Уран, разделение изотопов

Другая трудность заключалась в том, что не каждый атом урана, поглотивший нейтрон, претерпевает ядерное расщепление. Ядерному расщеплению подвергается довольно редкий изотоп — уран-235. Поэтому необходимо было разработать способы отделения и накопления данного изотопа. Это была беспрецедентная задача разделение изотопов в таких больших масштабах никогда ранее не проводилось. Исследования показали, что в этих целях можно использовать гексафторид урана, поэтому одновременно требовалось отрабатывать методику работы с соединениями фтора. После открытия плутония, который, как выяснилось, также подвергается ядерному расщеплению, было налажено производство его в больших количествах. [c.178]

Разделение урана, нептуния и плутония основано на различии их химических свойств и значительно легче осуществляется, чем разделение изотопов урана. Поэтому роль плутония в ядерной технике неуклонно возрастает. Металлический плутоний, как уран и нептуний, получают путем восстановления РиР., или РиР барием, кальцием или литием при высокой температуре. [c.443]

Разделение - и и Разделение изотопов урана. Природный уран— - и методом газовой это смесь изотопов 92и и Так как захват нейт- [c.30]

Методы разделения изотопов урана различаются по степени селективности. Высокая селективность не всегда приводит к лучшим экономическим показателям. Соотношение капитальных вложений и энергетических затрат может сделать предпочтительными процессы с малой селективностью. Если селективность мала, требуемая концентрация конечного продукта мол<ет быть достигнута путем последовательного обогащения в установках, состоящих из большого числа ступеней. Невысокий эффект разделения в одной ступени и низкое содержание изотопа в природном уране [c.4]

Химический обмен в применении к разделению изотопов многих элементов, включая уран, исследуется уже довольно долго, В то время как этот метод был с успехом применен для разделения легких элементов, эффективность разделения урана оказалась слишком малой для практических целей. Однако (1977 г.) французский Комиссариат по атомной энергии (КАЭ) объявил о разработке перспективного способа разделения изотопов урана, основанного на химическом обмене. Изменение взглядов в этом вопросе связано с обнаружением реакции, дающей почти вдвое больший элементарный коэффициент обогащения по сравнению с ранее опубликованными данными [1.11]. [c.14]

В течение 70-х годов появились многочисленные предложения применить для разделения изотопов урана новую технологию, которая базируется на использовании лазерного излучения. В результате лазерного воздействия на молекулы, содержащие уран или свободные атомы урана, происходят различные химические или физические превращения, которые и лежат в основе разделения изотопов этого элемента. Для новой технологии характерно разнообразие схем и подходов. В предлагаемой главе приведен обзор основных методов разделения изотопов с помощью лазеров, проведено обсуждение физических процессов, лежащих в их основе, предполагаемых технологических режимов и сформулированы основные требования к лазерам, используемым для разделения изотопов. В главе приведены также некоторые соображения [c.254]

Стимулом для применения жидкостной экстракции в процессах разделения металлов в крупном масштабе первоначально послужили потребности атомной промышленности. По-видимому, впервые экстракцию использовали для очистки урана (уранил-иитрат экстрагировали эфиром) перед разделением изотопов на ранней стадии развития атомной техники. [c.655]

Другой путь, описанный в литературе, заключается в переработке урана в плутоний с последующим делением плутония. Хотя по химическим свойствам плутоний оказался близким к урану, но все же их разделение значительно легче, чем разделение изотопов урана. Впрочем, процесс получения плутония тоже представляет большие трудности. [c.424]

Мы уже знаем, что соединение фтора — флюорит широко применялось и применяется в металлургии. Кроме того, соединения фтора идут на производство фторопластов, фреонов. Он входит в состав некоторых лекарственных препаратов, например 5-фторурацила, фторэтана. Соединения фтора — NFз, ОКг и др. обладают высокими окислительными свойствами, их используют в ракетном топливе. Фтор применяют еще и для разделения изотопов урана с целью выделить уран-235. Для этого получают гексафторид урана и пропускают его через специальную пористую перегородку. Этот способ разделения изотопов урана был предложен в 1942 г. американскими учеными при создании атомного реактора, где уран-235 был необходим как радиоактивное топливо. [c.188]

Введение. Разделение изотопов урана является основой ядерного топливного цикла. В природном уране содержится 0,71% изотопа Для [c.474]

Первый способ паллиатив растворяли ядерно-чистые отходы обогаш,енного металлического урана (например, оружейный уран из списанных боеголовок или иные отходы, содержащие высокую концентрацию 11-235), вводили их в подлежащий переработке реэкстракт урана до нужной кондиции по содержанию 11-235 этот способ можно применять при наличии указанных выше отходов и при условии, что эти отходы нельзя использовать в каких-то других технологических схемах с меньшими потерями работы разделения изотопов урана. [c.196]

Независимо от выбранной технологии разделения изотопов урана, на разделительных урановых заводах остается проблема переработки больших запасов отвального UFe, полученного за прошедшие десятилетия. Запасы этого продукта в мире исчисляются миллионами тонн (см. главы 10, 11) 67,6 % его составляет уран, 32,4 % — фтор. Для конверсии этого сырья, регенерации фтора и производства отвального урана рационально использовать один из вариантов плазменной технологии, представленных в главах 10, 11. [c.735]

Центральными вопросами такого учебника являются методы получения материалов, используемых в ядерной технике, но не находивших ранее широкого применения в других областях (уран, торий, цирконий, бериллий, дейтерий, уран-235), а также методы переработки облученных материалов. Изложение соответствующих технологических процессов сопровождается кратким описанием применяемой аппаратуры. При этом авторы особое внимание уделяют вопросу применения экстракции в химической технологии материалов для ядерной энергетики, а также разделению изотопов как технологическим процессам, которые приобрели промышленное значение в связи с использованием ядер ной энергии. [c.3]

Для работы энергетических ядерных реакторов требуется ряд материалов, которые только недавно приобрели промышленное значение, это главным образом уран, торий, бериллий, цирконий и тяжелая вода. Получение и переработка этих и других материалов потребовали использования ряда новых химико-технологических процессов, включая разделение изотопов, разделение металлов путем экстракции растворителями, разделение и очистку в больших масштабах высокорадиоактивных материалов. [c.5]

В Соединенных Штатах нет энергетических реакторов, работающих на природном уране. В энергетических реакторах на тепловых нейтронах в США замедлителем является тяжелая вода или графит, а теплоносителем — тяжелая вода или натрий. Такие реакторы требуют в качестве топливного сырья уран, содержащий 1% и . Простейший способ использования горючего для такого реактора представлен на схеме II. Кроме завода, производящего ядерное топливо, требуется завод для разделения изотопов, выпускающий уран с 1%-ным содержанием и . Содержание [c.13]

На рис. 3. 18 количество природного урана, отпускаемого на завод по разделению изотопов, дано в предположении, что обедненный уран содержит 0,0036 атомов Скорость движения [c.119]

Этот метод был впервые применен в 1932 г. для разделения изотопов неона. В настояшее время он широко применяется для разделения изотопов урана 235 и 238 ( 1,-2= 1,0043) уран предварительно превращают в газообразный гексафторид урана, сублимирующий при 56 °С. [c.282]

Шестифтористый уран легко возгоняется. На этом основан один из способов разделения изотопов урана — фракционированная разгонка иРб. [c.669]

При действии на уран избытка Рг образуется гексафторид иРб—бесцветное, легко возгоняющееся кристаллическое вещество (давление его пара достигает 101 кПа при 56,5 °С). Это единственное соединение урана, существующее в газообразном состоянии при низкой температуре, что имеет большое практическое значение, поскольку необходимое для получения атомной энергии разделение изотопов и осуществляют с помощью различных процессов, протекающих в газовой фазе. При растворении в воде ирб гидролизуется, образуя иОгр2 и НР. Тетрафторид ир4 получают действием НР на иОз- С хлором уран образует [c.609]

Если лазер настраивается на поглощение F l (A = 605,4 нм), то получаемый дихлорэтен будет обогащен по хлору С1 примерно в 20 раз по сравнению с природным содержанием изотопа. Основным стимулом для разработки методов лазерного разделения изотопов послужила потребность в уране для [c.287]

Казалось бы, даже один акт деления в массе урана, сопровождающийся выделением нейтронов, должен привести к цепной реакции. Однако на самом деле на протекание цепной реакции оказывает влияние еще ряд факторов. Природный уран состоит в основном из смеси двух изотопов — и235 238 Содержание первого в природной смеси составляет 0,712%, второго —99,28%. Уран-235 делится под воздействием нейтронов с малой энергией (тепловых нейтронов), в то время как претерпевает деление при облучении быстрыми нейтронами. Кроме того, 13 захватывает выделяющиеся прй делении и нейтроны, превращаясь в и (о дальнейших превращениях и см. ниже — в разделе о трансурановых элементах). При этом происходит реакция и (п, 7) и . Эти обстоятельства приводят к тому, что в природном уране возникшая цепная реакция быстро затухает. Незатухающую цепную реакцию можно осуществить двумя путями. Первый из них заключается в разделении изотопов урана. В массе и , свободного от примеси тяжелого изотопа, цепная реакция проходит, не прерываясь. В чистом и убыль нейтронов происходит лишь за счет вылета нейтронов за пределы данного куска металла. Однако, если масса этого куска становится больше определенного значения, или, как говорят, превышает критическую массу, то цепная реакция быстро распространяется по всей массе урана. Поскольку в каждый момент довольно значительное число ядер и претерпевает спонтанный распад, сопровождающийся вылетом нейтронов, то, очевидно, что достаточно массе урана-235 превысить критическое значение, как неизбежно возникает взрыв. [c.88]

Получение. Технология У. тесно связана с урановым топливным циклом (см. Ядерный топливный цикл) и состоит из четырех составных частей, отличающихся изотопным составом перерабатываемых в-в и целями переработки. Производят соед. У. с прир. соотношением изотопов (цель - концентрирование и очистка, подготовка к рщделению изотопов или произ-ву Ри) соед., обогащенные изотопом 1) (цель -произ-во твэлов ядерных энергетич. установок в виде диоксида или сплавов У., а также ядерного оружия) соед., обедненные изотопом (цель - безопасное хранение, применение вне энергетики) соед., полученные из облученного ядерного горючего (т. наз. радиохим. произ-во, цель - отделение от Ри и Np, очистка от продуктов деления, подготовка к разделению изотопов и повторному изготовлению твэлов). Кроме того, создаются основы технологии У. применительно к уран-ториевому ядерному топливному циклу (высокотемпературные газовые ядерные реакторы с топливом из ТЬ и в виде смешанных диоксидов или карбидов) и к уран-плутониевое циклу (реакторы на быстрых нейтронах с топливом из Ри и 1) в виде смешанных диоксидов). [c.42]

В тепловыделяющих элементах (твэлах) атомных реакторов используют иОз- Уран обогащается изотопом с помощью термодиффузии, центробежными и другими методами, основанными на разности атомных масс изотопов. Для разделения обычно используют газообразный гексафторид природного урана 11Гв, содержащий природную смесь изотопов (99,3%) и (0,7%). [c.193]

Дальнейшую очистку урана производят экстракцией уранилнитрата трибутилфосфатом, разбавленным керосином (при выделении урана из экстракта азотной кислотой). Для повышения эффективности ступени керосин можно заменять менее вязкими углеводородами, например гексаном. На некоторых заводах применяют экстракцию этиловым эфиром или метилизобутилкето-ном при добавлении нитрата аммония в качестве высаливающего средства. Реэкстракцию осуществляют водой. В результате получают уран высокой степени чистоты, который затем перерабатывают на металл или в случае необходимости разделения изотопов — на гексафторид. [c.656]

Соединения урана. Для урана характерны степени окисления (+1У) и (-ЬVI). Фторид урана(У1) иРв —белое вещество, сублимирующее при 53 °С, используется для разделения изотопов урана. Соли уранила содержат катиои уранила иО . Нитрат уранила иОа (ЫОа) г — ярко-желтые кристаллы, флюоресцирующие зеленым светом, легко растворимые в воде. Соли ураиа(1У) окрашены в зеленый цвет. [c.409]

Основные научные работы посвящены исследованию редкоземельных элементов. Разработал (1940-е — начало 1950-х) способ выделения индивидуальных редкоземельных элементов с помощью ионообменной хроматографии. Благодаря этому способу редкоземельные элементы стали сравнительно доступными и дешевыми материалами, Совместно с Льюисом разработал (1933) методы получения тяжелой воды. Изучал энергетические уровни ионов редкоземельных элементов. Во время второй мировой войны руководил работами по получению урана высокой степени чистоты. Предложил использовать кальций и позднее магний для восстановле1шя четырехфтористого урана в металлический уран. Разработал промышленный процесс производства высокочистого металлического торил, а также церия и иттрия. Использовал ионообменную хроматографию для разделения изотопов а,зота (получил 200 г азота-15 со степенью чистоты 99,8%). [332J [c.474]

Введение. Среди различных способов лазерного разделения изотопов (см. раздел 8.1) метод, основанный на изотопически-селективной многофотонной диссоциации молекул ИК лазерным излучением (ИК МФД), является одним из наиболее перспективных и разработанных. С момента обнаружения эффекта изотопической селективности ИК МФД в 1974 г. [1] проведено большое число исследований (см., например, [2-5]) как самого эффекта, так и возможности создания на его основе новой технологии разделения изотопов. Эти исследования выполнены для многих изотопов, начиная с лёгких (водород, дейтерий) и кончая тяжёлыми (осмий, уран), содержащихся в самых различных молекулах. В табл. 8.3.1 отражены некоторые из полученных результатов. Здесь приведены изотопы и соединения, с которыми проводились эксперименты, а также достигнутые значения параметров селективности. [c.445]

Принципиальные основы MLIS урана. Лазерно-молекулярное разделение изотопов урана основано на изотонически селективном возбуждении колебательных состояний уран содержащих молекул (преимущественном возбуждении молекул с целевым изотопом) и последующей многофотонной диссоциацией возбуждённых молекул лазерным излучением. Продукты диссоциации, обогащённые целевым изотопом, конденсируются и осаждаются на коллекторе. Монохроматичность, когерентность, узкополосность лазерного излучения обусловливают резонансный характер поглощения излучения молекулами, высокую эффективность его использования и дают возможность селективно воздействовать на молекулы определённого изотопного состава. Свойственные лазерному излучению чрезвычайно высокие плотности мощности вполне достаточны для поглощения одной молекулой нескольких десятков квантов (многофотонное поглощение) до её спонтанной или индуцированной [c.475]

Уже отмечалось, что во многих атомных реакторах необходимо или желательно применять обогащенное горючее, в котором содержание выше, чем в естественном уране (0,72%), Но различия в свойствах изотопов элемента настолько незначительны, что разделение их представляет собой длительный и дорогостоящий процесс, и до 1942 г, даже не делалось попыток осуществить его в большом масштабе. Лишь в 1942 г, начали проводиться крупномасштабные работы по разделению изотопов. Крупномасштабным методом разделения изотопов урана с целью обогащения его по изотопу является газодиффузионный процесс, описанный в разделе 13.2, Но до того как попасть на газодиффузионный завод, уран должен быть переведен в очень реакционноспособное соединение — гексафторид урана UFe, Для этого потребовалось производство чрезвычайно коррозионноспособного газообразного фтора в масштабах, больших, чем когда-либо до начала выполнения программы по атомной энергии. Определенные успехи в технологии производства и использования фтора и его соединений были достигнуты в связи с удовлетворением потребностей газодиффузионных заводов. Обогащенный гексафторид урана, полученный на газодиффузионном [c.21]

Значение разделения изотопов для атомной технологии совершенно очевидно. Разделение изотопов делящегося под действием медленных нейтронов, и №38 содержание которого в природном уране гораздо больше, осуществляется на мощных заводах. Исключительная замедляющая способность тяжелой воды является причиной того, что крупномасштабное производство ее — неотъемлемая часть программы по атомной энергии. В связи с тем что другие реакторные материалы теплоносители, разбавители горючего и конструкционные материалы — не должны содержать изотопов, имеющи.к большое сечение поглощения нейтронов, применение их в реакторах требует разделения изотопов. Например, ТЬ (N 503)4 может применяться в зоне воспроизводства гомогенного реактора-размно.жителя, —весьма полезный жидкометаллический теплоноситель, а — ценный компонент горючего на основе расплавленных солей. Для целей атомной энергетики было выделено много килограммов изотопа В °, хорош о поглощающего нейтроны. Эффективность поглотителей и детекторов нейтронов, основанных на реакции В п, а)Ь1 гораздо выше в случае применения бора, высокообогащенного по изотопу В , чем при использовании природной смеси, содержащей 19,8% В . Кроме того, в различных методах ядерных исследований (бомбардировка в циклотроне, измерение ядерных свойств и т. д.) требуются небольшие количества отдельных изотопов. Разделенные стабильные изотопы при.меняются как меченые атомы, особенно в тех случаях, когда радиоактивные изотопы [c.334]

Ближайший продукт распада U-232 — Th-228 — имеет период полураспада 1,9 лет. Это много больше, чем периоды полураспада всех оставшихся дочерних продуктов, которые исчисляются днями, часами, минутами и т. д. Из-за высокой активности последних существуют более жесткие нормы на U-232, чем на U-234, U-235, U-238. Один из дочерних продуктов распада U-232 Т1-208 дает проникающее 7-излучение с энергией 2,6 МэВ, что является дополнительным осложняющим радиологическим фактором. По этой причине при максимальном накоплении данного дочернего продукта 7-активность регенерированного урана более чем на два порядка превышает 7-активность природного урана. Содержание изотопа U-234 в необлу-ченном уране составляет 0,005 % он концентрируется при разделении изотопов. Типичная концентрация U-234 в облученном уране составляет 0,02%, достигая 0,13% после операции разделения изотопов. Следствием этого накопления является двух-трехкратное возрастание а-активности, что также требует увеличения мер предосторожности при работе с регенерированным ураном. [c.222]

Поскольку моя научно-исследовательская работа касалась химикометаллургических производств для получения чистых соединений урана (включая производство гексафторида урана), предшествующих разделительному производству, и химико-металлургических заводов конверсии обогащенного и отвального по нуклиду U-235 гексафторида урана, мне приходилось соприкасаться с технологией разделения изотопов урана и в производственной, и в научной деятельности. Так, я лично участвовал в разработке плазменных технологий разделения изотопов урана в дальнейшем эта же группа участвовала в разработке одной из лазерных технологий разделения изотопов урана (метод MLIS). Во время моей работы консультантом КАЭ ЮАР я контактировал с физиками ЮАР, которые далеко, по моему мнению, продвинулись в разработке метода MLIS. Притягательность разработки этого метода именно в ЮАР объясняется тем, что там производят очень дешевый уран — побочный продукт производства золота внедрение там же лазерной технологии разделения изотопов способствовало бы производству самого дешевого в мире обогащенного по изотопу U-235 урана. [c.466]

Процесс разделения изотопов характеризуется параметром, называемым работой разделения, единица измерения которого (ЕРР) имеет размерность массы (кг или т). Работа разделения — относительно сложная функция шести переменных массы исходного сырья (А) масс обогагценного (Р) и обедненного (R) продуктов относительных содержаний полезного изотопа (па, пр, tir). Расчеты показывают (рис. 9.3), что для получения 1 кг урана с обогагцением 3% по U-235 (нри уровне обеднения 0,2 % U-235) потребуются 5,48 кг природного урана и работа разделения 4,31 кг ЕРР. Для получения 1 кг урана с обогаш ением 90 % U-235 (оружейный уран) необходимо 172 кг сырья и 234 кг ЕРР. [c.470]

Большинство экспериментов по получению потоков уран-фторной плазмы проводили, имея практическую задачу — безреагентное восстановление урана из гексафторида урана и регенерация фтора, затраченного в свое время для синтеза UFg. Однако часть этих экспериментов имела целью установить состав уран-фторной плазмы в зависимости от температуры для решения практических задач создания транспортного ядерного реактора на гексафториде урана. Часть экспериментов проведена для решения другой практической задачи — выяснения технической возможности осугцествить разделение изотопов урана в плазменном состоянии нри использовании в качестве сырья UFq. в данном случае речь шла об устойчивости молекул UFg в электроразрядной плазме низкого давления, когда температура нейтральных частиц может быть сравнительно мала (< 1000 К), но температура электронов может превышать кинетическую температуру атомов и молекул. Ниже приведены практические результаты поведения гексафторида урана в плазме тлеюш,его разряда на постоянном токе, в радиочастотном безэлектродном и в микроволновом разрядах. [c.499]

Все современные приложения ядерной техники и технологии, связанные с применением урана, так или иначе основаны на применении изотопа и-235, который содержится в природном уране в количестве 0,7204%. В то же время содержание изотопа 11-238 составляет 99,2739%, поэтому основная часть урана, извлеченная к настоягцему времени из урансодержащих руд, находится на отвальных полях заводов по разделению изотопов урана в виде отвального (или условно отвального) гексафторида урана. [c.549]

Экстракционная технология переработки облученного ядерного топлива и последующей регенерации урана заканчивается получением плава гексагидрата нитрата уранила при внедрении плазменной технологии (см. главы 4, 5) процесс заканчивается получением UaOg (или UO2 при использовании растворимого восстановителя), который, в зависимости от технологии разделения изотопов урана, направляют или на карботермическое восстановление урана (если уран будут обогащать по изотопу U-235 по технологии AVLIS), или на производство гексафторида урана (если уран обогащают по диффузионной, центробежной технологиям или по технологии MLIS). Во втором случае обогащенный по изотопу U-235 гексафторид урана направляют на производство оксидов урана по плазменной технологии (см. главы 11 и 12). [c.735]

Шестифтористый уран легко вовгоняется. На этом основан один нз способбв разделения изотопов урана — фракционированная разгонка иРе- [c.479]

До открытия Ханом и Штрассмаиом в 1939 г. ядерного деления уран использовали только для окрашивания стекол и керамики. Главной целью переработки его руд было получение радия для его использования в терапии рака. Изотоп ззи (природное содержание 0,72%) был впервые использован как ядерное топливо. В ядерных реакторах с тяжелой водой D2O в качестве замедлителя можно использовать природный уран, но в большинстве реакторов и для изготовления ядерного оружия применяют обогащенный уран. Для разделения изотопов в широких масштабах применяют метод газовой диффузии для UFe, но более экономичным является разделение при помощи газовых центрифуг. [c.542]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология