Uraniumi përdoret si burim energjie në reaktorët bërthamorë dhe u përdor për të bërë bombën e parë atomike, e cila u hodh në Hiroshima në 1945. Uraniumi minohet si një mineral i quajtur pitchblende, dhe është i përbërë nga disa izotope me peshë atomike dhe disa nivele të ndryshme të radioaktivitetit. Për përdorim në reaksionet e ndarjes, numri i izotopeve 235U duhet të rritet në një nivel që është gati për copëtim në reaktor ose bombë. Ky proces quhet pasurimi i uraniumit, dhe ka disa mënyra për ta bërë atë.
Hapi
Metoda 1 nga 7: Procesi Bazë i Pasurimit
Hapi 1. Vendosni se për çfarë do të përdoret uraniumi
Shumica e uraniumit të minuar përmban vetëm rreth 0.7 përqind 235U, me shumicën e pjesës tjetër që është izotopi 238më e qëndrueshme U. Lloji i reagimit të ndarjes që dëshironi të bëni me uraniumin përcakton sa një rritje 235Ju duhet ta bëni këtë në mënyrë që uraniumi të përdoret në mënyrë efektive.
- Uraniumi i përdorur në shumicën e motorëve të energjisë bërthamore duhet të pasurohet në 3-5 përqind 235U. (Disa reaktorë bërthamorë, të tillë si reaktori CANDU në Kanada dhe reaktori Magnox në Mbretërinë e Bashkuar, janë krijuar për të përdorur uranium të pa pasuruar.)
- Në të kundërt, uraniumi, i cili përdoret për bombat atomike dhe kokat luftarake, duhet të pasurohet në 90 përqind 235U.
Hapi 2. Ktheni mineralin e uraniumit në gaz
Shumica e metodave aktualisht në dispozicion të pasurimit të uraniumit kërkojnë që minerali i uraniumit të shndërrohet në një gaz me temperaturë të ulët. Gazi fluor zakonisht pompohet në makinën e konvertimit të xeherorit; oksidi i uraniumit reagon me fluorin për të prodhuar heksafluorid uraniumi (UF6) Më pas gazi përpunohet për të ndarë dhe mbledhur izotopet 235U.
Hapi 3. Pasuroni uraniumin
Seksionet e mëvonshme të këtij artikulli përshkruajnë proceset e ndryshme në dispozicion për pasurimin e uraniumit. Nga të gjitha proceset, difuzioni i gazit dhe centrifugimi i gazit janë dy më të zakonshmet, por ndarja e izotopit lazer pritet të zëvendësojë të dy.
Hapi 4. Ndryshoni gazin UF6 ndaj dioksidit të uraniumit (UO)2).
Pasi të pasurohet, uraniumi duhet të shndërrohet në një formë të qëndrueshme të ngurtë për përdorim sipas dëshirës.
Dioksidi i uraniumit i përdorur si lëndë djegëse për reaktorët bërthamorë është bërë kokrra bërthamore qeramike të cilat mbështillen në tuba metalikë në mënyrë që të bëhen shufra deri në 4 m të larta
Metoda 2 nga 7: Procesi i Difuzionit të Gazit
Hapi 1. Pomponi gazin e gazit UF6 përmes tubit.
Hapi 2. Pomponi gazin përmes një filtri ose membrana poroze
Për shkak të izotopit 235U është më i lehtë se izotopi 238U, UF6 izotopet më të lehta do të shpërndahen nëpër membranë më shpejt sesa izotopet më të rënda.
Hapi 3. Përsëriteni procesin e difuzionit derisa të ketë mjaft 235U mblodh.
Përhapja e përsëritur quhet e shtresuar. Mund të marrë deri në 1.400 filtrim përmes një cipë poroze për të marrë mjaft 235U për të pasuruar mirë uraniumin.
Hapi 4. Kondensimi i gazit të gazit UF6 në formë të lëngshme.
Pasi gazi të jetë pasuruar mjaftueshëm, gazi kondensohet në një lëng, pastaj ruhet në një enë, ku ftohet dhe ngurtësohet për t'u transportuar dhe bërë kokrra karburanti.
Për shkak të sasisë së madhe të filtrimit të kërkuar, ky proces është energji intensiv kështu që ndalet. Në Shtetet e Bashkuara, mbetet vetëm një fabrikë e pasurimit të difuzionit të gazit, e vendosur në Paducah, Kentucky
Metoda 3 nga 7: Procesi i Centrifugimit të Gazit
Hapi 1. Instaloni një numër cilindrash rrotullues me shpejtësi të lartë
Ky cilindër është një centrifugë. Centrifuge është instaluar në seri ose paralele.
Hapi 2. Rrjedha e gazit UF6 në tjerrëse.
Centrifuge përdor nxitimin centripetal për të dhënë një gaz që përmban 238më e rëndë U në murin e cilindrit dhe gazin që përmban 235më e lehtë U në qendër të cilindrit.
Hapi 3. Nxirrni gazrat e ndara
Hapi 4. Ripërpunoni dy gazrat e ndarë në dy centrifuga të veçanta
Gaz i pasur 235U u dërgua në një centrifugë ku 235U është akoma më shumë i nxjerrë, ndërsa gazi përmban 235U -ja e reduktuar futet në një centrifugë tjetër për tu nxjerrë 235U. e mbetur Kjo lejon që centrifugimi të nxjerrë shumë më tepër 235U se mund të nxirret nga procesi i shpërndarjes së gazit.
Procesi i centrifugës së gazit u zhvillua për herë të parë në vitet 1940, por nuk u përdor në mënyrë të konsiderueshme deri në vitet 1960, kur aftësia e tij për të kryer procese të pasurimit të uraniumit me energji më të ulët u bë e rëndësishme. Aktualisht, fabrika e procesit të centrifugës së gazit në Shtetet e Bashkuara është në Eunice, New Mexico. Në të kundërt, Rusia aktualisht ka katër fabrika të këtij lloji, Japonia dhe Kina kanë nga dy secila, ndërsa Mbretëria e Bashkuar, Hollanda dhe Gjermania kanë nga një
Metoda 4 nga 7: Procesi i Ndarjes Aerodinamike
Hapi 1. Krijoni një seri cilindrash të ngushtë dhe të palëvizshëm
Hapi 2. Injektoni gaz UF me gaz6 në cilindër me shpejtësi të madhe.
Gazi hidhet në cilindër në një mënyrë që bën që gazi të rrotullohet si një ciklon, duke prodhuar kështu një lloj ndarjeje 235U dhe 238i njëjtë U si në procesin e centrifugës rrotulluese.
Një metodë e zhvilluar në Afrikën e Jugut është injektimi i gazit në cilindra krah për krah. Kjo metodë aktualisht është duke u testuar me izotope më të lehta siç janë ato që gjenden në silikon
Metoda 5 nga 7: Procesi i Difuzionit Termik të Lëngshëm
Hapi 1. Lëngëzoni gazin UF6 nen presion.
Hapi 2. Bëni një palë tuba koncentrati
Tubi duhet të jetë mjaft i lartë, sepse tubi më i gjatë lejon më shumë ndarje të izotopeve 235U dhe 238U.
Hapi 3. Vishni tubin me një shtresë uji
Kjo do të ftojë pjesën e jashtme të tubit.
Hapi 4. Pompë UF6 lëng midis tubave.
Hapi 5. Ngrohni tubin e brendshëm me avull
Nxehtësia do të shkaktojë rryma konvekcioni në UF6 i cili do të tërheqë izotopin 235U më i lehtë drejt tubit të brendshëm më të nxehtë dhe shtyn izotopin 238U më i rëndë drejt tubit të jashtëm më të ftohtë.
Ky proces u hulumtua në 1940 si pjesë e Projektit Manhattan, por u braktis në një fazë të hershme të zhvillimit kur u zhvilluan procese më efikase të shpërndarjes së gazit
Metoda 6 nga 7: Procesi i Ndarjes së Izotopit Elektromagnetik
Hapi 1. Jonizimi i gazit UF6.
Hapi 2. Kaloni gazin përmes një fushe të fortë magnetike
Hapi 3. Ndani izotopet e uraniumit të jonizuar bazuar në gjurmët e lëna pas kur kalojnë nëpër fushën magnetike
Jon 235U lë një gjurmë me një hark të ndryshëm nga joni 238U. Jonet mund të izolohen për të pasuruar uraniumin.
Kjo metodë u përdor për të përpunuar uraniumin për bombën atomike të hedhur në Hiroshima në 1945 dhe është gjithashtu metoda e pasurimit e përdorur nga Iraku në programin e tij të armëve bërthamore në 1992. Kjo metodë kërkon 10 herë më shumë energji sesa shpërndarja e gaztë, duke e bërë atë jopraktike për programin pasurimi në shkallë të gjerë
Metoda 7 nga 7: Procesi i Ndarjes së Izotopit Laser
Hapi 1. Vendosni lazerin në një ngjyrë të veçantë
Rrezja lazer duhet të jetë plotësisht e një gjatësi vale të veçantë (njëngjyrëshe). Kjo gjatësi vale do të synojë vetëm atomet 235U, dhe le atomin 238U nuk jeni të prekur.
Hapi 2. Ndriçoni një rreze lazer mbi uraniumin
Ndryshe nga proceset e tjera të pasurimit të uraniumit, nuk keni pse të përdorni gaz heksafluorid uraniumi, megjithëse shumica e proceseve lazer bëjnë. Ju gjithashtu mund të përdorni uranium dhe lidhjet e hekurit si burim uraniumi, i cili përdoret në procesin e ndarjes së izotopit me avull atomik (AVLIS).
Hapi 3. Nxjerrja e atomeve të uraniumit me elektrone të ngacmuara
Do të jetë atom 235U.
Këshilla
Disa vende ripërpunojnë karburantin bërthamor të shpenzuar për të rimarrë uraniumin dhe plutoniumin në të, të formuar gjatë procesit të ndarjes. Uraniumi i ripërpunuar duhet të hiqet nga izotopi 232U dhe 236U formohet gjatë ndarjes, dhe nëse pasurohet, duhet të pasurohet në një shkallë më të lartë se uraniumi "i freskët" sepse 236U thith neutronet duke penguar kështu procesin e ndarjes. Prandaj, uraniumi i ripërpunuar duhet të ruhet veçmas nga uraniumi i pasuruar rishtazi për herë të parë.
Paralajmërim
- Urani lëshon vetëm radioaktivitet të dobët; megjithatë, kur përpunohet në gaz UF6, bëhet një substancë kimike toksike e cila reagon me ujin për të formuar acid hidrofluorik gërryes. (Ky acid zakonisht quhet "acid gdhendës" sepse përdoret për të gdhendur xhamin.) Prandaj, impiantet e pasurimit të uraniumit kërkojnë të njëjtat masa mbrojtëse si bimët kimike që punojnë me fluor, të cilat përfshijnë mbajtjen larg të gazit UF.6 qëndroni nën presion të ulët shumicën e kohës dhe përdorni një nivel shtesë të kontrollit në zonat ku kërkohet presion i lartë.
- Uraniumi i ripërpunuar duhet të ruhet në mbyllje të trasha, sepse 232U në të zbërthehet në elementë që lëshojnë rrezatim të fortë gama.
- Uraniumi i pasuruar zakonisht mund të ripërpunohet vetëm një herë.
