Uranium zenginleştirme, en teknik olarak geliştirilen endüstriyel süreçlerden biridir, ancak reaktör yakıtı için hem de nükleer silahların stratejik hesaplayıcıları için% 0.71'lik bir miktar daha vardır.Ana, zenginleştirme, fissile isotope uranium-235 (U-235) ile ilgili en temiz enerji hırsları ile ilgili olarak, nükleer enerji tasarrufuna uygun olarak, tüm teknolojik tabloların ve modern enerjilerin en zenginleştirilmesi için gerekli olan zorluklarından biridir.

Temel Meydan: Isotope Ayrılma

Uranium doğal olarak üç izotop olarak oluşur: uranyum-234 (çalışanlar), uranyum-235 (0.71), ve uranium-238 (yüzde 99.28) Zenginleştirmenin yaygınlaştığı önemli fark, ABD'nin üç tane daha fazla nötronu ABD'den daha fazla, fiziksel olarak bu kitlesel farkları arzu edilen bir miktar, yüksek çözünürlükte bir miktara sahip olmak için, çünkü çok fazla değişkenin ortaya çıkmasıdır.

Pratik uygulama çok büyük: tipik bir zenginleştirme tesisi, bu makineleri başarısız olmadan sürekli olarak sürdürmek için gerekli olan binlerce senti içerir.

Uranium En Zenginleştirme Tarihi

Birinci zenginleştirme çabaları, II. Dünya Savaşı sırasında Manhattan Projesinin bir parçasıydı: elektromanyetik ayrılık (kalutronlar), gazi difüzyon ve sentrifikasyon. Elektromanyetik yöntem - aslında en başarılı bir kitle spektrometresi - ABD'nin Hiroşima bombası için ürettiği.

Savaştan sonra, gazlı difüzyon, düşük enerji verimliliği ile zayıflayan küresel zenginleştirme teknolojisi haline geldi.S. diffüzyon tesisleri, ülkenin elektrik gücünün yaklaşık% 3'ünü zirvede kullandı.

Bir sonraki devrim gaz sentrifuge ile geldi. Anahtar atılım düşük basınçlı bir betonda başladı:0)Zippe sentrifuge), Avusturya bilim adamı Gernot Zippe tarafından ve WWII'den sonra, ticari zenginleştirilmiş zenginleştirmenin 1970'lerde, Avrupa konsorsiyumu Urenco (İngiltere, Hollanda) tarafından yönetilen ve daha sonra Rusya'nın büyük çoğunluğuyla birlikte, büyük miktarda petrol üretimine yol açtı.

Yakın zamanda, lazer zenginleştirme teknolojileri ticarileşmeye doğru taşındı. SILEX süreci (Isotopes by Laser Excitation), Avustralya'da gelişmiş ve şimdi Global Laser Enrichment (GE-Hitachi) tarafından lisanslı, daha verimli olmasına rağmen, düzenleyici ve ticari engellerle karşı karşıya kaldı.

Modern En Zenginleştirme Yöntemleri

Gazeous Diffüzyon

Gaseous diffüzyon, Graham'ın effüzyon yasasına dayanıyor: daha hafif moleküllerle bir gaz, U-235'in daha ağır bir tanesinden biraz daha hızlı bir şekilde sıkıştırılması gerekir. Bu eksicule zenginleştirme, o zaman, reaktöre ulaşmak için binlerce mikroskoptan zorlanıyor.

Başarısızlığına rağmen, diffüzyon, nükleer yaş için altyapıyı inşa etti ve on dört yıl boyunca zenginleştirilmiş yakıtların miktarını üretti. Teknoloji şimdi yeni inşaat için eski kabul edildi, ancak bazı eski tesisler Fransa gibi ülkelerde (Georges Besse II bitkisi sentrifuge kullanıyor) kullanılıyor.

Gaz

Gaz sentrifikasyon, modern uranyum zenginleştirmenin hükümdarlığıdır. Prensip zarif bir şekilde basittir: U-235'in yüksek hızda dolu bir silindir - rotor uçları ikinci başına 600 metre daha fazla, daha hızlı bir şekilde, daha ağır U-238'nin maliyetinin düşmesine rağmen, merkezin yüzde 90'dan fazla zenginleştirme faktörüne doğru konsantre olabilir.

Her sentrifuge, hassas bir mühendislik harikadır. Rotorlar, marage çelik veya karbon fiber gibi yüksek güçlü malzemelerden oluşur, yıkıcı bir titreşimden kaçınmak ve sürtünmeyi azaltmak için vakum odasında çalışır. Makinelerin her yıl en az bakım ile çalışır.

Lider sentrifuge operatörleri Urenco (Hollanda, Almanya, İngiltere ve ABD'deki bitkiler), Rusya'nın TVEL (Rotom'un da dahil) ve Çin'in CNNC. Zenginleştirme kapasitesi, Separative Work Unit (SWU) tarafından ölçülmekte ve İran'ın nükleer programıyla yaklaşık 60 milyon SWU'nun yaklaşık yüzde 60 milyon dolarına mal oluyor.

Lazer En Zenginleştirme

Lazer zenginleştirme yöntemleri, U-235 ve U-238 arasındaki atomik enerji seviyelerindeki küçük farklılıkları kullanmayı hedefliyor. En gelişmiş yöntem moleküler lazer izotop ayrımı (MLIS), UF6 gazına uygulanan.Özellikle U-235'i UF6 molekülü tarafından optimize eden U-235, Avustralya'da zenginleştirilmiş bir kimyasal reaksiyona maruz kalıyor ve şimdi de lazer destekli bir girişimde bulunuldu.

Lazer zenginleştirme, tek bir aşamada çok yüksek zenginleştirme faktörlerine potansiyel sunuyor, büyük ölçüde cascade uzunlukları, sermaye maliyetleri ve enerji tüketimini azaltıyor. Ayrıca lazer zenginleştirici bir özellik haline getirse de, bu da iki kullanım kaygısı var. ancak, teknoloji ticari ölçekde kanıtlanmamış.

Diğer En Zenginleştirme Yöntemleri

Diğer bir yaklaşım sayısı gelişmiştir, çoğu laboratuvar ölçeğinde kaldı.ETHFLT:0)Aerodinamik zenginleştirme[[Dönetici 1) Eski Güney Afrika programı tarafından kullanılır), yalıtılmış bir gaz vortex.ETHFLT:2.Electromanyetik izotop ayrımı (EMIS)[D)[Dönetici)[Dönetici)[değiştir | kaynağı değiştirildikten sonra, Irak tarafından gizli programda kullanılır ve miras teknolojisinin nasıl yeniden canlandırılabilir.

En zenginment Cascades ve Separative Work Unit

Tek bir separatif sahne sadece U-235 konsantrasyonunda küçük bir artış üretebilir. faydalı ölçülere ulaşmak için, birçok aşama U-235 konsantrasyonunu arttırır; zenginleştirilmiş ürün bir aşamadan zenginleştirilmiş olan kısım[Dönder)[Dönderilmiş kuyruklar ve her aşamadan alınan bazı U-235 altlarından alınır ve endüstriden tasarruf edilir.

Kuygunlar önemli bir ekonomik parametredir: yem maliyetlerini ve enerji maliyetlerini dengelemek için kuyruklar (daha az U-235 in atık) daha fazla separatif çalışma gerektirir, ancak askeri zırh ve mühimmat için daha az kullanım sağlar.

En zenginleştirme Seviyeleri ve Uygulamaları

[U) <0] Düşük Zenginleştirilmiş Uranyum (LEU)[U)[UÇU)[UÇU)[UÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇUÇLARI:0) LWR'lerin çoğu, LWR'ye ihtiyaç duyuyor.

[FONT:0) Yüksek derecede zenginleştirilmiş Uranium (HEU)[Dönetici:0)[Uygunluklar, uçak taşıyıcıları) ve belirli araştırma reaktörleri için kullanılan HEU, %20 ABD'nin doğrudan silah-235'i silah sınıfıdır, üretim ve stokları genellikle% 93 veya daha fazla zenginleştirilmiştir. HEU, dünya çapında HEU reaktörleri ve büyük çoğunluğu için de mevcuttu.

Proliferasyon Riskleri ve Uluslararası Güvenli Muhafızlar

Aynı teknoloji, barışçıl nükleer enerjinin de silah sınıfı materyali üretme kapasitesine sahiptir. Bu iki kullanım iki katına çıkar.Bu iki katına çıkan nükleer gaz senti bitkilerin kalbidir, özellikle de özel bir meydan okuma oluşturur, çünkü bunlar kompakt, nispeten enerji verimlidir ve kalibresiz faaliyetlere zenginleşen bir protokoldür.

Bu önlemlere rağmen, birçok ülke klanın zenginleştirilmesi programları takip etti. A.Q. Khan ağına yakınlık seviyesi, İran, Libya ve Kuzey Kore'nin zenginleştirilmesi gibi, zenginleştirme ekipmanı ve teknolojiyi kısıtladı, ancak küresel olarak artan oranda artan oranda 2010 yılının başlarında Fordow Tesisinde belgelendi.

Gelecek proliferasyon endişeleri, lazer zenginleştirme potansiyeli içeriyor, bu da, yüzdevülülültecilerin gizlenmesi daha kolay olabilir. Bir lazer zenginleştirme süreci küçük bir depo büyüklüğünde çalıştırılabilir, nispeten küçük bir güç tüketmek için çağrılar yaptı. Bu, atom buhar ve moleküler lazer süreçlerinin uluslararası gözetimini güçlendirmek için çağrılar yaptı, ancak henüz ticari değil.

Çevre ve Enerji Tahminleri

Uranium zenginleştirme, enerji yoğun bir endüstridir. Gaseous diffüzyon tesisleri büyük miktarda elektrik tüketiyor - zenginleştirme maliyetinin güç maliyetine bağlı olduğu kadar. Centrifuge bitkileri, aksine, SWU'daki enerjinin 1/20'si tüketerek, onları daha çevresel olarak dostu bir şekilde karıştırıyor.

Çevre mirası, büyük miktardaki makülaksiyonu içerir:0.Dörtilmiş uranyum hexafluoride (DUF6) ), metal silindirlerde stabil oksit veya tasarruf için dönüşüm bekleyen depolanır. ABD, daha verimli bitkilerde 700,000 metrik tonlar (belirli uranyumlar) veya daha düşük yakıtlar için kullanılan hidroksitler için kullanılanlar, şu anda çok reaktifdir.

Bazı zenginleştirme bitkilerinde soğutma için su kullanımı da önemli olabilir, ancak fosil enerji santralleri için daha az olsa da, modern sentaluge tasarımları, su geri çekilmelerini azaltmak için kapalı-loop soğutma ile tasarlanmıştır. Nükleer endüstri daha verimli ve sürdürülebilir yakıt döngülerine doğru hareket ettiğinde, zenginleştirmenin çevresel ayak izi azaltılır, ancak nükleer enerji döngüsünde bir faktör kalır.

En zenginleştirmenin Geleceği

Önümüzdeki birkaç trend, uranyum zenginleştirmesini şekillendirecektir. İlk olarak, tedarik durumu değişiyor: Rusya şu anda küresel zenginleştirme hizmetlerinin% 35-40'ını sunuyor, ancak Ukrayna'daki savaş, Rus tedarik zincirleri aramaya karar verdi. Urenco ve Orano (Fransa)% 19.75'e kadar genişliyor ve daha iyi bir şekilde Avrupa'nın yüksek enerji verimliliğine ihtiyaç duyuyor.

Isotope ayrılıklarının temel bilimi, 1940'larda olduğu gibi aynı kalır, ancak mühendislik, zenginleştirici bir mekanik, güvenilir bir endüstridir. Önümüzdeki on yıl boyunca uluslararası topluluğun, düşük karbonlu enerji için artan talebi karşılamakla birlikte, nükleer enerjinin temellerini test edecektir.