В Вологодской области сотрудники Системного оператора поддержали акцию «Красная гвоздика»
В Рязанском РДУ студентам-энергетикам рассказали об истории развития энергосистемы и оперативно-диспетчерского управления
Что такое уран?
Уран является жизненно важным компонентом для производства ядерного топлива, которое используется в реакторах ядерных энергетических действий по всему миру (изображение: A. Vargas/IAEA).
Уран является естественным радиоактивным элементом, который имеет атомное число 92 и соответствует химическому символу U в периодической таблице. Он принадлежит специальной группе элементов, называемых «актинидами» – элементов, которые были обнаружены относительно поздно в истории. Как и все другие актиниды, уран является «радиоактивным» – он распадается с течением времени и выделяет энергию в процессе. Его специальные свойства делают уран основным источником топлива для ядерных реакторов-количество уранового топлива размером с курицу может обеспечить столько электроэнергии, сколько 88 тонн угля.
Уран является одним из наиболее распространенных элементов в земной коре – примерно в 500 раз чаще, чем золото. Хотя это кажется очень редким элементом, везде присутствуют небольшое количество урана – в скале, почве, воде и даже наших телах. В океане также существует большое количество сильно разбавленного урана – около четырех миллиардов тонн.
Как и любой другой элемент, уран имеет несколько вариаций, которые отличаются по массой и физическим свойствам, но имеют одинаковые химические свойства. Они называются изотопами.
Эта статья была впервые опубликована 16 августа 2023 года.
Каковы различные изотопы урана?
U-238 составляет более 99% из 3 природных изотопов урана на Земле. (Инфографика: А. Варгас/МАГАТА)
Существуют три натуральных изотопа урана-уран-234 (U-234), уран-235 (U-235) и уран-238 (U-238). U-238 является наиболее распространенным, составляет около 99 процентов естественного урана, найденного на земле. Большинство ядерных реакторов используют топливо, содержащее U-235, однако естественный уран, как правило, содержит только 0,72 процента U-235, и большинство реакторов нуждаются в более высокой концентрации этого изотопа в их топливе. Следовательно, концентрация U-235 искусственно увеличивается благодаря процессу, называемому обогащением. Только канду-реакторы из Канады подпитываются неорганизованным ураном.
Что такое обогащение урана?
Урановое обогащение-это процесс, посредством которого изотопная доля U-235 увеличивается с 0,72 процента до 94 процентов.
Уран считается низким обогащенным, если его изотопная доля U-235 остается ниже 20 процентов. Большинство коммерческих реакторов используют низкообогащенный уран (LEU) ниже пяти процентов в качестве топлива, который также часто называют «ураном реактора». Леу не ухудшается и может быть безопасно храниться в течение многих лет.
Если уран обогащен на 20 процентов, он считается сильно обогащенным. Уран с такими высокими изотопными пропорциями U-235 в основном используется в реакторах военно-морских движений (например, на подводных лодках), ядерном оружии и некоторых исследовательских реакторах.
Различные методы могут быть использованы для увеличения изотопной доли U-235. Как правило, желтый пирог превращается в газообразную форму, называемую урановым гексафторидом. Затем этот газ закачивают в быстрые вращающиеся цилиндры-центрифуги-где более тяжелые изотопы, такие как U-238, толкаются к стенам цилиндров, а более легкий U-235 остается в центре цилиндров. Это позволяет «отфильтровать» и собирать газ с более высокими концентрациями U-235. Процесс можно повторить до тех пор, пока изотопная доля U-235 не будет достаточной. Затем приобретенный газ проходит процесс повторной конверсии, который позволяет ему превратить U-235 в форму черного диоксида урана.
Как добывается уран?
Россинг -урановый шахта, Намибия (фото: C. Brady/IAUEA)
В 20 -м веке урановая руда была в основном добывана от открытых ям или подземных раскопок, которые требовали раздавливания и утонченности руды, чтобы отделить уран от других элементов.
В 21-м веке этот метод постепенно заменялся «выщелачиванием на месте». В то время как только 16 процентов урана были получены с помощью этой техники в 2000 году, выщелачивание на месте в настоящее время является наиболее распространенным методом добычи урана. В 2020 году около 58 процентов урана по всему миру добывали с использованием этого метода.
Выщелачивание in situ (инфографика: A. vargas/iaiea)
Выщелачивание на месте циркулирует воду с дополнительными элементами, такими как комплексные или окислительные агенты или кислоты, посредством подземных урановых отложений. Этот метод позволяет растворить уран непосредственно из месторождения. Полученный раствор затем извлекается из подземного и утонченного для производства оксида урана – или «желтого питания», который используется в обогащении урана.
Yellowcake выходит из пресса фильтра (фото: Орано)
Пошаговый процесс добычи урана, превращая его в ядерное топливо, облучение топлива на атомной электростанции и утилизация полученных отходов, называется ядерным топливным циклом.
Ядерный топливный цикл
Отдержанное топливо также может быть переработано и повторно использовано. (Инфографика: А. Варгас/МАГАТА)
Ядерный топливный цикл является промышленным процессом, включающим различные мероприятия по производству электроэнергии из урана в ядерных энергетических реакторах. За разведкой урана следует добыча и фрезерование сырой урановой руды. Сырой уран должен затем обрабатывать, а иногда и обогащен, чтобы максимизировать его эффективность в качестве топлива. После облучения в реакторах необходимо хранить отработанное топливо, чтобы остыть, прежде чем быть утилизируемым или может быть переработано в виде переизданного урана, для повторного использования в качестве потенциального источника для большего производства электроэнергии. Отходы, полученные после утилизации и истощенного урана, также необходимо утилизировать.
Смотрите это видео, чтобы узнать больше.
Как уран превращается в ядерное топливо?
(Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТА)
На своем пути к тому, чтобы стать ядерным топливом, уран проходит через твердые, жидкие и газообразные состояния вещества. Сплошная урановая руда растворяется в жидкость и экстрагируется через выщелачивание на месте, превращается в твердый в качестве желтого питания, превращается в урановый гексафторидный газ, центрифугируется и обогащена, а затем обрабатывается в диоксид урана, что составляет урановые пеллеты, которые образуют основу ядерных топливных собраний для ядерных электростанций.
Урановый диоксид-это черное порошковое вещество. Вещество сжимается и спехает через нагрев, чтобы составить урановые гранулы. Затем гранулы вставляются один за другим в длинные металлические трубки, которые сложены вместе для изготовления топливных сборок – основной источник топлива для ядерных реакторов.
Что такое переработанный уран (repu)?
Ядерное топливо может быть переработано на специализированных заводах по переработке. Извлеченный уран называется переработанным ураном – его можно использовать как новый тип топлива.
Что такое истощенный уран (DU)?
Как мы видели в главе о обогащении, центрифуги производят уран, который содержит более высокую изотопную долю U-235. Это также означает, что оставшийся материал содержит меньше этого изотопа. Если такой побочный продукт обогащения имеет изотопную долю U-235 ниже 0,7 %, он считается истощенным.
DU менее радиоактивный, чем натуральный уран, потому что он имеет меньше U-235 на единицу массы. Все следов продуктов распада были удалены во время химической очистки урана до обогащения. DU может быть утилизируется как низкоуровневые радиоактивные отходы или используется при изготовлении смешанного оксидного топлива (MOX) с отдельным плутонием, вытекающим из переработки отработавшего ядерного топлива.
Как мы подвергаемся урану в нашей повседневной жизни?
Радиация является частью нашей повседневной жизни, и мы все время подвергаемся этому. Каждый бьет и вдыхает небольшое количество естественного урана каждый день (инфографика: A. vargas/iaia).
Как правило, средний человек будет получать дозу менее 1 мксВ в год от проглатывания и вдыхания урана – для сравнения, один полет из Лондона в Лос -Анджелес будет подвергнет вас около 58,8 мквв от космического излучения. Кроме того, средний человек получит дозу около 120 мквВ в год от приема и вдыхания продуктов распада урана, таких как радит-226 и его потомство в воде, радон-222 в домах и полониях-210 в сигаретном дыме. Тем не менее, из -за различий в рационах, а также количества урана в питьевой воде, существует широкая вариация уровней потребления урана по всему миру.
Значительные количества проглатываемого или вдыхаемого урана потенциально вредны из -за его химической токсичности. Считается, что люди, участвующие в разведке, добыче и обработке урана, считаются среди групп, подверженных риску, и необходимы носить защитное оборудование, а также для внимания следовать правилам и процедурам для предотвращения проблем со здоровьем.
Какова роль МАГАТЭ?
МАГАТЭ проводят интегрированные миссии по обзору цикла производства урана (IUPCR), которые позволяют странам улучшать свои национальные программы производства урана и связанную с ними инфраструктуру. Эти миссии позволяют определять области, которые требуют большего внимания или дополнительных ресурсов. МАГАТЭ содержит руководящие документы по добыче урана, изготовлению уранового топлива и лечении остатков из производства урана, чтобы гарантировать, что уран управляется таким образом, который безопасен и безопасен на каждом этапе процесса. МАГАТЭ проводит Международный симпозиум по производству урана и сырье для ядерного топливного цикла в своей штаб -квартире в Вене, Австрия, для обсуждения всех аспектов уранового сырья для уранового топливного цикла для обеспечения долгосрочной устойчивости программ ядерной энергии. МОАА разрабатывает стандарты безопасности для профессиональной радиационной защиты работников, вовлеченных в индустрию добычи урана.
МАГАТЭ содержит всеобъемлющий современный обзор мировой геологии и ресурсов урана, позволяя понять текущие и потенциальные будущие открытия урана и поставки. Агентство также поддерживает базу данных технических, географических и геологических характеристик всемирных урановых месторождений. Нажмите здесь, чтобы увидеть карту урановых месторождений по всему миру. МАГАТЭ дает руководство по использованию методов для анализа не обнаруженных ресурсов, включая уран. Координационная группа МАГАТЭ для урановых устаревших участков (CGULS) способствует сотрудничеству между государствами -членами с урановыми унаследованными участками – заброшенные участки добычи урана с остатками радиоактивных и токсичных загрязнений – и способствует сотрудничеству с национальными и международными организациями, которые помогают безопасно устранению сайтов. Смотрите это видео, чтобы узнать больше. МАГАТЭ рассматривает и суммирует информацию об управлении переработанным ураном. Он охватывает технические и экономические проблемы, связанные с хранением, обработкой и повторным использованием REPU для выработки ядерной энергии.
Эта статья была впервые опубликована на 16 августа 2023 г.
Информация агентства по атомной энергии
Просмотров 7 всего , 1 сегодня
Автор публикации
