Inhalt

• Schritte
• Methode 1 von 7: Grundlegender Begünstigungsprozess
• Methode 2 von 7: Gasdiffusionsprozess
• Methode 3 von 7: Gasverbindungsprozess
• Methode 4 von 7: Aerodynamischer Trennprozess
• Methode 5 von 7: Flüssigkeits-Thermodiffusionsprozess
• Methode 6 von 7: Elektromagnetischer Isotopentrennungsprozess
• Methode 7 von 7: Laserisotopentrennungsprozess
• Tipps
• Warnungen

Uran wird als Brennstoff für Kernreaktoren verwendet und wurde auch verwendet, um 1945 die erste Atombombe auf Hiroshima zu bauen. Uran wird aus Uranharzerz gewonnen, das mehrere Isotope unterschiedlicher Atommassen und unterschiedlicher Radioaktivität enthält. Zur Verwendung in einer Zerfallsreaktion muss die Menge des U-Isotops auf ein bestimmtes Niveau erhöht werden. Dieser Vorgang wird als Urananreicherung bezeichnet. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

Schritte

Methode 1 von 7: Grundlegender Begünstigungsprozess

1. 1 Entscheiden Sie, wofür Sie das Uran verwenden werden. Normalerweise enthält Uranerz nur 0,7 % U, der Rest besteht aus einem relativ stabilen Isotop U. Die Art der Reaktion, in der Sie Uran verwenden möchten, bestimmt den U-Wert, auf den Sie das Erz anreichern müssen, um das verfügbares Uran so effizient wie möglich zu erhalten. ...
   • Uran, das in der Kernkraft verwendet wird, muss auf einen Gehalt von 3-5% U. angereichert werden (einige Kernreaktoren erfordern die Verwendung von nicht angereichertem Uran).
   • Uran, das zur Herstellung von Atomwaffen verwendet wird, muss auf 90 % U angereichert werden.
2. 2 Uranerz in Gas umwandeln. Die meisten Urananreicherungsmethoden erfordern die Umwandlung des Erzes in Niedertemperaturgas. Fluorgas wird in die Erzumwandlungseinheit gepumpt. Uranoxid interagiert mit Fluor, um Uranhexafluorid (UF₆). Danach wird das Isotop U aus dem Gas isoliert.
3. 3 Urananreicherung. Der Rest dieses Textes beschreibt die verschiedenen Möglichkeiten zur Anreicherung von Uran. Am gebräuchlichsten sind Gasdiffusion und Gaszentrifuge, aber die Laserisotopentrennung soll sie bald ersetzen.
4. 4 Konvertieren Sie Uranhexafluorid in Urandioxid (UO .)₂). Nach der Anreicherung muss Uran für die weitere Verwendung in eine stabile, starke Form umgewandelt werden.
   • Urandioxid wird als Brennstoff für Kernreaktoren in Form von Granulat in Metallrohren verwendet, die 4-Meter-Stäbe bilden.

Methode 2 von 7: Gasdiffusionsprozess

1. 1 UF-Pumpen₆ durch die Rohre.
2. 2 Leiten Sie das Gas durch einen porösen Filter oder eine Membran. Da das Isotop U leichter ist als U, ist UF₆die ein leichteres Isotop enthalten, passieren die Membran schneller als ein schwereres Isotop.
3. 3 Wiederholen Sie den Diffusionsvorgang, bis Sie genug U gesammelt haben. Wiederholte Diffusion wird als Kaskade bezeichnet. Es kann bis zu 1400 Durchgänge durch die Membran dauern, bis genügend U gesammelt wird.
4. 4 UF . kondensieren₆ in Flüssigkeit. Nachdem das Gas angereichert ist, wird es zu einer Flüssigkeit kondensiert und in Behälter gefüllt, wo es gekühlt und für den Transport und die Umwandlung in Granulate verfestigt wird.
   • Aufgrund der großen Anzahl von Gasdurchgängen durch die Filter ist dieser Vorgang energieaufwendig und wird daher nicht mehr verwendet.

Methode 3 von 7: Gasverbindungsprozess

1. 1 Sammeln Sie mehrere Zylinder, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen. Diese Zylinder sind Zentrifugen. Zentrifugen werden sowohl parallel als auch in Reihe montiert.
2. 2 UF . hochladen₆ bei Zentrifugen. Zentrifugen verwenden die Zentrifugalkraft, um das schwerere Gas, das es enthält, zu zwingen, sich an den Zylinderwänden zu befinden, und das leichtere, mit dem U, in der Mitte zu bleiben.
3. 3 Getrennte Gase trennen.
4. 4 Wiederholen Sie den Vorgang mit diesen Gasen in verschiedenen Zentrifugen. Das Gas mit hohem U-Gehalt wird durch eine Zentrifuge geleitet, um noch mehr U zurückzugewinnen, und das Gas mit niedrigem U-Gehalt wird herausgedrückt, um das restliche U zurückzugewinnen.Somit wird mehr U erhalten als bei der Gasdiffusion.
   • Das Verfahren der Verwendung von Gaszentrifugen wurde in den 1940er Jahren erfunden, wurde aber erst in den 1960er Jahren viel verwendet, als ein geringerer Energieverbrauch eine Rolle spielte. Derzeit befindet sich die Anlage, die dieses Verfahren verwendet, in Eunice, USA. In Russland, Japan und China gibt es 4 solcher Unternehmen - je 2, in Großbritannien, den Niederlanden und Deutschland - je eines.

Methode 4 von 7: Aerodynamischer Trennprozess

1. 1 Konstruieren Sie mehrere stationäre schmale Zylinder.
2. 2 UF . eingeben₆ mit hoher Geschwindigkeit in die Zylinder. Das so eingeleitete Gas rotiert im Zylinder wie ein Zyklon, wodurch es wie bei einer rotierenden Zentrifuge in U und U aufgeteilt wird.
   • In Südafrika kamen sie auf die Idee, Gas tangential in einen Zylinder einzuspritzen. Zur Zeit wird es an leichten Isotopen getestet, wie in Silizium.

Methode 5 von 7: Flüssigkeits-Thermodiffusionsprozess

1. 1 Unter Druck UF-Gas drehen₆ in Flüssigkeit.
2. 2 Konstruieren Sie zwei konzentrische Rohre. Die Rohre sollten ziemlich hoch sein. Je länger die Rohre, desto mehr Gas kann abgeschieden werden.
3. 3 Umgeben Sie die Rohre mit einer Hülle aus flüssigem Wasser. Dadurch wird das Außenrohr gekühlt.
4. 4 Injizieren Sie flüssiges Uranhexafluorid zwischen die Rohre.
5. 5 Erhitzen Sie das Innenrohr mit Dampf. Die Hitze erzeugt eine Konvektionsströmung im UF₆, wodurch die leichten U-Isotope in das warme Innenrohr und das schwere U in das kalte Außenrohr wandern.
   • Dieses Verfahren wurde 1940 im Rahmen des Manhattan-Projekts erfunden, aber nach der Entwicklung eines effizienteren Gasdiffusionsverfahrens früh aufgegeben.

Methode 6 von 7: Elektromagnetischer Isotopentrennungsprozess

1. 1 Ionisiertes Gas UF₆.
2. 2 Führen Sie das Gas durch ein starkes Magnetfeld.
3. 3 Trennen Sie ionisierte Uranisotope von den Spuren, die sie beim Durchgang durch das Magnetfeld hinterlassen. U-Ionen hinterlassen Spuren, die sich anders biegen als U. Diese Ionen können getrennt werden, um angereichertes Uran herzustellen.
   • Diese Methode wurde verwendet, um Uran für die Atombombe zu gewinnen, die 1945 auf Hiroshima abgeworfen wurde, und wurde 1992 vom Irak für sein Atomwaffenprogramm verwendet. Dieses Verfahren benötigt zehnmal mehr Energie als das Gasdiffusionsverfahren, was es für groß angelegte Programme unpraktisch macht.

Methode 7 von 7: Laserisotopentrennungsprozess

1. 1 Stellen Sie den Laser auf eine bestimmte Frequenz ein. Das Laserlicht muss eine bestimmte Wellenlänge (einfarbig) haben. Bei einer bestimmten Wellenlänge zielt der Laser nur auf die U-Atome und lässt die U-Atome intakt.
2. 2 Laser auf Uran richten. Im Gegensatz zu anderen Urananreicherungsverfahren erfordert dieses Verfahren keine Verwendung von Uranhexafluorid-Gas. Sie können eine Legierung aus Uran und Eisen verwenden, die in der Industrie am häufigsten verwendet wird.
3. 3 Wird Uranatome mit angeregten Elektronen freisetzen. Dies werden die U-Atome sein.

Tipps

• In einigen Ländern wird Atommüll wiederverwendet, um Uran und Plutonium aus dem Zerfallsprozess zu trennen. Aus dem im Zerfallsprozess anfallenden U und U muss das wiederverwendbare Uran extrahiert werden, und nun muss das Uran stärker als ursprünglich angereichert werden, da U Neutronen absorbiert und damit den Zerfallsprozess verlangsamt. Aus diesem Grund sollte erstmals verwendetes Uran getrennt von recyceltem Uran aufbewahrt werden.

Warnungen

• Tatsächlich ist Uran schwach radioaktiv. Wenn Sie es jedoch in UF . umwandeln₆ , wird es zu einer giftigen Chemikalie, die bei Kontakt mit Wasser Flusssäure bildet. Daher erfordern Urananreicherungsanlagen das gleiche Maß an Sicherheit und Schutz wie Chemieanlagen, die mit Fluor betrieben werden, einschließlich der Speicherung von UF-Gas₆ unter niedrigem Druck und die Verwendung zusätzlicher Dichtungen bei Arbeiten unter hohem Druck.
• Recycelbares Uran muss ernsthaft geschützt werden, da die darin enthaltenen U-Isotope in Elemente zerfallen, die starke Gammastrahlung aussenden.
• Angereichertes Uran kann in der Regel nur einmal wiederverwendet werden.