ዩራኒየም ለማበልጸግ 7 መንገዶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Jason Gerald | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-15 08:08

ዩራኒየም በኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ እንደ የኃይል ምንጭ ሆኖ ያገለገለ ሲሆን በ 1945 ሂሮሺማ ላይ የወደቀውን የመጀመሪያውን የአቶሚክ ቦምብ ለማምረት ያገለግል ነበር። ዩራኒየም ፒትብልዴዴ ተብሎ በሚጠራ ማዕድን ተቆፍሯል ፣ እና በርካታ የአቶሚክ ክብደት እና በርካታ የተለያዩ ደረጃዎች ያካተተ ነው። የሬዲዮአክቲቭ እንቅስቃሴ። በ fission ምላሾች ውስጥ ለመጠቀም ፣ የኢሶቶፖች ብዛት ²³⁵U በሬክተር ወይም በቦምብ ውስጥ ለፋሲንግ ዝግጁ ወደሆነ ደረጃ መጨመር አለበት። ይህ ሂደት የዩራኒየም ማበልፀግ ተብሎ የሚጠራ ሲሆን ይህንን ለማድረግ በርካታ መንገዶች አሉ።

ደረጃ

ዘዴ 1 ከ 7 - መሰረታዊ የማበልፀግ ሂደት

ደረጃ 1. ዩራኒየም ምን ጥቅም ላይ እንደሚውል ይወስኑ።

አብዛኛው የማዕድን ማውጫ ዩራኒየም 0.7 በመቶ ገደማ ብቻ ይይዛል ²³⁵U ፣ አብዛኛዎቹ ቀሪዎቹ isotope በመሆን ²³⁸የበለጠ የተረጋጋ ዩ. በዩራኒየም ማድረግ የሚፈልጉት የ fission ምላሽ ዓይነት ምን ያህል ጭማሪን ይወስናል ²³⁵ዩራኒየም ውጤታማ በሆነ መንገድ ጥቅም ላይ እንዲውል U ማድረግ አለበት።

• በአብዛኛዎቹ የኑክሌር ኃይል ሞተሮች ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው ዩራኒየም ከ3-5 በመቶ ማበልፀግ አለበት ²³⁵ዩ (እንደ ካናዳ ውስጥ CANDU ሬአክተር እና በዩናይትድ ኪንግደም ውስጥ የማግኖክስ ሬአክተር ያሉ አንዳንድ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ያልተሻሻለ ዩራኒየም ለመጠቀም የተነደፉ ናቸው።)
• በአንፃሩ ለአቶሚክ ቦምቦች እና የጦር ግንዶች የሚውለው ዩራኒየም 90 በመቶ ማበልፀግ አለበት። ²³⁵ዩ

ደረጃ 2. የዩራኒየም ማዕድን ወደ ጋዝ ይለውጡ።

በአሁኑ ጊዜ የሚገኙት አብዛኛዎቹ የዩራኒየም ማበልፀጊያ ዘዴዎች የዩራኒየም ማዕድን ወደ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ጋዝ እንዲለወጥ ይፈልጋሉ። የፍሎሪን ጋዝ ብዙውን ጊዜ ወደ ማዕድን መለወጥ ማሽን ውስጥ ይገባል። የዩራኒየም ኦክሳይድ ጋዝ የዩራኒየም ሄክሳፍሎሮይድ (ዩኤፍ) ለማምረት ከፍሎራይን ጋር ይሠራል₆). ከዚያም ጋዞው አይዞቶፖችን ለመለየት እና ለመሰብሰብ ይሠራል ²³⁵ዩ

ደረጃ 3. ዩራኒየም ማበልፀግ።

የዚህ ጽሑፍ በኋላ ክፍሎች ዩራኒየም ለማበልፀግ ያሉትን የተለያዩ ሂደቶች ይገልፃሉ። ከሁሉም ሂደቶች ውስጥ የጋዝ ስርጭት እና የጋዝ ማዕከላዊነት ሁለቱ በጣም የተለመዱ ናቸው ፣ ግን ሌዘር ኢሶቶፔ መለያየት ሁለቱን ይተካል ተብሎ ይጠበቃል።

ደረጃ 4. ዩኤፍ ጋዝ ይለውጡ₆ ወደ ዩራኒየም ዳይኦክሳይድ (ዩ₂).

አንዴ ከበለፀገ በኋላ ዩራኒየም እንደተፈለገው ለመጠቀም ወደ ተረጋጋ ጠንካራ ቅጽ መለወጥ አለበት።

ለኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች እንደ ነዳጅ የሚያገለግለው ዩራኒየም ዳይኦክሳይድ እስከ 4 ሜትር ከፍታ ያላቸው ዘንጎች እንዲሆኑ በብረት ቱቦዎች ተጠቅልለው በሴራሚክ ኮር እህሎች የተሰራ ነው።

ዘዴ 2 ከ 7 - የጋዝ ማሰራጨት ሂደት

ደረጃ 1. ፓምፕ ዩኤፍ ጋዝ ጋዝ₆ በቧንቧው በኩል።

ደረጃ 2. በማጣሪያ ወይም በተቦረቦረ ሽፋን በኩል ጋዙን ያፍሱ።

በ isotope ምክንያት ²³⁵ዩ ከአይዞቶፔው ቀለል ያለ ነው ²³⁸ዩ ፣ ዩኤፍ₆ ቀለል ያሉ አይዞቶፖች ከከባድ አይዞቶፖች በበለጠ በፍጥነት በሸፈኑ ውስጥ ይሰራጫሉ።

ደረጃ 3. በቂ እስኪሆን ድረስ የማሰራጨት ሂደቱን ይድገሙት ²³⁵እርስዎ ተሰብስበዋል።

ተደጋጋሚ ስርጭት stratified ይባላል። በቂ ለማግኘት በቂ ባልሆነ ሽፋን በኩል እስከ 1,400 ማጣሪያ ድረስ ሊወስድ ይችላል ²³⁵ዩራኒየም በደንብ ለማበልፀግ።

ደረጃ 4. የዩኤፍ ጋዝ ጋዝ መጨናነቅ₆ ወደ ፈሳሽ መልክ።

ጋዙ በበቂ ሁኔታ ከበለፀገ በኋላ ፣ ጋዝ ወደ ፈሳሽ ይጨመቃል ፣ ከዚያም በእቃ መያዥያ ውስጥ ይከማቻል ፣ ለማቀዝቀዝ እና ለማጓጓዝ እና ወደ ነዳጅ እህል ለማምረት ይጠናከራል።

በሚፈለገው ከፍተኛ የማጣሪያ መጠን ምክንያት ይህ ሂደት ኃይልን የሚጨምር ስለሆነ ይቆማል። በዩናይትድ ስቴትስ በፓዱካ ፣ ኬንታኪ ውስጥ የሚገኝ አንድ የጋዝ ስርጭት ማበልፀጊያ ተክል ብቻ ይቀራል።

ዘዴ 3 ከ 7: ጋዝ ሴንትሪፉጅ ሂደት

ደረጃ 1. ከፍተኛ ፍጥነት የሚሽከረከሩ ሲሊንደሮችን ይጫኑ።

ይህ ሲሊንደር ሴንትሪፉር ነው። ማዕከላዊው በተከታታይ ወይም በትይዩ ተጭኗል።

ደረጃ 2. ፍሰት ዩኤፍ ጋዝ₆ ወደ ሽክርክሪት ውስጥ።

ሴንትሪፉጁ የያዘውን ጋዝ ለማድረስ ሴንትሪፕታል ፍጥነትን ይጠቀማል ²³⁸በጣም ከባድ U ወደ ሲሊንደር ግድግዳ እና ጋዝ የያዘ ²³⁵ቀለል ያለ ዩ ወደ ሲሊንደሩ መሃል።

ደረጃ 3. የተለዩ ጋዞችን ማውጣት።

ደረጃ 4. ሁለቱን የተለዩ ጋዞችን በሁለት የተለያዩ ሴንትሪፈግዎች ውስጥ እንደገና ይድገሙ።

ሀብታም ጋዝ ²³⁵U ወደ ሴንትሪፉጅ ተላከ ²³⁵ጋዝ አሁንም የያዘው ዩ አሁንም የበለጠ ይወጣል ²³⁵የተቀነሰው ዩ ለማውጣት ወደ ሌላ ሴንትሪፉር ይመገባል ²³⁵ቀሪው ዩ. ይህ ሴንትሪፉግንግ ብዙ ተጨማሪ ለማውጣት ያስችላል ²³⁵ዩ በጋዝ ስርጭት ሂደት ሊወጣ ይችላል።

የጋዝ ሴንትሪፉጅ ሂደት በመጀመሪያ በ 1940 ዎቹ ውስጥ ተገንብቷል ፣ ግን ዝቅተኛ የኃይል የዩራኒየም ማበልፀጊያ ሂደቶችን የማካሄድ ችሎታው አስፈላጊ እስከነበረበት እስከ 1960 ዎቹ ድረስ ብዙም ጥቅም ላይ አልዋለም። በአሁኑ ጊዜ በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ ያለው የጋዝ ሴንትሪፉጅ ማቀነባበሪያ ፋብሪካ በዩኒስ ፣ ኒው ሜክሲኮ ውስጥ ይገኛል። በአንጻሩ በአሁኑ ጊዜ ሩሲያ የዚህ ዓይነት አራት ፋብሪካዎች አሏት ፣ ጃፓንና ቻይና እያንዳንዳቸው ሁለት ሲሆኑ እንግሊዝ ፣ ኔዘርላንድስ እና ጀርመን እያንዳንዳቸው አንድ አላቸው።

ዘዴ 4 ከ 7 - የአይሮዳይናሚክ መለያየት ሂደት

ደረጃ 1. ተከታታይ ጠባብ ፣ የማይንቀሳቀስ ሲሊንደሮችን ይፍጠሩ።

ደረጃ 2. የዩኤፍ ጋዝ ጋዝ ያስገቡ₆ በከፍተኛ ፍጥነት ወደ ሲሊንደር።

ጋዝ ወደ ሲሊንደሩ ውስጥ የሚወጣው ጋዝ እንደ አውሎ ነፋስ እንዲሽከረከር በሚያስችል መንገድ ነው ፣ ስለሆነም የመለያየት ዓይነትን ይፈጥራል። ²³⁵ዩ እና ²³⁸በሚሽከረከረው የሴንትሪፉር ሂደት ውስጥ ተመሳሳይ ዩ።

በደቡብ አፍሪካ የተሻሻለው አንድ ዘዴ ጋዝን ወደ ሲሊንደሮች ጎን ለጎን ማስገባት ነው። ይህ ዘዴ በአሁኑ ጊዜ እንደ በሲሊኮን ውስጥ ባሉ በቀላል አይዞቶፖች እየተሞከረ ነው።

ዘዴ 5 ከ 7: ፈሳሽ የሙቀት ስርጭት ስርጭት ሂደት

ደረጃ 1. Liquefy UF ጋዝ₆ በግፊት ውስጥ.

ደረጃ 2. የትኩረት ቧንቧዎችን ጥንድ ያድርጉ።

ረዥሙ ፓይፕ የበለጠ የአይዞቶፒን መለያየት ስለሚፈቅድ ፣ ቱቦው በቂ መሆን አለበት ²³⁵ዩ እና ²³⁸ዩ

ደረጃ 3. ቧንቧውን በውሃ ንብርብር ይሸፍኑ።

ይህ ከቧንቧው ውጭ ይቀዘቅዛል።

ደረጃ 4. ፓምፕ ዩኤፍ₆ በቧንቧዎቹ መካከል ፈሳሽ።

ደረጃ 5. የውስጥ ቱቦውን በእንፋሎት ያሞቁ።

ሙቀት በ UF ውስጥ የመገጣጠሚያ ሞገዶችን ያስከትላል₆ isotope ን የሚስበው ²³⁵ፈካሹ ዩ ወደ ሞቃታማው የውስጥ ቱቦ እና ወደ አይቶቶፕ ይገፋል ²³⁸በጣም ከባድ የሆነው U ወደ ቀዝቃዛው የውጭ ቱቦ።

ይህ ሂደት የማንሃተን ፕሮጀክት አካል ሆኖ በ 1940 ላይ ምርምር የተደረገ ቢሆንም ይበልጥ ቀልጣፋ የጋዝ ስርጭት ሂደቶች ሲፈጠሩ በመጀመሪያ የእድገት ደረጃ ላይ ተጥሏል።

ዘዴ 7 ከ 7 - የኤሌክትሮማግኔቲክ ኢሶቶፔ መለያየት ሂደት

ደረጃ 1. የዩኤፍ ጋዝ Ionization₆.

ደረጃ 2. ጋዝ በጠንካራ መግነጢሳዊ መስክ በኩል ይለፉ።

ደረጃ 3. በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ሲያልፍ በተተዉት ዱካዎች ላይ ተመስርተው የአዮኖይድ ዩራኒየም አይዞቶፖችን ይለዩ።

አዮን ²³⁵ዩ ከ ion የተለየ ቅስት ያለው ዱካ ይተዋል ²³⁸U. ዩራኒየም ለማበልፀግ ion ዎች ሊገለሉ ይችላሉ።

እ.ኤ.አ. መጠነ ሰፊ ማበልፀግ።

ዘዴ 7 ከ 7 - Laser Isotope መለያየት ሂደት

ደረጃ 1. ሌዘርን ወደ አንድ የተወሰነ ቀለም ያዘጋጁ።

የጨረር ጨረር ሙሉ በሙሉ የአንድ የተወሰነ የሞገድ ርዝመት (ሞኖክሮማቲክ) መሆን አለበት። ይህ የሞገድ ርዝመት አተሞችን ብቻ ያነጣጠረ ይሆናል ²³⁵U ፣ እና አቶም ይተው ²³⁸እርስዎ አልተጎዱም።

ደረጃ 2. የጨረር ጨረር በዩራኒየም ላይ ያብሩት።

እንደ ሌሎቹ የዩራኒየም ማበልጸጊያ ሂደቶች በተቃራኒ ምንም እንኳን አብዛኛዎቹ የጨረር ሂደቶች ቢኖሩም የዩራኒየም ሄክሳፍሎሮይድ ጋዝ መጠቀም የለብዎትም። እንዲሁም በአቶሚክ የእንፋሎት ሌዘር ኢሶቶፔ መለያየት (AVLIS) ሂደት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለውን የዩራኒየም ምንጭ እንደ ዩራኒየም እና የብረት ቅይጥ መጠቀም ይችላሉ።

ደረጃ 3. ከተደሰቱ ኤሌክትሮኖች ጋር የዩራኒየም አቶሞች ማውጣት።

አቶም ይሆናል ²³⁵ዩ

ጠቃሚ ምክሮች

አንዳንድ አገራት እንደገና ጥቅም ላይ የዋሉት የኑክሌር ነዳጅን በማጥፋት በፊዚንግ ሂደት ውስጥ የተፈጠረውን የዩራኒየም እና ፕሉቶኒየም መልሶ ለማገገም ነበር። እንደገና የታደሰ የዩራኒየም ከአይዞቶፕ መወገድ አለበት ²³²ዩ እና ²³⁶ዩ የተፈጠረው በ fission ወቅት ነው ፣ እና ከበለፀገ ፣ ከ “ትኩስ” ዩራኒየም ከፍ ባለ ደረጃ ማበልፀግ አለበት ምክንያቱም ²³⁶ዩ የኒውትሮንን ንጥረ ነገሮችን ይይዛል ፣ በዚህም የ fission ሂደቱን ይከለክላል። ስለዚህ ፣ እንደገና የተሻሻለ ዩራኒየም ለመጀመሪያ ጊዜ አዲስ ከተበለፀገው ዩራኒየም ተለይቶ መቀመጥ አለበት።

ማስጠንቀቂያ

• ዩራኒየም ደካማ ራዲዮአክቲቭ ብቻ ያመነጫል ፤ ሆኖም ፣ ወደ ዩኤፍ ጋዝ ሲሰራ₆፣ እሱ መርዛማ ኬሚካል ንጥረ ነገር ሆኖ የሚያበላሸው ሃይድሮፋሎሪክ አሲድ እንዲፈጠር ከውሃ ጋር ምላሽ ይሰጣል። (ይህ አሲድ በተለምዶ “ኤትሪክ አሲድ” ተብሎ ይጠራል ምክንያቱም መስታወት ለመለጠፍ ጥቅም ላይ ይውላል።) ስለዚህ የዩራኒየም ማበልፀጊያ ፋብሪካዎች ከ fluorine ጋር እንደሚሠሩ የኬሚካል ዕፅዋት ተመሳሳይ የመከላከያ እርምጃዎችን ይጠይቃሉ ፣ ይህም የዩኤፍ ጋዝን በባህር ውስጥ ማስቀመጥን ያጠቃልላል።₆ ብዙ ጊዜ በዝቅተኛ ግፊት ውስጥ ይቆዩ እና ከፍተኛ ግፊት በሚፈለግባቸው አካባቢዎች ተጨማሪ የመያዣ ደረጃን ይጠቀሙ።
• እንደገና ጥቅም ላይ የዋለ ዩራኒየም በወፍራም ማቀፊያዎች ውስጥ መቀመጥ አለበት ፣ ምክንያቱም ²³²በውስጡ ያለው ዩ ጠንካራ የጋማ ጨረር ወደሚያመነጩ ንጥረ ነገሮች ውስጥ ይፈርሳል።
• የበለፀገ ዩራኒየም ብዙውን ጊዜ እንደገና ሊታደስ የሚችለው አንድ ጊዜ ብቻ ነው።