През последните няколко години темата за ядрената енергетика става все по-актуална. За производството на атомна енергия е обичайно да се използва материал като уран. Той е химичен елементпринадлежащи към семейството на актинидите.

Химическата активност на този елемент определя факта, че той не се съдържа в свободна форма. За производството му се използват минерални образувания, наречени уранови руди. Те концентрират такова количество гориво, което ни позволява да считаме извличането на този химичен елемент за икономически рационално и изгодно. В момента в недрата на нашата планета съдържанието на този метал надвишава запасите от злато в 1000 пъти(см. ). Като цяло отлаганията на този химичен елемент в почвата, водата и скалите се оценяват на повече от 5 милиона тона.

В свободно състояние уранът е сиво-бял метал, който се характеризира с 3 алотропни модификации: ромбични кристални, тетрагонални и обемно центрирани кубични решетки. Точката на кипене на този химичен елемент е 4200°C.

Уранът е химически активен материал. Във въздуха този елемент бавно се окислява, лесно се разтваря в киселини, реагира с вода, но не взаимодейства с алкали.

Урановите руди в Русия обикновено се класифицират според различни функции. Най-често те се различават по отношение на образованието. Да, има ендогенни, екзогенни и метаморфогенни руди. В първия случай те са минерални образувания, образувани под въздействието на високи температури, влажност и пегматитни стопилки. Екзогенни уранови минерални образувания се срещат в повърхностни условия. Те могат да се образуват директно на повърхността на земята. Това се дължи на циркулацията на подземните води и натрупването на валежи. Метаморфогенните минерални образувания се появяват в резултат на преразпределението на първоначално разположения уран.

Според нивото на съдържание на уран тези природни образувания могат да бъдат:

• супербогат (над 0,3%);
• богати (от 0,1 до 0,3%);
• обикновени (от 0,05 до 0,1%);
• лошо (от 0,03 до 0,05%);
• задбалансови (от 0,01 до 0,03%).

Съвременни приложения на урана

Днес уранът се използва най-често като гориво за ракетни двигатели и ядрени реактори. Като се имат предвид свойствата на този материал, той също е предназначен да увеличи мощността на ядрено оръжие. Този химичен елемент е намерил своето приложение и в живописта. Той се използва активно като жълти, зелени, кафяви и черни пигменти. Уранът се използва и за направата на сърцевини за бронебойни снаряди.

Добив на уранова руда в Русия: какво е необходимо за това?

Добивът на радиоактивни руди се извършва по три основни технологии. Ако находищата на руда са концентрирани възможно най-близо до повърхността на земята, тогава е обичайно да се използва отворена технология за тяхното извличане. Той включва използването на булдозери и багери, които копаят големи дупки и товарят получените минерали в самосвали. След това отива в преработвателния комплекс.

При дълбоко поява на това минерално образувание е обичайно да се използва подземна минна технология, която предвижда създаването на мина с дълбочина до 2 километра. Третата технология се различава значително от предишните. Извличането на място за разработване на уранови находища включва пробиване на кладенци, през които сярна киселина се изпомпва в находищата. След това се пробива друг кладенец, който е необходим за изпомпване на получения разтвор на повърхността на земята. След това преминава през процес на сорбция, който позволява събирането на соли на този метал върху специална смола. Краен етап SPV технология - циклична обработка на смола със сярна киселина. Благодарение на тази технология концентрацията на този метал става максимална.

Залежи на уранови руди в Русия

Русия се смята за един от световните лидери в добива на уранови руди. През последните няколко десетилетия Русия неизменно е в топ 7 на водещите страни по този показател.

Най-големите находища на тези природни минерални образувания са:

Най-големите залежи за добив на уран в света - водещи страни

Австралия се счита за световен лидер в добива на уран. Повече от 30% от всички световни резерви са концентрирани в това състояние. Най-големите австралийски находища са Olympic Dam, Beaverley, Ranger и Honeymoon.

Основният конкурент на Австралия е Казахстан, който съдържа почти 12% от световните запаси от гориво. Канада и Южна Африка съдържат по 11% от световните запаси на уран, Намибия - 8%, Бразилия - 7%. Русия затваря седемте с 5%. Класацията включва също държави като Намибия, Украйна и Китай.

Най-големите находища на уран в света са:

Запаси и обеми на производство на уранова руда в Русия

Проучените запаси от уран у нас се оценяват на над 400 000 тона. В същото време индикаторът за прогнозирани ресурси е повече от 830 хиляди тона. Към 2017 г. в Русия работят 16 находища на уран. Освен това 15 от тях са съсредоточени в Забайкалия. Стрелцовското рудно поле се счита за основното находище на уранова руда. В повечето местни находища добивът се извършва по минния метод.

• Уран е открит през 18 век. През 1789 г. немският учен Мартин Клапрот успява да произведе металоподобен уран от руда. Интересното е, че този учен е и откривател на титан и цирконий.
• Съединенията на урана се използват активно в областта на фотографията. Този елемент се използва за оцветяване на позитиви и подобряване на негативи.
• Основната разлика между урана и другите химични елементи е естествената радиоактивност. Атомите на урана са склонни да се променят независимо с течение на времето. В същото време те излъчват невидими за човешкото око лъчи. Тези лъчи са разделени на 3 вида - гама, бета, алфа лъчение (виж).

Обедненият уран е смес от уранови изотопи и се състои главно от уран-238. Общоприето е, че уранът е обеднен, когато фракцията на уран-235 е по-малка от 0,711% от теглото, което създава радиация. В същото време, като правило, обеднен уран с дял под 0,3% се използва за военни цели.

Радиоактивен ли е обедненият уран?

За да разберете това, достатъчно е да проучите процеса на появата му. Обедненият уран се произвежда по време на обогатяването на уран за атомни електроцентрали или военни цели. За целта естественият уран се обогатява с изотопа уран-235. В резултат на това по-голямата част от радиоактивните изотопи (234 и 235) се извличат по време на процеса на обогатяване и остават с обогатен уран, докато обедненият уран остава страничен продукт. В резултат на това радиоактивността на обеднения уран е приблизително 1,7 пъти по-малка от самата уранова руда.

Кога е получен първият обеднен уран?

През 1940 г. учените в САЩ и СССР, в началото на програмата за ядрени оръжия, в процеса на обогатяване на уран, получиха страничен продукт - по-късно наречен по аналогия - обеднен уран. В онези години се смяташе за абсолютно безполезен отпадък и по правило се погребваше.

Как се съхранява обедненият уран?

95% от обеднения уран се съхранява под формата на твърд монолит от уранов флуорид на открито в специални затворени метални контейнери, без достъп на кислород. В САЩ през 2005 г. са складирани 57 122 резервоара, което е почти 700 000 тона обеднен уран.

Къде се използва обеднен уран?

Използването на обеднен уран стана популярно поради много високата му плътност (19,1 g/cm³) и голямото напречно сечение на улавяне на неутрони. Следователно уранът е намерил приложение в следните области:

• В авиацията и корабостроенето - като противотежести на самолети, ракетни степени, в киловете на платноходки;
• В медицината - защита при лъчетерапия (), съставна част на денталния порцелан - за блясък;
• В ядрената енергетика той е неразделна част МОКС гориво, защита срещу радиоактивни материали;
• В промишлеността и радиографията, защита срещу радиоактивни материали. До края на ХХ век в боите върху стъкло и порцелан се добавя обеднен уран. В същото време мнозина погрешно смятат, че уранът се съдържа в самия порцелан. Тогава обаче нямаше да е толкова повсеместно, особено в лабораториите - химическите шпатули, порцелановите чаши и чаши, хаванчетата и пестиците се правят от обикновен порцелан без добавяне на багрила;
• Във военната сфера - за производство на снаряди и броня.

Обеден уран в снаряди

Военните са едни от първите, които използват отпадъци от обогатен уран. През 1970 г. Пентагонът открива, че техните боеприпаси не могат да пробият бронята на новите съветски танкове. В резултат на това обедненият уран беше избран като нов материал за бронебойни снаряди - като евтин и наличен материал, висока плътност - уранът е близък по плътност до златото и волфрама. Това позволява по-малките снаряди да бъдат равни по маса на повечето други метални снаряди, като същевременно намалява аеродинамичното съпротивление. По-късно обедненият уран, поради ниските си нива на токсичност и радиоактивност, се използва в САЩ, СССР, Великобритания и Франция както в броня, така и в бронебойни снаряди с висока кинетична енергия. Подобни оръжия с обеднен уран бяха използвани при бомбардировките на Югославия в края на ХХ век, и в двете американски операции в Ирак.

Обеден уран в бронята на танка

Обедненият уран се използва не само в бронебойни снаряди, но и в самата танкова броня като слой между стоманени листове. Така че танковете Abrams след 1998 г. носят обеднен уран - така наречената уранова керамика - в предните части на кулата.

Използва ли се обеднен уран в ядрени оръжия?

Колкото и да е странно, но в ядрените оръжия те използват не само, но и изчерпани. Той обаче се използва само като обвивка на ядрен заряд и като един от компонентите на ядреното гориво, което увеличава мощността на експлозията.

Вреден ли е обедненият уран?

Няма точна информация за дългосрочните последици за човешкото здраве от използването на боеприпаси с обеднен уран. Редица природозащитници обаче изразяват опасения относно възможни огнища ракв райони, където се използват такива снаряди. Например по време на операцията в Ирак през 1991 г. САЩ използваха около 14 000 танкови снаряда с обеднен уран и почти милион 30-милиметрови снаряди. Общо са използвани почти 300 тона обеднен уран чиста форма. Много войници се оказаха болни от рак след тази операция.

След бомбардировките на Югославия на нейна територия са открити 8 сериозно замърсени места, които преди това са били бомбардирани със снаряди с обеднен уран. Така на служителите на ООН беше забранено да използват вода от местни източници. Връзката между причините и следствията обаче не е официално доказана.

Химическа токсичност на обеднен уран

Обедненият уран причинява най-голяма вреда не поради своята радиоактивност, а поради своята химическа токсичност. При поглъщане, особено под формата на соли, уранът се натрупва в черния дроб, далака и бъбреците.

Радиационна опасност от обеднен уран

Ако токсичността на обеднения уран е максимална, когато попадне в тялото под формата на течност, тогава най-голямата радиационно увреждането нанася в състояние на прах. Алфа радиацията от малки частици обеднен уран в хранопровода и белите дробове предизвиква развитието на злокачествени ракови тумори. Ако говорим за външно излъчване от обеднен уран, то то е толкова незначително, че може да бъде спряно дори от обикновен лист хартия. По принцип уранът в тялото е концентриран в костите.

Забрана за използване на обеднен уран

Повече от 90 неправителствени организации призоваха за забрана на използването на обеднен уран в производството на оръжия. Този въпрос е повдиган многократно в ООН и Европейския парламент. Но например Франция и Обединеното кралство в Европейския съюз винаги са налагали вето по този въпрос. До декември 2008 г. резолюцията на Общото събрание на ООН за провеждане на допълнително проучване на последиците от използването на оръжия с обеднен уран беше подкрепена от 141 държави, четири бяха против - Франция, Великобритания, САЩ и Израел, други 34 се въздържаха, в т.ч. Русия.

Къде се съхранява обеднен уран в Русия?

Руските запаси от обеднен уран възлизат на около 700 милиона тона местно производство и повече от 100 милиона тона, закупени на символична цена от европейски компании. В Русия обедненият уран се използва не само за съхранение, но и като гориво за реактори на бързи неутрони (). Освен това обедненият уран преминава през процедура на повторно обогатяване - около 15% отиват в обогатен уран.

Като първоначални площадки за съхранение на обеднен уран се използват териториите на четири преработвателни предприятия:

• Новоуралск, Свердловска област– Уралски електрохимичен комбинат
• Ангарск, Иркутска област - Ангарски електролизен химически завод
• Северск, Томска област – Сибирски химически завод
• Зеленогорск, Красноярска територия – електрохимичен завод

Колко руда е необходима за производството на ниско обогатен уран като гориво за атомна електроцентрала? Общоприето е, че горивният уран е уран, съдържанието на изотопа уран-235 в който е доведено до 4%. В естествената руда този изотоп е само 0,7%, т.е. необходимо е концентрацията му да се увеличи 6 пъти.

Позволете ми да ви напомня, че до 80-те години на миналия век Европа и САЩ обогатяваха уран само в „мрежи“, като изразходваха огромно количество електроенергия за тази работа. Технологичен момент, но, както се казва, с големи последствия. Естественият уранов хексафлуорид може да бъде "изсмукан" от 235-ия изотоп, докато спре - така че минималното количество да остане в "опашките". Но какво означава това в случая на дифузионния метод? Повече "решетки", повече контейнери за оригиналния хексафлуорид и, разбира се, повече разходи за енергия. И всичко това увеличава разходите, разваля икономическите показатели, намалява печалбите. Като цяло не е интересно. Следователно в западните "опашки" на уран-235 - 0,3%, а 0,4% отива в по-нататъшна работа. С такива „опашки“ картината е следната: за 1 kg LEU са необходими 8 kg руда + 4,5 SWU (сепарационни работни единици).

За ватираните якета картината беше и остава малко по-различна - в крайна сметка работата на нашите „игли“ е много по-евтина. Запомнете - "иглата" изисква 20-30 пъти по-малко електроенергия на 1 ЮЗЕ. Нямаше смисъл да спестяваме работата по разделяне, оригиналният уранов хексафлуорид беше „изстискан“ по-внимателно: 0,2% уран-235 остава в нашите „опашки“, 0,5% бяха изразходвани за по-нататъшна работа по обогатяване. Изглежда, че разликата е само 0,1%, защо да обръщате внимание на такава дреболия? Да, не всичко е толкова просто: на нашите "игли" за получаване на 1 кг LEU са необходими 6,7 кг руда + 5,7 SWU. 1,3 кг по-малко руда - тоест ние се отнасяхме към червата си много по-благоразумно от демократите.

Но това не е всичко. 1 SWU на нашите центрофуги струва около 20 долара, на "решетките" 1 SWU струва от 70 до 80. Това означава, че за Запада ураново находище, в което цената на рудата, да речем, 100 долара, е много скъпо. Нека изчислим 1 kg LEU на калкулатор, за да стане ясно.

1 kg LEU = 8 kg руда + 4,5 SWU, т.е.

1 кг LEU \u003d 8 x 100 + 4,5 x 70 \u003d $1115.

И сега поставяме нашите числа и получаваме:

1 kg LEU = 6,7 kg руда + 5,7 SWU

1 kg LEU = 6,7 x 100 + 5,7 x 20 = $784

Това означава, че урановото находище, което ни беше твърде скъпо за цивилизования Запад, е точно това. Грубо казано, на Земята има ПОВЕЧЕ уран за нашата технология, отколкото за западната технология. От момента, в който Европа усвои центрофугите на Zippe, запасите от уран в световната статистика се увеличиха драстично, въпреки че братята геолози не си мръднаха пръста за това: откритите по-рано находища започнаха да се признават за търговски печеливши, това е всичко. Но URENCO включи центрофугите си през 80-те години, а атомните електроцентрали в Европа и Щатите се появиха много по-рано, нали? Това означава, че от края на 40-те години на миналия век залежите на уран се експлоатират изключително масово, без да се пести от естествените руди. Грубо казано, Западът "убиваше" едно поле след друго, прескачайки към нови. А ужасно неикономичният Мордор не бързаше: намериха находище и го изсмукаха до дъното, без да се суете и без да бързат. В същото време не трябва да забравяме, че през годините на Студената война ядрените страни много активно увеличаваха запасите си от оръжеен високообогатен уран, а това изисква много повече естествена уранова руда. Грубо казано, 275 kg руда се изразходват за 1 kg HEU, а сметката на HEU в страните от ядрения клуб беше стотици тонове. И HEU не е просто оръжие, той се захранва от подводни реактори, той се захранва от много изследователски реактори. Като цяло човечеството изразходваше своите уранови руди много, много интензивно и всичко, което можем да кажем в наша защита е, че ние не бяхме първите, които започнаха.

Има още нещо, което трябва да знаете. Когато ни казват: „толкова много тонове уранова руда са добити“, важно е да разберем, че не говорим за планини от някакви камъчета или метални слитъци. В урановата промишленост всички запаси от руда традиционно се превръщат в уранов концентрат - по-точно U3 O8, азотен оксид. Традиционно беше прах жълт цвяти го нарекоха "жълта торта", но сега е малко остаряло. В процеса на обогатяване на рудата се използва цял цикъл на нейната обработка, един от съставни частикоето се пече. IN последните годиниразличните заводи използват различни температури, така че цветът на урановия концентрат е много различен - от тъмнозелен до черен. Но процедурата за преработка на рудата е отделна тема, доста голяма, и засега се опитваме да се справим с находищата и производството. Оставете го настрана, но помнете: всички разговори за уранова руда са разговори за уранов концентрат. И правилно - тези руди също са много различни различно количествоте имат уран, така че беше невъзможно да се направи без такава „стандартизация“.

Кога хората са открили този метал и защо всъщност се нарича "уран"? Историята е стара, но интересна. Сега всички знаем какво е радиация и с право не можем да я понасяме и се страхуваме от нея. И в по-ранни времена хората не са знаели нищо за радиацията - може би затова не са страдали от нея? .. Сред рудите и минералите в сребърните мини средновековните миньори често са намирали тежък черен минерал - така нареченият катран бленда. Със сигурност се знае, че кочанът е известен от 1565 г. - тогава е открит в Рудните планини на Саксония, но не са измислили специално приложение за него. През 1789 г. немският химик-аналитик Мартин Клапрот се заинтересува от този минерал и решава да го анализира правилно химически. Рудата е докарана в неговата лаборатория от мина Яхимово в днешна Чехия. Бекерел и Кюри по-късно направиха своите открития върху минерали от същото Яхимиво, така че предлагам да го запиша така:

"Родината" на урана е Чехия.

Мартин Клапрот

Клапрот работеше много усърдно: топеше минерали при различни температури, със и без въздух, изливаше всякакви киселини и царска вода, докато накрая получи синтерована маса с ясно видими метални зърна. Беше през 1789 г. - 8 години след като астрономите откриха неизвестна досега планета, която нарекоха Уран. Ето какво пише самият Клапрот за това: „Преди това беше признато съществуването само на 7 планети, съответстващи на 7 метала, които носеха имената на планетите. В тази връзка е препоръчително, следвайки традицията, новият метал да бъде кръстен на новооткритата планета. Думата „уран“ идва от гръцката дума за „небе“ и следователно може да се отнася за небесния метал. Те не спорят с откривателите - така че сега имаме работа с този много „небесен метал“.

Самият Клапрот обаче не успя да получи чист уран; това беше постигнато едва през 1840 г. от E.M. Пелиго. През 1896 г. Бекерел открива, че съединенията на урана облъчват фотографската хартия - така започва изследването на радиоактивността. Към най-страшното и ужасно оръжие, към най-големия "резерв от енергия" човечеството се придвижи бавно ...

уранова руда

От гледна точка на геолозите на Земята урановата руда е не просто много, а много. Но не всеки уранов минерал получава гордото име "руда": минералите, в които има много малко уран и много отпадъчни скали, не се считат за руди. Минералите се считат за добри руди, в които има повече от 0,1% уран (1 кг на 1000 кг скала), но има изключения. Например в Южна Африка, в находището Witwatersland, уранът се добива от руда, в която концентрацията му е само 0,01% и се добива в промишлен мащаб. Как така? Да, този небесен метал не е прост - често се среща в същите скали, където се намира златото. След като златото се "извади" от тази скала, защо да не го "извадите" на купчината и урана - това е логиката. Златото като основна цел при преработката на руда, уранът като странична. „Често“ има и цифрова стойност: 12% от добивания уран в света е страничен продукт от златни и други мини. В САЩ например уранът се получава от скали с концентрация 0,008% най-общо - от фосфорити във Флорида. Основното производство е фосфор, уран - до купчина ... Е, ако не се докосвате до такива екзотични неща, тогава урановите руди се разделят на 4 вида - класове според съдържанието им: богати - със съдържание на уран над 1%; редници - от 0,1 до 1,0%; бедните - от 0,03 до 0,1% и бедните - под 0,03%.

А урановите руди се делят на 5 класа в зависимост от това по коя технология се добива и преработва небесният метал. Грубо - какви преработвателни предприятия трябва да се създадат до находищата. Това също е такава традиция: тъй като концентрацията на уран винаги е малка, никой не мисли да транспортира милиони тонове скала навсякъде. Рудник, мина, кариера и от край до край - всичко необходимо за обработка.

Това обаче не са всички видове класификация на уранови руди: тъй като всички ние живеем в свят, в който печалбата е най-важна, може би основната класификация е по цената на крайния продукт (този много уранов концентрат, жълт кек). Един вид обобщаващ показател, в който са изхвърлени всички подробности – каква е била концентрацията на уран в рудата, как е добиван и пречистван, каква е била инфраструктурата. Няма значение какво се е случило ПРЕДИ, важно е какъв е резултатът. Има само 3 категории: 1) находища, при които цената на 1 кг концентрат е под 40 щатски долара за кг; 2) където цената е от 40 до 80 долара за килограм; 3) където себестойността е от 80 до 130 долара за килограм. Всичко, което е по-скъпо от $ 130, днес е „нещит“, защото е много скъпо. Но докога ще продължи такова пренебрежение-повърхностност? До 2006 г. МААЕ смяташе урана за супер скъп и на цена над $80/кг, но сега реши, че е необходимо да се оценяват центрофугите според техните качества - ниската цена на обогатяване позволява безопасното използване на руда повече от $80. Нашите центрофуги от 10-то поколение току-що започнаха да се използват, следователно не може да се изключи, че след известно време лентата от $130 вече няма да бъде „отрязана“. В царството на мрака и ужаса с икономика, разкъсана на парчета, започна промишлената експлоатация на реактора за бързи неутрони BN-800;

Нека обаче не се впускаме в проекти и хипотези – нека се съсредоточим върху това, което имаме днес. През 2006 г. се смяташе, че на третата планета от Слънцето има 5 000 000 тона уранови руди, следващият доклад на МААЕ беше публикуван през 2010 г. Именно в този доклад центрофугите бяха признати за първи път като единствения метод за обогатяване на уран днес, за първи път "граничната" лента беше вдигната от $80/kg на $130/kg. Новата цифра за запасите от уранова руда на Земята е 6 306 300 тона. Повтарям - това не е увеличение поради нови залежи, това е превръщането на геоложките руди в индустриални. И това се случи по проста причина - МААЕ призна, че всичко освен центрофугите е зло и ние вече няма да го помним. Увеличението на извличаемите руди възлиза на 26% - без допълнителни инвестиции в проучване.

Не толкова често в историята на цивилизацията развитието на технологиите оказва сериозно влияние върху геополитиката, а уранът и центрофугите са същият случай. Нека разберем на пръстите си какво означава появата на търговски интерес към находищата на уран, които дотогава са останали недокоснати в продължение на много години? Първо, страните от "атомния клуб" видяха своя интерес към тези територии, където се намираха тези находища. Например находищата в Кировоградска област станаха интересни не само за Украйна... Второ, страните, които не бяха членове на „атомния клуб“, видяха, че уранът може да им стигне. И това не е моя теоретична измислица: делегации от 52 държави присъстваха на току-що изминалото Атомекспо-2016, а само 32 държави имаха ядрена енергия поне под някаква форма.20 страни са новодошли, които усетиха перспективата.

Калкулатор

Какво е интересното в урана - нека калкулаторът каже. Имаме 6 306 300 тона руда, в която съдържанието на уран-235 (който всъщност „гори“ в реакторите на атомните електроцентрали) е средно 0,72%. Следователно, ако цялата уранова руда се превърне в уран-235, имаме 45 405 тона от нея. По отношение на разходите за енергия 1 тон уран-235 съответства на 2 000 000 тона бензин. Съответно превръщането на запасите от уран-235 в петролен еквивалент е 90,81 милиарда тона нефт. Много ли е или малко? Проучените петролни запаси на Земята днес са 200 милиарда тона. Запасите от уран са почти половината, почти 50%. И какви са перспективите? Технологията на производство на масло е доведена почти до съвършенство, технологията на преработката му е подобна. За да се увеличат петролните запаси, трябва или а) да продължим да търсим все повече и повече нови залежи, което при сегашните цени на въглеводородите се забавя вече две години; б) съгласете се, че петролът само ще поскъпва с годините, тъй като има все по-малко от него. Шистовият петрол, за който толкова много говорят болшевиките, меншевиките и други, не е интересен при сегашното ценово ниво, но рано или късно ще дойде моментът, в който запасите му ще трябва да бъдат използвани, и то не само в САЩ.

Но с урана - малко по-различна картина, много по-малко недвусмислена. Все още не сме разкрили каква ще бъде цената на 1 SWU за последните поколения центрофуги на Росатом - и вече видяхме как технологията за обогатяване може да увеличи запасите от уранови руди. Експлоатацията на BN-800 току-що започна, BN-1200 е все още само в чертежите, резултатите от проекта Proryv ще видим едва през 2020 г. Но нека, без излишна скромност (в крайна сметка, доколкото е възможно), констатираме един исторически факт: през цялото време на съществуване на ядрения проект не е имало грешки в развитието на технологиите от бившето Министерство на средното машиностроене, бившия Министерство на атомната енергия и сегашната Росатом. Някои недостатъци, недостатъци - да, имаше, но общата линия на развитие, нека си признаем, не се счупи нито веднъж.

Просто няма причини да не вярваме, че борбата на Росатом за затворен ядрен цикъл ще завърши с успех – според мен, разбира се. Смятате ли, че това твърдение е твърде смело? И нека се огледаме, за момент да си позволим да забравим, че основното постижение на човечеството е най-новият модел iPhone. Те не само вярват в надеждността на нашите технологии, но подписват договори за изграждане на атомни електроцентрали, не само "стари клиенти" - като Унгария, Иран и Финландия, Китай и Индия. За първи път атомни електроцентрали ще се появят в Египет, Виетнам, Беларус, Турция, Бангладеш, Индонезия - и това ще бъдат атомни електроцентрали руско производство. Така че не съм единственият, който вярва в нашите технологии, в тяхното прогресивно развитие. И не съм единственият, който е уверен, че със следващия скок в развитието на технологиите запасите от уран може да се окажат по-големи от запасите от въглеводороди ... И да не отхвърляме още един възможен запас от уран - нови находища. Има например страна, в която нивото на геоложки проучвания на територията все още не надвишава много 60% - Русия. Има страни, в които изобщо няма време за геоложки проучвания – например Афганистан, Еритрея.

Но разглеждането на перспективите на ядрената енергетика е отделна и много сериозна тема, която трябва да оставим за по-късно. И тази бележка е уводна бележка към Uranium Dungeons, в която искам да предложа да видим: какво беше, какво стана и как сме стигнали до такъв живот. И, разбира се, без истории за нови iPhone от могъщите САЩ, нещата също няма да станат. Имам ги и, както обикновено, не беше необходимо да измислям нищо.

Във връзка с

Уранът е радиоактивен метал. В природата уранът се състои от три изотопа: уран-238, уран-235 и уран-234. най-високо нивостабилността е фиксирана в уран-238.

радиоактивно разпадане на уран

Радиоактивният разпад е процес на внезапна промяна в състава или вътрешната структура на атомните ядра, които се характеризират с нестабилност. В този случай се излъчват елементарни частици, гама-кванти и/или ядрени фрагменти. Радиоактивните вещества съдържат радиоактивно ядро. Дъщерното ядро, получено в резултат на радиоактивен разпад, също може да стане радиоактивно и след определено време да се разпадне. Този процес продължава, докато се образува стабилно ядро, лишено от радиоактивност. Е. Ръдърфорд експериментално доказва през 1899 г., че урановите соли излъчват три вида лъчи:

• α-лъчи - поток от положително заредени частици
• β-лъчи - поток от отрицателно заредени частици
• γ-лъчи – не създават отклонения в магнитното поле.

Радиоактивност на урана

Естествената радиоактивност е това, което отличава радиоактивния уран от другите елементи. Атомите на урана, независимо от всякакви фактори и условия, постепенно се променят. В този случай се излъчват невидими лъчи. След трансформациите, които се случват с атомите на урана, се получава различен радиоактивен елемент и процесът се повтаря. Той ще повтори толкова пъти, колкото е необходимо, за да получи нерадиоактивен елемент. Например, някои вериги от трансформации имат до 14 етапа. В този случай междинният елемент е радий, а последният етап е образуването на олово. Този метал не е радиоактивен елемент, така че редица трансформации са прекъснати. За пълното превръщане на урана в олово обаче са необходими няколко милиарда години.
Радиоактивната уранова руда често причинява отравяне в предприятията, участващи в добива и преработката на уранови суровини. В човешкото тяло уранът е обща клетъчна отрова. Засяга главно бъбреците, но се срещат и чернодробни и стомашно-чревни лезии.
Уранът няма напълно стабилни изотопи. Най-дълъг живот е отбелязан за уран-238. Полуразпадът на уран-238 се случва за 4,4 милиарда години. Малко по-малко от един милиард години е полуразпадът на уран-235 - 0,7 милиарда години. Уран-238 заема над 99% от общия обем на естествения уран. Поради колосалния си полуживот, радиоактивността на този метал не е висока, например алфа частиците не могат да проникнат през роговия слой на човешката кожа. След поредица от изследвания учените установиха, че основният източник на радиация не е самият уран, а образуваният от него газ радон, както и неговите разпадни продукти, които влизат в човешкото тяло по време на дишане.

Съдържанието на статията

УРАН, U (уран), метален химичен елемент от семейството на актинидите, което включва Ac, Th, Pa, U и трансурановите елементи (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr ). Уранът стана известен с използването си в ядрени оръжия и ядрена енергия. Урановите оксиди се използват и за оцветяване на стъкло и керамика.

Намиране в природата.

Съдържанието на уран в земната кора е 0,003%, намира се в повърхностния слой на земята под формата на четири вида находища. Първо, това са вени от уранинит или уранова смола (уранов диоксид UO 2), много богата на уран, но рядка. Те са придружени от отлагания на радий, тъй като радият е пряк продукт от изотопния разпад на урана. Такива вени има в Заир, Канада (Голямото мечо езеро), Чешката република и Франция. Вторият източник на уран са конгломерати от ториева и уранова руда, заедно с руди от други важни минерали. Конгломератите обикновено съдържат достатъчно количество злато и сребро за извличане, а уранът и торият стават съпътстващи елементи. Големи находища на тези руди има в Канада, Южна Африка, Русия и Австралия. Третият източник на уран са седиментни скали и пясъчници, богати на минерала карнотит (калиев уранил ванадат), който освен уран съдържа значително количество ванадий и други елементи. Такива руди има в западните щати на САЩ. Желязно-урановите шисти и фосфатните руди представляват четвъртия източник на находища. Богати находища има в шистите на Швеция. Някои фосфатни руди в Мароко и Съединените щати съдържат значителни количества уран, а фосфатните находища в Ангола и Централноафриканската република са още по-богати на уран. Повечето лигнити и някои въглища обикновено съдържат примеси на уран. Богати на уран лигнитни залежи са открити в Северна и Южна Дакота (САЩ) и битуминозни въглища в Испания и Чехия.

Отваряне.

Уранът е открит през 1789 г. от немския химик М. Клапрот, който наименува елемента в чест на откриването на планетата Уран 8 години по-рано. (Клапрот беше водещият химик на своето време; той откри и други елементи, включително Ce, Ti и Zr.) Всъщност веществото, получено от Клапрот, не беше елементарен уран, а негова окислена форма, а елементарният уран беше първият получен от френския химик E. .Peligot през 1841 г. От момента на откриването до 20 век. уранът не беше толкова важен, колкото е сега, въпреки че много физични свойства, както и атомната маса и плътност бяха определени. През 1896 г. А. Бекерел установява, че урановите соли имат радиация, която осветява фотографска плака в тъмното. Това откритие стимулира химиците към изследвания в областта на радиоактивността и през 1898 г. френските физици, съпрузите П. Кюри и М. Склодовска-Кюри, изолират соли на радиоактивните елементи полоний и радий, а Е. Ръдърфорд, Ф. Соди, C. Faience и други учени развиват теорията за радиоактивния разпад, която поставя основите на съвременната ядрена химия и ядрена енергия.

Първи приложения на уран.

Въпреки че радиоактивността на урановите соли беше известна, неговите руди през първата третина на този век бяха използвани само за получаване на съпътстващия радий, а уранът се смяташе за нежелан страничен продукт. Използването му е съсредоточено главно в технологията на керамиката и в металургията; Урановите оксиди бяха широко използвани за оцветяване на стъкло в цветове от бледожълто до тъмнозелено, което допринесе за развитието на евтино производство на стъкло. Днес продуктите от тези индустрии се идентифицират като флуоресцентни под ултравиолетова светлина. По време на Първата световна война и малко след това уранът под формата на карбид се използва в производството на инструментални стомани, подобно на Mo и W; 4–8% уран замени волфрама, чието производство по това време беше ограничено. За получаване на инструментални стомани през 1914–1926 г. се произвеждат няколко тона фероуран годишно, съдържащи до 30% (масови) U. Тази употреба на уран обаче не продължи дълго.

Съвременно използване на уран.

Урановата промишленост започва да се оформя през 1939 г., когато е извършено делене на урановия изотоп 235 U, което води до техническо прилагане на контролирани верижни реакции на делене на уран през декември 1942 г. Това е раждането на ерата на атома, когато уранът се превърна от второстепенен елемент в един от най-важните елементи в жизненото общество. Военното значение на урана за производството на атомната бомба и използването му като гориво в ядрени реактори създаде търсене на уран, което се увеличи астрономически. Интересна хронология на нарастването на търсенето на уран се основава на историята на находищата в Голямото мечо езеро (Канада). През 1930 г. в това езеро е открита смес от смола, смес от уранови оксиди, а през 1932 г. в тази област е създадена технология за пречистване на радий. От всеки тон руда (катранена смес) се получава 1 g радий и около половин тон страничен продукт - уранов концентрат. Радият обаче беше оскъден и добивът му беше спрян. От 1940 до 1942 г. разработката е възобновена и уранова руда е транспортирана до Съединените щати. През 1949 г. подобно пречистване на уран, с някои модификации, е приложено за получаване на чист UO 2 . Това производство се разрасна и сега е едно от най-големите производства на уран.

Имоти.

Уранът е един от най-тежките елементи в природата. Чистият метал е много плътен, пластичен, електроположителен с ниска електрическа проводимост и силно реактивен.

Уранът има три алотропни модификации: а-уран (орторомбична кристална решетка), съществува в диапазона от стайна температурадо 668° С; b- уран (сложна кристална решетка от тетрагонален тип), стабилен в диапазона 668–774 ° С; ж- уран (телесно центрирана кубична кристална решетка), стабилен от 774 ° C до точката на топене (1132 ° C). Тъй като всички изотопи на урана са нестабилни, всички негови съединения проявяват радиоактивност.

Изотопи на урана

238U, 235U, 234U се срещат в природата в съотношение 99,3:0,7:0,0058, а 236U в следи. Всички останали изотопи на урана от 226 U до 242 U се получават по изкуствен път. Изотопът 235 U е от особено значение. Под действието на бавни (топлинни) неутрони тя се разделя с освобождаване на огромна енергия. Пълното делене на 235 U води до освобождаване на "топлинен енергиен еквивалент" от 2h 10 7 kWh/kg. Деленето на 235 U може да се използва не само за производство на големи количества енергия, но и за синтезиране на други важни актинидни елементи. Естествен изотопен уран може да се използва в ядрени реактори за производство на неутрони, произведени от 235 U делене, докато излишните неутрони, които не са необходими за верижната реакция, могат да бъдат уловени от друг естествен изотоп, което води до производство на плутоний:

При бомбардиране с 238 U от бързи неутрони възникват следните реакции:

Според тази схема най-разпространеният изотоп 238 U може да се превърне в плутоний-239, който, подобно на 235 U, също е способен да се дели под действието на бавни неутрони.

Понастоящем са получени голям брой изкуствени изотопи на урана. Сред тях 233 U е особено забележителен с това, че също се дели при взаимодействие с бавни неутрони.

Някои други изкуствени уранови изотопи често се използват като радиоактивни индикатори (маркери) в химически и физически изследвания; това е преди всичко b- излъчвател 237 U и а- излъчвател 232 U.

Връзки.

Уранът, силно реактивен метал, има степен на окисление от +3 до +6, близък е до берилия в серията на активност, взаимодейства с всички неметали и образува интерметални съединения с Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn и Zn. Фино раздробеният уран е особено реактивен и при температури над 500°C често влиза в реакции, характерни за урановия хидрид. Бучките на урана или стърготини горят ярко при 700–1000°C, докато урановите пари горят вече при 150–250°C; уранът реагира с HF при 200–400°C, образувайки UF 4 и H 2 . Уранът бавно се разтваря в концентриран HF или H 2 SO 4 и 85% H 3 PO 4 дори при 90 ° C, но лесно реагира с конц. HCl и по-малко активен с HBr или HI. Реакциите на уран с разреден и концентриран HNO 3 протичат най-активно и бързо с образуването на уранил нитрат ( виж отдолу). В присъствието на HCl уранът бързо се разтваря в органични киселини, образувайки органични соли U 4+. В зависимост от степента на окисление уранът образува няколко вида соли (най-важните сред тях с U 4+, една от тях UCl 4 е лесно окисляема зелена сол); ураниловите соли (UO 2 2+ радикал) от типа UO 2 (NO 3) 2 са жълти и флуоресцират в зелено. Ураниловите соли се образуват чрез разтваряне на амфотерен оксид UO 3 (жълт цвят) в кисела среда. В алкална среда UO 3 образува уранати от типа Na 2 UO 4 или Na 2 U 2 O 7. Последното съединение ("жълт уранил") се използва за производството на порцеланови глазури и в производството на флуоресцентни стъкла.

Урановите халогениди са широко изследвани през 1940-1950 г., тъй като те са били в основата на разработването на методи за разделяне на уранови изотопи за атомна бомба или ядрен реактор. Уранов трифлуорид UF 3 се получава чрез редукция на UF 4 с водород и се получава уранов тетрафлуорид UF 4 различни начиничрез реакции на HF с оксиди от типа UO 3 или U 3 O 8 или чрез електролитна редукция на уранилни съединения. Урановият хексафлуорид UF 6 се получава чрез флуориране на U или UF 4 с елементарен флуор или чрез действието на кислород върху UF 4 . Хексафлуоридът образува прозрачни кристали с висок индекс на пречупване при 64°C (1137 mmHg); съединението е летливо (сублимира при 56,54 ° C при условия на нормално налягане). Уранови оксохалиди, например оксофлуориди, имат състав UO 2 F 2 (уранил флуорид), UOF 2 (ураниев оксид дифлуорид).