Зачем нужно обогащать уран? Подробный разбор
В статье рассказывается о том, зачем обогащать уран, что это такое, где добывается, его применения и из чего состоит процесс обогащения.
Начало атомной эры
Такое вещество как уран известно людям с самой глубокой древности. Но в отличие от нашего времени, использовали они его лишь для создания специальной глазури для керамики и некоторых видов краски. Использовалась для этого природная окись урана, залежи которого можно найти в тех или иных количествах почти на всех континентах мира.
Гораздо позже этим элементом заинтересовались и химики. Так, в 1789 году немецкому ученому Мартину Клапроту удалось получить оксид урана, который по своим параметрам был похож на металл, но им не являлся. И лишь в 1840 году французский химик Пелиго синтезировал настоящий уран - тяжелый, серебристый и радиоактивный металл, который Дмитрий Менделеев внес в свою таблицу периодических элементов. Так для чего нужно обогащать уран и как это происходит?
Наше время
По сути, природная урановая руда мало чем отличается от остальных. Это массивные булыжники ржавого цвета, которые добывают в шахтах самым обычным способом - взрывают пласты залежей и транспортируют на поверхность для последующей обработки. Дело в том, что природное это вещество содержит в себе всего лишь 0,72 % изотопа U235. Этого недостаточно для применения в реакторах или оружии, и потом после сортировки его переводят в газообразное состояние и начинают обогащать уран.
Вообще, методов этого процесса существует много, но самым перспективным и используемым в России является газовое центрифугирование.
В специальные установки закачивается газообразное соединение урана, после чего те раскручиваются до огромных скоростей и происходит отделение более тяжелых молекул от легких и группирование их у стенок барабана.
Затем эти фракции разделяют и одну из них превращают в диоксид урана - плотное и твердое вещество, которое потом фасуют на своеобразные «таблетки» и обжигают в печи. Именно для этого и нужно обогащать уран, поскольку на выходе процентное содержание изотопа U235 на порядок больше, и его можно применять как в реакторах, так и в оружейных системах.
Экспорт
Если приводить упрощенный пример, то обогащение этого элемента по сути своей чем-то напоминает производство железа – в изначальном, природном виде это ни на что не годные куски руды, которые потом различной обработкой превращают в крепкую сталь.
Также в прессе часто можно услышать тот факт, что многие менее развитые по сравнению с той же Россией страны часто задаются вопросом, как сделать обогащенный уран?
Дело в том, что процесс этот если приводить пример с газовым центрифугированием очень сложный, и построить подобные установки могут далеко не все. Тем более, нужна не одна-единственная штука, а целый их каскад. Для того, чтобы осознать их технический уровень, стоит сказать, что вращаются эти «барабаны» со скоростью 1500 оборотов в минуту и без остановки. Рекорд – 30 лет! Потому, некоторые страны закупают обогащенный уран в России.
Где добывают уран в России?
Добыча 93% урановой руды производится в Забайкалье, рядом с городом Краснокаменск. А обогащенный уран в России производит «ОАО ТВЭЛ».
Применение
С процессом превращения в высокоэффективное соединение разобрались, но зачем он нужен? Разберем два самых основных направления.
Первое, это конечно же, атомные реакторы. Они дают электричество целым городам, питают автономные космические аппараты для исследования дальних уголков нашей солнечной системы, стоят на подводных лодках, ледоколах, исследовательских кораблях.
Второе, это оружие массового поражения. Правда стоит уточнить – именно уран в бомбах давно уже не применяется, ему на смену пришел оружейный плутоний. Добывается он посредством специального облучения в реакторах низкообогащенного урана.
Мифы и интересные факты
Часто еще в годы СССР бытовало мнение, что особо опасных преступников или «врагов народа» ссылают на урановые шахты, чтобы те своим скоротечным трудом искупили вину. И естественно, долго они там не задерживались из-за радиации.
На самом деле это не так. Никакой особой опасности в работе на такой добыче нет, природная руда мало радиоактивна, и человек, если его поместить безвылазно в шахту, погибнет скорее от недостатка солнца и свежего воздуха, чем лучевой болезни.
Тем не менее, условия труда у рабочих щадящие, всего 5 часов в день, и многие работают там целыми поколениями, развенчивая миф о страшной губительности такого производства.
А из обедненного урана, кстати, делают сердечники оружейных снарядов. Дело в том, что уран намного тяжелее и прочнее свинца, в результате чего такие поражающие элементы эффективнее, да и еще имеют свойство воспламеняться в результате разрушения, после механического воздействия на них.
Так что мы разобрались с тем, зачем нужен обогащенный уран, где он применяется и с какой целью.