Perché arricchire l'uranio: caratteristiche, descrizione della tecnologia e recensioni

Le armi nucleari, che ci piaccia o no, sono la realtà con cui l'umanità ha vissuto dalla metà del secolo scorso. Reattori nucleari, non importa quanto i critici dell'industria nucleare parlino, danno un contributo significativo ai sistemi energetici di diversi paesi. E lì, e vi è applicato materiale radioattivo. Questo è principalmente l'uranio, il 92 ° elemento della tavola periodica.

Varie fonti di notizie trasmettono regolarmente dalle loro pagine che uno stato ha iniziato ad arricchire l'uranio. Perché è così preoccupato per la comunità mondiale, cosa c'è di così terribile in questo e come sta accadendo questo arricchimento?

Cos'è l'uranio arricchito così terribilmente

L'uranio o il plutonio per uso militare è pericoloso nella sua forma pura per una semplice ragione: di essi, se esiste una certa base tecnica, è possibile realizzare un ordigno nucleare esplosivo.

La figura mostra uno schema della più semplice testata nucleare. Spazi 1 e 2 di combustibile nucleare sono dentro la shell. Ognuna di esse costituisce una delle parti dell'intera palla e pesa leggermente meno della massa critica del metallo usato nella bomba.

Quando una carica detonante di TNT viene fatta esplodere, i lingotti di uranio 1 e 2 sono uniti insieme, la loro massa totale sicuramente supera la massa critica per questo materiale, il che porta a una reazione nucleare a catena e, di conseguenza, esplosione atomica.

Sembrerebbe nulla di complicato, ma in realtà è, ovviamente, non così. Altrimenti, ci sarebbe un ordine di grandezza in più paesi del pianeta. Inoltre, il rischio che tecnologie così pericolose cadano nelle mani di gruppi terroristici sufficientemente potenti e sviluppati aumenterebbe notevolmente.

Il trucco è che solo le ricche potenze con un'infrastruttura scientifica sviluppata sono in grado di arricchire l'uranio, anche con l'attuale sviluppo della tecnologia. Ancora più difficile, senza il quale il dispositivo atomico non funzionerà, è quello di separare gli isotopi 235 e 238 dell'uranio.

Miniere di uranio: verità e finzione

Nell'URSS, a livello filisteo, si ipotizzò che i criminali condannati a morte lavorassero nelle miniere di uranio, riscattando così la loro colpevolezza davanti al partito e al popolo sovietico. Questo, ovviamente, non è vero.

L'estrazione di uranio è un'industria high-tech dell'industria mineraria, e sarebbe improbabile per qualcuno che avrebbe intimidito assassini con briganti per lavorare con attrezzature complesse e molto costose. Inoltre, le voci secondo cui i minatori di minatori di uranio sono obbligati a indossare una maschera antigas e biancheria intima di piombo non sono altro che un mito.

L'uranio viene estratto in miniere a volte fino a un chilometro di profondità. Le maggiori riserve di questo elemento si trovano in Canada, Russia, Kazakistan e Australia. In Russia, una media di circa un chilogrammo e mezzo di uranio viene prodotta da una tonnellata di minerale. Questo non è l'indicatore più grande. In alcune miniere europee, questa cifra raggiunge 22 kg per tonnellata.

Lo sfondo delle radiazioni nella miniera è all'incirca uguale al confine della stratosfera, dove vengono rattoppati gli aerei passeggeri civili.

Minerale di uranio

Arricchire l'uranio inizia subito dopo l'estrazione, direttamente vicino alla miniera. Oltre al metallo, come qualsiasi altro minerale, l'uranio contiene roccia residua. Lo stadio iniziale dell'arricchimento si riduce a selezionare i ciottoli sollevati dalla miniera: ricchi di uranio e poveri. Letteralmente, ogni pezzo viene pesato, misurato da automi e, a seconda delle proprietà, viene inviato a un particolare flusso.

Poi entra in gioco un mulino che macina il minerale ricco di uranio in polvere fine. Tuttavia, questo non è l'uranio, ma solo il suo ossido. Ottenere un metallo puro è la catena più complicata di reazioni e trasformazioni chimiche.

Tuttavia, non è sufficiente selezionare il metallo puro dai composti chimici originali. Di tutto l'uranio contenuto in natura, il 99% è occupato dall'isotopo 238, meno dell'uno per cento rimane al 235 ° fratello. La loro separazione è il compito più difficile che non può essere risolto da nessun paese.

Metodo di arricchimento della diffusione del gas

Questo è il primo metodo con cui hanno iniziato ad arricchire l'uranio. È ancora usato negli Stati Uniti e in Francia. Basato su una differenza nella densità di 235 e 238 isotopi. Il gas di uranio estratto dall'ossido viene pompato nella camera separata da una membrana ad alta pressione. Gli atomi dell'isotopo 235 sono più leggeri, quindi, dalla porzione di calore ricevuta, si muovono più velocemente degli atomi "lenti" di 238 uranio, rispettivamente, battendo più intensamente sulla membrana. Secondo le leggi della teoria della probabilità è più probabile che piaccia uno dei micropori e si trovi dall'altra parte della membrana stessa.

L'efficacia di questo metodo è piccola, perché la differenza tra gli isotopi è molto, molto piccola. Ma come rendere l'uranio arricchito adatto all'uso? La risposta sta usando questo metodo molte e molte volte. Per ottenere l'uranio adatto alla produzione di combustibile dal reattore di una centrale elettrica, il sistema di pulizia a diffusione di gas viene ripetuto diverse centinaia di volte.

Le opinioni degli esperti su questo metodo sono ambigue. Da un lato, il metodo di separazione del gas di separazione è il primo a fornire agli Stati Uniti l'uranio di alta qualità, che li ha resi temporaneamente leader nella sfera militare. D'altro canto, si ritiene che la diffusione del gas produca meno rifiuti. L'unica cosa che porta in questo caso è l'alto prezzo del prodotto finale.

Metodo centrifugo

Questo è lo sviluppo degli ingegneri sovietici. Al momento, a parte la Russia, ci sono un certo numero di paesi che arricchiscono l'uranio con il metodo scoperto nell'URSS. Questi sono Brasile, Gran Bretagna, Germania, Giappone e alcuni altri stati. Il metodo è simile alla tecnologia di diffusione del gas in quanto utilizza una differenza di massa di 235 e 238 isotopi.

Il gas di uranio viene ruotato nella centrifuga a 1500 giri al secondo. A causa della diversa densità, le forze centrifughe di diverse dimensioni agiscono sugli isotopi. L'uranio 238, come uno più pesante, si accumula sulle pareti della centrifuga, mentre il 235 ° isotopo viene raccolto più vicino al centro. Una miscela di gas viene pompata nella parte superiore del cilindro. Avendo viaggiato sul fondo della centrifuga, gli isotopi hanno il tempo di separarsi parzialmente e sono selezionati separatamente.

Nonostante il metodo non dia una separazione isotopica al 100% e per raggiungere il grado di arricchimento richiesto deve essere usato molte volte, economicamente è molto più efficiente della diffusione del gas. Pertanto, l'uranio arricchito in Russia secondo la tecnologia di utilizzo delle centrifughe è circa 3 volte più economico di quello ottenuto sulle membrane americane.

Uso di uranio arricchito

Perché tutto questo complesso e costoso nastro rosso con la pulizia, il rilascio di metallo dagli ossidi, la separazione degli isotopi? Una rondella di uranio arricchito 235, da quelle utilizzate nell'energia atomica (da tali barre "pillole" sono usate - barre di combustibile), del peso di circa 7 grammi sostituisce circa tre barili di benzina da 200 litri o circa una tonnellata di carbone.

A seconda della purezza e del rapporto tra 235 e 238 isotopi, l'uranio arricchito e impoverito viene utilizzato in modi diversi.

L'isotopo 235 è un combustibile che consuma più energia. L'uranio arricchito viene considerato quando il contenuto dell'isotopo 235 è superiore al 20%. Questa è la base delle armi nucleari.

Anche la materia prima arricchita di energia ricca viene utilizzata come combustibile per i reattori nucleari nei sottomarini e sui veicoli spaziali a causa della massa e delle dimensioni limitate.

L'uranio impoverito, contenente principalmente 238 isotopi, è combustibile per reattori nucleari stazionari civili. I reattori a base di uranio naturale sono considerati meno esplosivi.

A proposito, secondo i calcoli degli economisti russi, pur mantenendo l'attuale tasso di produzione di 92 elementi della tavola periodica, entro il 2030 le sue riserve in miniere esplorate in tutto il mondo inizieranno a diminuire. Questo è il motivo per cui gli scienziati guardano con speranza fusione termonucleare come fonte di energia economica ed economica in futuro.