Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Высокообогащенный уран

Уран (U) — радиоактивный химический элемент, широко распространенный в земной коре в малой концентрации. Уран является основным сырьем при производстве ядерного топлива для ядерных реакторов и материалов для ядерного оружия. Природный уран состоит из трех изотопов — урана-238, урана-235 и урана-234 (табл. 1).

Уран-238 распадается с испусканием альфа-частиц и слабого гамма-излучения. Продукт распада — торий-234, который в свою очередь распадается на протактиний-234 с испусканием бета-частиц, за ним следует уран-234 и т. д. При попадании в организм человека в процессе дыхания или с пищей уран может вызвать рак легких или рак костей. В высокой концентрации уран является сильно токсичным веществом и может вызвать поражение внутренних органов, в основном почек.

Способность урана к делению, т. е. расщеплению на два легких фрагмента под действием нейтронного облучения с высвобождением энергии, сделала его важным материалом для использования в ядерной энергетике и при создании ядерного оружия. Из входящих в состав природного урана изотопов только уран-235 способен поддерживать цепную ядерную реакцию. Но для применения в энергетике и ядерном оружии концентрация урана-235 должна быть выше, чем в природном уране. Это достигается с помощью процесса обогащения. Для реакторов АЭС достаточно содержания урана-235 3—25 %, для оружейных целей требуется т. н. высокообогащенный уран (содержание урана-235 более 90 %). Процессу обогащения урана предшествует операция по преобразованию его в гексафторид (UF6), затем в диоксид урана (U02) или металлическую форму.

Высокообогащенный уран менее радиоактивен, чем плутоний-239, примерно в 1000 раз на единицу веса, однако на его основе значительно легче изготовить ядерную бомбу (подобную сброшенной на Хиросиму). Высокообогащенный уран используется в качестве начинки для ядерных боезарядов и топлива для исследовательских и военно-морских реакторов. В отличие от плутония, большая часть которого находится в отработанном топливе реакторов АЭС, основные запасы высокообогащенного урана сосредоточены в продукции военного назначения. Точной информации о мировых запасах высокообогащенного урана не существует, по некоторым оценкам, они составляют около 2,3 тыс. т. Из рассекреченных в последние годы данных следует, что в 1945—1992 гг. в США было произведено 994 т высокообогащенного урана. После прекращения его производства в 1992 г. объем запасов высокообогащенного урана в военных арсеналах США оценивается в 550 т (с учетом его расходования при испытаниях ядерного оружия). К 2003 г., по данным «РЭНД-корпорейшн», когда будет демонтировано 14 тыс. ядерных боеголовок, израсходовано 48 т высокообогащенного урана на военно-морских реакторах и 88 т оставлено в арсеналах, его избыточное количество в США составит 339 т. Высокообогащенный уран может быть преобразован в слабообогащенный, который используют при изготовлении топлива для легководных реакторов АЭС.

Теоретически такое преобразование осуществляется посредством смешивания высокообогащенного урана с природным ураном (содержание урана-235 0,711%), обедненным (содержание урана-235 0,2—0,4%) или слабообогащенным (содержание ура- на-235 0,8—2%). В табл. 2 приведен расчет количества конечного продукта, обогащенного ураном-235 до 4,4%, получаемого в результате разбавления 500т высокообогащенного урана с содержанием урана-235 93,5%.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика