такое обеднённый уран (ОУ). Он состоит практически полностью из изотопов Урана-238 — самой «неопасной» его формы. Ядерное оружие и атомная энергетика работают на Уран-235, для чего урановую руду обогащают U-235, в итоге образуется отход — обеднённый уран, так как из него «вытащили» все изотопы U-235 и -234. Его радиоактивность практически идентична с урановой рудой.
Производство урана | Как это устроено? | Discovery
Солдат готовит снаряды с ОУ для загрузки в танк Абрамс
В природе уран — слаборадиоактивный металл. Но при этом он относится к актиноидам, элементам в конце таблицы Менделеева — ага в тех самых двух полосочках ниже, забыли, наверное уже? (Ничё, мы и сами забыли). Это материал с высокой плотностью и атомной массой, что делает его в 2,5 раза плотнее и прочнее железа. Разумеется, ни военные, ни промышленность мимо таких его свойств не прошли.
На гражданке уран последние годы используют всё реже. Раньше его было много в промышленных красителях для стекла и керамики. Ну и ещё этот очень не объемный, но тяжёлый металл использовали в качестве балласта в авиа- и кораблестроении. С ростом экоактивизма к концу прошлого века, обеднённый уран постепенно забросили.
Но он не особо опасен — сегодня уже доказано, что вред здоровью такой уран может оказать только в виде пыли, если в такой форме попадёт в дыхательные пути и пищевод.
Но мы сегодня говорим об обеднённом уране в оружии (боеприпасах), поэтому разбираем вопрос подробнее:
Что за снаряды с обеднённым ураном?
Теперь более конкретно, про оружие с использованием ОУ.
30 мм пенетратор к боеприпасам авиационной автоматической пушки
Тут всё просто — уран военные используют из-за его супер-прочности, с которой не сравнится никакая легированная закалённая сталь. Эксперименты с обеднённым ураном начали ещё немцы, когда искали замену редким цветным металлам.
К середине Второй мировой войны из-за блокировок поставок стратегического сырья немцы остались без вольфрама — основного элемента для бронебойных сердечников противотанковых снарядов. Промышленности пришлось перейти на особо закаленную сталь, но табличные показатели пробиваемости для пушек и снарядов с ней сильно просели.
СССР и США с вольфрамом (металл с предельно близкими к металлическому урану свойствами, даже более плотный) проблем не испытывали. Проблемы начались с появлением танков 3-го поколения, в которых вместо гомогенной брони, то есть толстенного куска бронестали, начали использовать композитную броню.
Различия (или схожести) пенетрации вольфрама (tungsten) и обедненного урана (depleted uranium)
Композитная броня — это такой «бутерброд», в котором между сравнительно тонких плит гомогенной брони кладут плиту из материала, не поддающегося обработке (сверлению, сварке) и не способного быть частью конструкции. Это часто высокозакалённая сталь, стеклопластик, стеклотекстолит. Башни, например, советских танков используют внутри лобовой брони вертикальные песчаные стержни, а натовские машины использовали различные керамические наполнители.
А снаружи всё это усиливают динамической защитой — коробочки с взрывчатым веществом, которые создают «противовзрыв» и гасят мощь кумулятивной струи, ну и снижают кинетическую энергию бронебойных снарядов.
В 1960-е вместо традиционных бронебойных боеприпасов стали использовать БОПС — бронебойные оперенные подкалиберные снаряды, именно они и сделали каналы стволов танковых пушек гладкими. БОПС состоит из стреловидного стержня с оперением для стабилизации в полёте, а для выстрела его помещают в разгонный контейнер, который после вылета из ствола разрушается.
Как работает БОПС или APFSDS
В общем, если обычный бронебойный снаряд нарезных пушек выжимал около 850 м/с, БОПС разгонялся до 1600 м/с, что кратно повышало пробиваемость. Теперь бороться с танками можно было только ими.
Если в обычном бронебойном снаряде, кроме бронебойного наконечника есть снаряд, который поражает экипаж, то в БОПСе его нет — это просто пробитие (есть пробитие!), при котором вольфрам не разрушается. И не всегда наносит достаточный урон экипажу или органам управления боем, чтобы вывести танк из строя или уничтожить (осколки самой брони часто гасятся противоосколочным подбоем танка внутри).
Урановый стержень обладает пирофорностью (способен воспламенятся при определённых условиях) после пробития может разрушаться, а его острые осколки горят и после пробития намного эффективнее поражают экипаж и оборудование, ну и значительно увеличивают риски пожара и детонации боекомплекта.
В сравнении с вольфрамом есть и ещё одно неочевидное преимущество — он дешевле. В первую очередь потому, что не достаётся военным коммерческим путем — его получают, как правило, от отходов атомной энергетики.
Кто применяет?
В первую очередь снарядами с обеднённым ураном балуется США. С переходом армии на контрактную основу все научно-исследовательские силы ВПК американцы бросили на противотанковое оружие, потому что конкурировать с советскими танковыми армадами на равных поначалу не получалось.
Проблемой были и советские новинки в лице Т-64, Т-72 и Т-80 с комбинированной бронёй разных типов — против них прежние бронебойные снаряды практически ничего не могли сделать с основных тактических дистанций. Американцам пришлось, помимо внедрения БОПС, искать и новые материалы, ведь других способов повысить КПД не было.
Иракский танк советского (или китайского) производства, изрешечённый урановыми пенетраторами авиационных пушек. Хранится с пометками как загрязнённый металл.
Обедненный уран в первую очередь рассматривали для бронебойных автоматических пушек 30 мм для штурмовика А-10, 25 мм для пушек БМП Брэдли и 20 мм для пушек вертолёта Апач. Перво-наперво они были рассчитаны прошибать тонкую броню верхней проекции.
Для танковых БОПС уран применили позднее, а кроме них экспериментировали с гранатами и минами, но быстро прекратили. Содержание обеднённого урана в «лёгких снарядах» автопушек варьируется в пределах 180-200 грамм, в танковых — 3,5 кг в 105 мм-пушках и 4,5 кг в 120 мм-пушках.
СССР с обеднённым ураном тоже работал, но, в отличие от США и Великобритании, долго не признавал. К бронебойным снарядам с обеднённым ураном относятся 125 мм ЗБМ32 Вант, ЗБМ42 Манго (некоторые варианты) и ЗБМ48 Свинец, который развивали уже в РФ. Есть сведения, что кое-что перепадало Саддаму Хусейну, но, как обычно, неподтвержденные (тем более, что они ему явно не помогли).
Очевидно, что БОПС Манго и Свинец вполне активно применяют силы РФ в текущей спецоперации.
Российские БОПС Манго М или Свинец-2 на производственной линии
Помимо бронебойных боеприпасов, США применяет обеднённый уран в бронировании своих машин. Наиболее активно — после 1998 года в модернизациях Абрамсов М1А1 и новых М1А2. Прежде там использовали вкладыши брони Чобхэма по британской лицензии (вероятно, керамические) — их-то и вынимали, заменяя на обеднённый уран.
Помимо того, что такой уран очень плотный, и это создаёт дополнительную вязкость для пробития, он меньше подвержен вымыванию кумулятивными струями. При пробитии БОПС повышает шансы деформации и разрушения стержня до окончательной пенетрации в боевое отделение. Формально обеднённый уран американцы относят к средствам невзрывной динамической защиты, потому что он обладает рядом дополнительных воздействий на пенетраторы.
Проблема вреда
После операции в Персидском заливе в 1991 году масса солдат обратилась с жалобами на ухудшение здоровье с симптомами, по которым их отказывались лечить по военной страховке (а лечиться в США очень дорого). Признать влияние обеднённого урана на здоровье солдат американскому правительству было никак нельзя, ведь тогда придётся признать его опасным для здоровья и снимать с вооружения.
Удачное попадание обеднённым ураном, но «в молоко» уходило ещё больше, и такие случаи представлют собой намного большую проблему
Ситуация повторилась и после кампании 2003 года, и Югославии, примерно с тем же итогом. Правительство США предпочитало судиться со всеми в индивидуальном порядке и откупаться от самых назойливых ветеранов. Ведь действительно — доказанного вреда, вызывающего рак, а также болезни почек, печени, сердца и мозга, нет.
С другой стороны, есть риск загрязнения почвы обеднённым ураном — не все снаряды летят в цель, да и после попаданий осколки также попадают в землю. За Иракскую кампанию в три недели американцы израсходовали 2000 тонн (!) снарядов с ОУ, из которых большая часть остались в почве.
Критичного повышения радиационного фона это не вызывает, но локальные отравления почвы делают сомнительными условиями для жизни, а независимые исследователи выявили рост патологий новорождённых в 4 раза в местах, где снаряды с обеднённым ураном применялись наиболее активно.
NERA — неэнергетическая реактивная броня. Подразумевается, что в этой програме используется в основном обеднённый уран. То есть уран рассматривается как активный элемент защиты, а не просто более вязкий и плотный металл
Наконец третий момент — обеднённый уран с точки зрения международных конвенций. Ведь поражение военных противника им можно классифицировать как избыточное. Такой уран проходил в протоколах и к ядерному оружию, и к химическому, и к токсическому, и к радиологическому, и к зажигательным вооружениям. Нигде юридических оснований для его запрета не выявили, из-за недостаточных доказательств.
И, наконец, не забывайте, что США и Россия являются подписантами далеко не всех документов по ограничению вооружений, поэтому даже признание обеднённого урана опасным по какому-либо принципу мало повлияет на его реальную распространённость.
Источник: www.ferra.ru
УРАН — металл для мира и войны
Уран — металл активный, в природе образует много ярко окрашенных соединений. Эти соединения с давних лет использовали для производства глазурей и эмалей. Ими покрывали керамику.
Интересно: во Франции и Англии делали посуду из «канареечного стекла», содержащего оксиды урана.
До 1944 года посуду линии Fiesta Dinnerware покрывали яркой оранжевой глазурью. В ее состав входили соединения металла.
Урановая глазурь. Посуда.
Посуда красивая, но бомбы важнее
До Второй Мировой войны урансодержащие глазури применяли многие производители керамики. Но история сделала поворот, и в 1943 году правительство США конфисковало все запасы металла. Он понадобился для стратегических целей — изготовления ядерного оружия.
Свойства Урана
Уран (Uranium), 92-й элемент таблицы Менделеева, относится к металлам (семейство актиноидов).
- структура решетки орторомбическая;
- имеет 3 кристаллические модификации;
- металл тяжелый, с высокой плотностью;
- слабый парамагнетик;
- металл радиоактивный.
Природный уран состоит из трех изотопов: 234U, 235U, 238U.
Радиоактивные свойства некоторых изотопов урана (жирным выделены природные изотопы):
| 233 | 1,59⋅105 лет | α |
| 236 | 2,39⋅107 лет | α |
| 237 | 6,75 сут. | β− |
| 239 | 23,54 минуты | β− |
| 240 | 14 часов | β− |
Стабильных изотопов нет.
| +3 | Не существует | Не существует | — | U3+, UH3 | Сильный восстановитель |
| +4 | UO2 | Не существует | Основный | UO2, галогениды | |
| +5 | Не существует | Не существует | — | Галогениды | В воде диспропорционирует |
| +6 | UO3 | UO2(OH)2 | Амфотерный | UO22+ (уранил) UO42- (уранат) U2O72- (диуранат) |
Устойчив на воздухе и в воде |
- Степени окисления от +3 до +6;
- Реагирует со многими неметаллами.
- С кислородом образует оксиды.
- Растворяется в кислотах: быстро — в HCl, HNO3, медленно в H2SO4, H3PO4, HF (формулы кислот).
- Не реагирует со щелочами.
Рекомендуем: СВИНЕЦ — необходимая болезнь цивилизаций
Познавательно: радиоактивность металла изучали супруги Кюри-Склодовские более 100 лет назад. Их рабочие журналы до сих пор «фонят» так, что хранятся в свинцовых коробках.
Ученые говорят, что открыть их можно будет только через 1600 лет.
| Уран / Uranium (U), 92 |
| 238,02891(3)[1] а. е. м. (г/моль) |
| [Rn] 5f3 6d1 7s2 |
| 138 пм |
| 142 пм |
| (+6e) 80 (+4e) 97 пм |
| 1,38 (шкала Полинга) |
| U←U4+ -1,38В U←U3+ -1,66В U←U2+ -0,1В |
| 6, 5, 4, 3 |
| 686,4(7,11) кДж/моль (эВ) |
| 19,05 г/см³ |
| 1405,5 K |
| 4018 K |
| 12,6 кДж/моль |
| 417 кДж/моль |
| 27,67[2] Дж/(K·моль) |
| 12,5 см³/моль |
| орторомбическая |
| a = 2,854 Å; b = 5,870 Å; c = 4,955 Å[3] |
| (300 K) 27,5 Вт/(м·К) |
| 7440-61-1 |
Минералы, руды, добыча
В природе есть несколько урановых минералов:
- уранинит;
- настуран;
- карнотит;
- тюямунит.
Минералы можно отличить формами нахождения: в докембрийских, палеозойских, осадочных породах.
Основными месторождениями владеют Казахстан, Россия, Канада, Австралия.
Минералы урана
Добыча руды происходит тремя способами:
- Открытое. При залегании рудного тела близко к поверхности.
- Подземное. Руда глубоко под землей, пробиваются шахты, руду поднимают вверх на лифтах.
- Подземное выщелачивание. Бурят скважины, закачивают в них серную кислоту. Полученный раствор выкачивают и концентрируют.
Уран входит в состав ториевых и редкоземельных минералов.
Урановая руда
Получение
Основной задачей является производство продукта для ядерных реакторов. Это могут быть чистый металл, UO2, UF4.
Схема деления 235U
Способ получения чистого урана:
- Концентрирование.
- Выщелачивание концентрата (перевод металла в раствор).
- Выделение урана методом экстракции или ионообменными смолами.
- Перевод продукта в оксид или тетрафторид.
- При надобности соединения переводят в UO2, UF4.
- Восстанавливают металлический уран.
Рекомендуем: НИОБИЙ — мифы и реальность
Сплавы, соединения
В урановых сплавах применяют в качестве лигатуры:
Основными соединениями урана считают сплавы U-Al, U-Mg и U-Мо.
К сведению: оружейный уран легко превратить в топливный — просто «разбавить» обедненным (естественным).
Плюсы и минусы
Достоинств у урана много — он и на войне солдат, и в мирной жизни поможет, и вылечит.
Недостатком можно считать изменение механических свойств ТВЭЛов при работе в реакторе. Поэтому здесь применяется не чистый металл, а его сплавы с цирконием, алюминием, молибденом.
Применение
Изотоп 235U имеет широкое применение — от атомных электростанций до ядерного оружия.
- В Америке из обедненного урана делают танковую броню и сердечники бронебойных снарядов.
- Урановые катализаторы имеют большое будущее в энергетике.
- Тяжелый металл используют в качестве балласта для кораблей и противовесов в самолетах.
- В геохронологии, как метод радиоизотопного датирования.
- В изготовлении ТВЭЛов — стержней с ядерными «таблетками» для реакторов атомных станций.
- При работе ядерных реакторов синтезируется плутоний-239; его используют в ядерном оружии и ядерной энергетике.
Познавательно: первая в мире АЭС построена в российском городе Обнинске.
Стоимость
Цена 1 фунта урана (453.59 грамма) на 23.09.2020 составляла $ 29.96.
Важно: авария на Фукусиме спровоцировала падение цен на ядерное топливо.
Похожие публикации
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Источник: themineral.ru
Оружейный уран. Производство в России
Оружейный уран и плутоний используются для создания ядерного оружия, поэтому была необходима высокая радиоактивность и скорость цепной реакции деления урана, в сравнении с его природным состоянием. В природном уране концентрация урана-235 составляет всего 0,711 процента, в обедненном уране еще меньше, а в оружейном концентрация этого изотопа достигает 90 процентов и более.
Производство оружейного урана
Промышленно используют метод на основе различия масс изотопов уран-235 и уран-238. В Советском Союзе использовались три метода – газодиффузионный, центрифужный и электромагнитный.
Газодиффузионный способ получения оружейного урана подразумевает прогонку гексафторида урана через специальный фильтр. В результате из-за более высокой скорости молекул урана-235, удается отделить его от изотопа уран-238.
Способ получения оружейного урана в центрифуге предусматривает разделение изотопов за счет центробежной силы в сочетании с противотоковым движением газа.
Центрифуги по обогащению урана в Зеленогорске
В электромагнитной установке с помощью специальных установленных в нее магнитов изотопы урана разделяют исходя из разных радиусов траекторий ионизированных молекул.
Все эти способы при одноразовом применении не дадут результата концентрации урана-235 в 90%, потому строят целые каскады установок. Работа, совершаемая такими установками, измеряется в единицах разделительной работы (ЕРР). Так производство оружейного урана в количестве 1 килограмма достигается при 200 ЕРР.
Оружейный уран в России
Позднее, к концу пятидесятых годов, были запущены заводы в Ангарске, Северске (Томск-7) и Зеленогорске (Красноярске-45), в 1969 году – в Арзамасе-16. Последний завод работал не на обогащении урана, а на обогащении оружейного плутония.
Соглашение ВОУ-НОУ между Россией и США
Соглашение ВОУ-НОУ – соглашение между Россией и США о переработке не менее 500 тонн российского оружейного урана в низкообогащенное топливо для АЭС. В соглашение, в том числе, вошла переработка ядерного топлива с ядерных боеголовок Украины. Переработку оружейного урана проводили ПО Маяк, Ангарский ЭХК, Электрохимический завод, Уральский ЭХК.
За счет поставок урана из России по соглашению ВОУ-НОУ закрывались около 40% потребности США в топливе для АЭС. В результате, долгое время Россия занимала первое место по поставкам урана для крупнейшей атомной энергетики мира, проигрывая по объему запасов урана Австралии и Казахстану. Соглашение было полностью выполнено к концу 2013 года.
Мировые запасы урана
Запись опубликована автором Vse ob AES в рубрике Изотопы, Статьи, Уран с метками Уран. Добавьте в закладки постоянную ссылку.
Оружейный уран. Производство в России : 1 комментарий
- Уведомление: Обедненный уран. Радиоактивность. ПрименениеМИР АЭС
Источник: miraes.ru