Уран распадается и превращается в некоторые другие элементы, такие как радий, радон, полоний. Гораздо страшнее продукты распада урана."Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет. При распаде урана-235 образуются нейтроны, которые попадают в другие ядра топлива и расщепляют их, вызывая цепную реакцию. Поскольку масса покоя тяжёлого ядра урана больше суммы масс покоя осколков, образующихся в результате распада, то реакция деления протекает с выделением энергии. Вычислить эту энергию можно по аналогии с энергией связи. Гораздо страшнее продукты распада урана."Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет.
Новый изотоп урана может сделать ядерную энергетику экологичной
Напомню - Украинские чернозёмы кормят треть мира экологически чистой продукцией. Оксиды Урана-238 являются не столько канцерогенами, сколько токсичными для внутренних органов соединениями клеточными ядами и вызывают мутации половых клеток рождения уродов и дефективных. И период полураспада Урана-238 4,5 миллиарда лет тут не главный фактор.
Представьте, что вам нужно отделить уран-235 от урана-238.
Как вы это сделаете? Здесь два правильных варианта, можно выбрать любой.
США в свою очередь обязались приобрести этот материал по рыночным ценам. К концу 1996 года на всём постсоветском пространстве Россия осталась единственной страной входящей в ядерный клуб, а все запасы СССР были сосредоточены на eё территории для последующей переработки в соответствии с договором СНВ-1.
Вместе с тем началось повторное обогащение урановых отвалов и переработка ОЯТ. Однако в середине и конце 1990-х годов обогащающие предприятия начали повторно обогащать отвалы для производства разбавителя по соглашению ВОУ-НОУ, в связи с нестабильностью получаемого топлива из отвалов. Договор сменил истёкший в декабре 2009 года СНВ-I и действует до 2021 года. Имеется масса мелких рудопроявлений и проявлений.
Добыча в России В России основным урановорудным регионом осталось Забайкалье.
Выкачиваемый раствор также содержит по минимуму лишних компонентов, что значительно упрощает вопрос радиоактивного загрязнения. Влияние на окружающую среду Печальный пример. Суть в том, что в отходах добычи встречается много сульфидов, которые при наличии воды и кислорода дают нам серную кислоту.
В случае заброшенных подземных шахт, изменение водных потоков делает этот процесс неизбежным. Более того, среди сульфидов встречаются и токсичные металлы медь, алюминий, мышьяк, ртуть. При попадании всей этой радости в речку, пить и жить в ней уже не рекомендуется. Грусть вторая.
После выделения из руды урана у нас остается куча ненужного мусора в твердой и жидкой форме. Он включает в себя как не добываемые нами радиоактивные элементы торий, радий , так и недособранный уран. Если все это просто свалить в кучу, то, как мы уже знаем, гамма-излучение и постоянно выделяющийся радон который, вообще говоря, образуется из радия могут нанести серьезный вред окружающей среде. Грусть третья, касается метода подземного выщелачивания.
Пользуясь этим методом мы почти не получаем мусора, и не загрязняем воздух. Но процесс неизбежно вызывает загрязнение подземных вод. Возможные утечки рабочего раствора i. Серьезной задачей здесь становится защита источников водоснабжения.
Опять в бутылку Одно из хвостохранилищ в Канаде Как мы понимаем, отходы нужно сложить в одно место. Оно именуется хвостохранилище от англ.
Rn распад - фото сборник
| Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется? | Распад урана-238: ядро урана поглощает нейтрон. |
| Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли | Можно увидеть разлет продуктов распада Распад урана — это даже не атомный, а ядерный процесс. А ядро по размерам в 20 тысяч раз меньше атома и в 5 млн раз меньше длины волны видимого света. Так что наблюдать в оптике, как оно распадается, не получится. |
| Telegram: Contact @ruspanorama | arXiv: ледяные гиганты Уран и Нептун на 10% состоят из метана. |
ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Что происходит с остатками ядерного топлива в руинах реактора мы можем судить только по данным с датчиков радиации. В начале мая журнал Science опубликовал заметку о том, что в четвертом реакторном зале ЧАЭС вновь активизировались реакции распада. Через неделю Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины подтвердил , что в одном из подреакторных помещений четвертого реактора ЧАЭС «наблюдается рост плотности потока нейтронов», но тот «не превышает установленных пределов безопасности». Что происходит? Science приводит слова сотрудников украинского Института проблем безопасности АЭС, Анатолия Дорошенко и Максима Савельева, о том, что поток нейтронов в остатках реактора медленно растет и нельзя исключить «риск инцидентов».
Эти их слова отчасти повторяют выводы публикации в журнале «Вопросы атомной науки и техники» 2020 года, один из авторов которой как раз Дорошенко. Действительно, несколько измерительных приборов системы контроля ядерной безопасности, установленной в объекте «Укрытие» так официально называется саркофаг показывают, что с 2016 по 2019 год плотность нейтронного потока увеличилась — в самом значительном случае на 60 процентов. Откуда взялись нейтроны в давно «остывшем» месте катастрофы и почему они так важны? Нейтроны вызывают деление ядер урана-235 или плутония-239 которые поэтому называются делящимися материалами , при этом распад ядер сопровождается выходом новых нейтронов и в случае правильной геометрии материалов выстраивается самоподдерживающаяся цепочка реакций.
Это можно увидеть в ядерном взрыве или работе атомного реактора, и самопроизвольная авария с образованием цепной реакции весьма опасна. В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива 80-90 из 200 тонн осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов ЛТСМ, подробнее об этом читайте в материале «Китайский синдром Чернобыля». Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны. В конце 90-х общее количество нейтронов в «Укрытии» оценивалось величиной примерно 109 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе.
Таким образом, в конце 10 периодов полураспада радиоактивность вещества снижается в 1024 раза. Период полураспада полония 214 составляет одну секунду, в то время как урана 238 — 4,5 миллиарда лет. Кривая радиоактивного распада: через два периода радиоактивность вещества снижается в четверо, через три — в восемь раз и т.
Их затем помещают в циркониевую оболочку, а образующиеся таким образом тепловыделяющие элементы твэлы крепят на специальном кронштейне, создавая таким образом так называемую тепловыделяющую сборку, и размещают их внутри активной зоны реактора.
Упаковка для ядерного топлива: как работают тепловыделяющие сборки Когда уран-235 распадается в реакторе, выделяется большое количество тепла. Оно кипятит воду внутри первого герметичного контура, которая начинает испаряться. Образующийся пар под давлением подаётся в парогенератор во втором контуре и крутит турбину, которая, в свою очередь, вращает электрогенератор. Таким образом АЭС вырабатывает энергию, с помощью которой можно отапливать и снабжать электричеством целые города.
Что происходит с ураном после использования? Урановое топливо, которое используют для работы реакторов на АЭС, в среднем служит три-пять лет. Что с ним происходит после отработки, зависит от того, какой ядерно-топливный цикл используют. При открытом цикле уран извлекают из реактора и захоранивают на специальных полигонах в герметичных контейнерах и на большой глубине.
При замкнутом — отработавшее ядерное топливо направляют на предприятия, которые занимаются его регенерацией. Там диоксид урана UO2 снова переводят в гексафторид урана UF6 и смешивают его либо с гексафторидом урана природного состава, либо с отвалами прошлых лет — обеднённым ураном. Это нужно, чтобы понизить в отработавшем топливе концентрацию изотопов урана 232, 234 и 236, которые образуются во время работы реактора. Они не позволяют топливу эффективно работать, а продукты их распада создают вредные условия труда для персонала предприятия из-за излучения.
Атомный феникс для вечного двигателя В технических помещениях сотрудники всегда носят спецодежду. Источник фото После смешивания гексафторид урана направляют на газоцентрифужные производства, где его снова дообогащают до нужной концентрации по 235-му изотопу. Затем из обогащённого урана опять изготавливают твэлы, тепловыделяющие сборки и помещают их в реактор.
Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш «Успехи физических наук», 1968, 96, 4. После открытия бериллиевых лучей — нейтронов — Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, — он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов. При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся.
Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии. Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом. Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города — он на лыжах, тетя пешком, — они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра подробнее о Лизе Мейтнер см. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше». В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов.
К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора. Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева. Фото: ОАО Росатом, www. Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет , работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один — связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232.
При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, — в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233. Второй механизм — беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп — уран-235 а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233 : поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, — 0,025 эВ, такое ядро разделится. И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части. Попутно вылетает несколько в среднем 2,75 новых нейтронов.
Если они попадут в ядра того же урана, то вызовут размножение нейтронов в геометрической прогрессии — пойдет цепная реакция, что приведет к взрыву из-за быстрого выделения огромного количества тепла. Ни уран-238, ни торий-232 так работать не могут: ведь при делении вылетают нейтроны со средней энергией 1—3 МэВ, то есть при наличии энергетического порога в 1 МэВ значительная часть нейтронов заведомо не сможет вызвать реакцию, и размножения не будет. А значит, про эти изотопы следует забыть и придется замедлять нейтроны до тепловой энергии, чтобы они максимально эффективно взаимодействовали с ядрами урана-235. А действуя замедлителем, можно поддерживать размножение нейтронов на постоянном уровне и взрыва не допустить — управлять цепной реакцией. Расчет, проведенный Я. Зельдовичем и Ю. Харитоном в том же судьбоносном 1939 году, показал, что для этого нужно применить замедлитель нейтронов в виде тяжелой воды или графита и обогатить ураном-235 природный уран по меньшей мере в 1,83 раза. Смоленская АЭС. В 1940 году Г.
Флеров и К. Петржак обнаружили, что деление урана может происходить спонтанно, без всякого внешнего воздействия, правда, период полураспада гораздо больше, чем при обычном альфа-распаде. Поскольку при таком делении тоже получаются нейтроны, если не дать им улететь из зоны реакции, они-то и послужат инициаторами цепной реакции. Именно это явление используют при создании атомных реакторов. Зачем нужна атомная энергетика? Зельдович и Харитон были в числе первых, кто посчитал экономический эффект атомной энергетики «Успехи физических наук», 1940, 23, 4. В настоящий момент еще нельзя сделать окончательных заключений о возможности или невозможности осуществления в уране ядерной реакции деления с бесконечно разветвляющимися цепями. Если такая реакция осуществима, то автоматически осуществляется регулировка скорости реакции, обеспечивающая спокойное ее протекание, несмотря на огромное количество находящейся в распоряжении экспериментатора энергии. Это обстоятельство исключительно благоприятно для энергетического использования реакции.
Приведем поэтому — хотя это и является делением шкуры неубитого медведя — некоторые числа, характеризующие возможности энергетического использования урана. В случае медленных нейтронов стоимость "урановой" калории если исходить из вышеприведенных цифр будет, принимая во внимание, что распространенность изотопа U235 равна 0,007, уже лишь в 30 раз дешевле "угольной" калории при прочих равных условиях». Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную — задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов. Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году. Помимо выработки энергии первые реакторы работали еще и на производство оружейного плутония. Сейчас большинство реакторов работают на медленных нейтронах.
Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана
Тихий океан 15-47 Из почв, рек, озер, морей и океанов уран поступает в микроорганизмы, растительный и животный мир. Многие микроорганизмы способны накапливать уран из окружающей среды, причем коэффициенты накопления колеблются от 2 до 35000 для Bacillus megaterium коэффициент равен 35000. Имеются работы, показывающие значительное накопление урана планктоном с коэффициентами накопления от 3 до 1600 в зависимости от видового состава планктона и содержания урана в среде. Очень активно поглощают уран из воды озер, морей и океанов водоросли. Для одноклеточных водорослей были найдены коэффициенты накопления от 800 до 3900 [Sakaguchi et al. Сильно поглощают уран харовые водоросли с коэффициентом накопления от 100 до 1400. Это соединение используют при разделении изотопов 235U и 238U [3, 4]. Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Под действием медленных тепловых нейтронов он делится с освобождением огромной энергии.
Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Деление 235U можно использовать не только для получения больших количеств энергии, но и для синтеза других важных актиноидных элементов. Уран природного изотопного состава можно использовать в ядерных реакторах для производства нейтронов, образующихся при делении 235U, в то же время избыточные нейтроны, не востребуемые цепной реакцией, могут захватываться другим природным изотопом, что приводит к получению плутония. Изотоп 238U способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией. Выделение изотопа 235U из природного урана - сложная технологическая проблема [2, 4]. Для разделения урана в разное время использовались ются следующие технологии: электромагнитное разделение, газовая диффузия, жидкостная термодиффузия, газовое центрифугирование, аэродинамическая сепарация, испарение с использованием лазера, химическое разделение. Чтобы получить уран, обогащенный ураном-235, и уран, обедненный ураном-235 то есть обогащенный ураном-238 , гексафторид урана подвергают изотопному разделению с помощью электромагнитной, центробежной или газодиффузионной сепарации. Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233 , может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций уже сейчас существуют реакторы, иcпoльзyющиe этот нуклид в качестве топлива, например KAMIN1 в Индии и производства атомных бомб критическая масса около 16 кг [25].
Несмотря на недостаток в виде сильной гамма - и нейтронной радиоактивности, U-233 - прекрасный делящийся материал для ядра атомной бомбы. Он обладает меньшей критической массой, чем U-235, и его ядерные характеристики сходны с плутонием. США производили испытания зарядов на основе U-233 в операции Teapot в 1957 году. Индия придает большое значение U-233 как части исследования и производства оружия и официально включила производство изотопа в свою ядерную программу.
Уран распадается до радия Ра , который в свою очередь распадается до радона Нп см. Изотоп 222рп существует всего несколько дней перед тем, как распадается, но если поверхностные породы и почвы проницаемы, то у этого газа есть время мигрировать в пещеры, рудники и здания. Здесь радон или продукты его радиоактивного распада может вдыхать человек. Первичные продукты его распада, изотопы полония Ро и вро, не газообразны и прилипают к частичкам в воздухе. Когда их вдыхают, они оседают в бронхах легких, где распадаются в конце концов до стабильных изотопов свинца РЬ , испуская частицы а-излучения во всех направлениях см. Излучение вызывает мутацию клеток и в конце концов рак легких. Отметим, что в Британии радон, по оценкам, вызывает рак легких в одном случае из 20, гораздо более серьезной причиной является курение. Каковы массовые числа изотопов [c. Уран и торий являются родоначальниками трех естественных рядов радиоактивного распада, которые начинаются с и-238, и-235 и ТН-232. Каждый ряд завершается образованием стабильного изотопа свинца. Ряд распада урана-238 вкльэчает стадии, показанные на рис. Полностью он представляегся так [c. Содержание в земной коре составляет Ве 6. Гелий, являющийся продуктом радиоактивного распада сс-излучающих элементов, иногда в за метном колрчастве содержится в природном газе и газе, выделяющемся нз нефтяных скважин. В огромных количествах этот элемент находится на Солнце и збездах. Это второй по распространенности после водорода из элементов космоса. У 55 элементов имеется по нескольку устойчивых изотопов — они называются полиизотопными большое число изотопов характерно для элементов преимущественно с четными атомными номерами. У остальных элементов известны только неустойчивые, радиоактивные изотопы. Однако радиоактивные изотопы некоторых элементов относительно устойчивы характеризуются большим периодом полураспада , и потому эти элементы, например торий, уран, встречаются в природе. В большинстве же радиоактивные изотопы получают искусственно, в том числе и многочисленные радиоактивные изотопы устойчивых элементов. Вследствие этого происходит ряд последовательных распадов. Как показано на рис. Это ядро тоже неустойчиво и в свою очередь распадается. Такие последовательные реакции продолжаются до тех пор, пока не образуется устойчивое ядро, свинец-206. Последовательность ядерных реакций , которая начинается с неустойчивого ядра и заканчивается устойчивым, называется рядом радиоактивности или рядом ядерного распада. Существуют всего три таких ряда. Помимо ряда, который начинается с урана-238 и кончается свинцом-206, имеется еще ряд, начинающийся с урана-235 и кончающийся свинцом-207, а также третий ряд, который начинается торием-232 и кончается свинцом-208.
США активно применяли сделанные из него боеприпасы в Ираке и Югославии. Как следствие, американские военнослужащие жаловались на полученные из-за этого онкологические заболевания. Расследования показали, что уран ни в чем не виноват, но правду выяснить сложно. Кроме того, гексафторид урана при контакте с водой создает страшно токсичные соединения: плавиковую кислоту и фторид уранила. В теории при массовом использовании боеприпасов с обедненным ураном это должно вызывать заражение почвы. Они показали, что содержание урана в почве не превышает предельно допустимых концентраций. Правда, насчет плавиковой кислоты и фторида уранила информация как-то потерялась. Официального запрета на использование боеприпасов с обедненным ураном не существует. Европарламент неоднократно пытался принять такую резолюцию, но Великобритания и Франция активно этому препятствовали, указывая, что экологические последствия военного применения от обедненного урана не доказаны.
Последствия обедненного урана являются катастрофическими для человечества, это преступление против всего населения Земли. Снаряды с обедненным ураном имеют продолженное воздействие, если такие бомбы бросить на территорию Украины, они будут иметь продолженное воздействие 4-5 млрд лет, таков период его распада, это значит, что обедненный уран, который будет применен на Украине, останется там навечно, нашим потомкам и нашим детям", - заявил Алексич. Обедненный уран - опаснейшая вещь для любой страны и любого народа, и его употребление необходимо немедленно запретить, поскольку он вызвал массу смертей в Сербии, в Косове и Метохии, в Албании, в Северной Македонии, даже в Болгарии - на Балканах вообще, - люди умирают от этого в Ираке, Ливии, Афганистане - везде, где НАТО употребило это оружие", - подчеркнул адвокат. После этого страна заняла первое место по числу онкологических заболеваний в Европе, а за первые 10 лет с момента бомбардировок в республике заболели раком около 30 тыс. Облучение получили как мирные жители, так и солдаты из контингента НАТО.
Распад урана и свет во тьме: за кулисами ядерного реактора
Группа впоследствии провела аналогичные эксперименты с двумя «соседними» изотопами, ураном-216 и ураном-218, и обнаружила, что их период полураспада составляет примерно 2,25 мс и 0,65 мс соответственно. Они также проанализировали, как эти изотопы распадаются, и обнаружили, что уран-214 и уран-216 подвергаются альфа-распаду. На пути к лучшему пониманию альфа-распада Физиков так интересуют эти "легкие" изотопы урана, потому что их количество нейтронов близко к тому, что ученые считают "магическим числом". Обратите внимание, что ядра, которые имеют количество нейтронов и количество протонов, равное одному из магических чисел, называются "дважды магическими" и оказываются особенно устойчивыми 42He, 168O и т. Имея 122 нейтрона, уран-214 довольно близко к магическому числу 126, поэтому он может представлять интерес для изучения ядерной стабильности. Магические изотопы необычайно стабильны, и наблюдение за их ближайшими соседями дает возможность исследовать влияние ядерной структуры на процессы радиоактивного распада. Учитывая периоды полураспада изотопов 214, 216 и 218 0,5 мс, 2,25 мс и 0,65 мс соответственно , их альфа-распад, по-видимому, происходит относительно легко по сравнению с другими изотопами урана. Это означает, что взаимодействия между протонами и нейтронами в ядрах этих атомов, вероятно, более мощные, чем в других радиоактивных ядрах.
Его назвали уран-241, сообщает Live Science. Последнее — редкость. Число их протонов находится в промежутке от 89 до 103.
Все актиниды радиоактивны, но уран называют одним из четырех наиболее радиоактивных элементов, наряду с радием, полонием и торием.
Период полураспада углерода-14 равен 5700 лет. Каждую секунду он производит малое излучение. Поэтому он представляет реальную опасность только при достаточно высокой концентрации. Бомбы в Хиросиме и Нагасаки были взорваны примерно в 500 метрах над землей. Это было сделано, чтобы максимизировать урон. Подавляющее большинство радиоактивных изотопов рассеялось вместе с ветром.
Радиация от взрывов не фиксировалась уже через несколько лет. Вышеперечисленное означает, что радиационная опасность от ядерных катастроф, даже такой серьезной, как Чернобыльская, будет практически незначительной через несколько столетий.
В одном акте деления урана высвобождается энергии в 4 раза больше, чем при естественном распаде, причем скорость энерговыделения очень велика. Самые известные примеры процессов такого типа — реакции в атомной бомбе и реакторах АЭС Сама идея атомного реактора в земных недрах возникла примерно в это же время — и почти за двадцать лет до открытия феномена Окло! В 1953 г. Везерилл и М. Ингрэм выдвинули смелую гипотезу, что в древнейшие времена в скоплениях радиоактивных элементов, главным образом урана и тория, могли протекать цепные ядерные реакции.
Поиски геореакторов, подобных оклоскому, предпринимались впоследствии и в других древних месторождениях, но они успехом не увенчались. Может быть, африканский реактор — это шутка Бога, результат случайного стечения обстоятельств и он действительно уникален? Даже если это так, идея, что в Земле могут идти — причем и в далеком прошлом, и в настоящее время! Красноречивый гелий Признаки работы природных реакторов ищут не только в земной коре, но и в недрах планеты. Одна из причин упорства исследователей заключается в том, что Земля излучает тепла примерно в 2,5 раза больше, чем должна отдавать в результате естественного распада радиоактивных элементов в коре радиогенное тепло и первичного нагрева. Тепловая энергия, получаемая от Солнца, в этом балансе не учитывается. Если такую большую разницу пытаться объяснить только радиогенным теплом из внутренних областей планеты, то Земля в целом должна иметь нереально большие запасы радиоактивных элементов.
Но вот в цепных ядерных реакциях как раз выделяется тепла в несколько раз больше, чем при естественном радиоактивном распаде. Цепной механизм выделения энергии мог бы объяснить и упомянутый тепловой дисбаланс, и многие другие необычные явления. И если гипотетические реакторы расположены глубоко в недрах, то понятно, почему следы их активности не удалось найти в урановых месторождениях за исключением Окло. Искали где ближе, но, может, стоит «копнуть вглубь»? Итак, предположим, что где-то в теле Земли действует такой реактор. По каким признакам его можно обнаружить? Один из методов поиска — анализ продуктов деления, мигрирующих из зоны реакции и достигающих земной поверхности.
В частности, очень интересен изотопный состав «солнечного элемента» — гелия. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: 4He и 3He. Гелий-4 попадает в атмосферу в результате естественного распада урана и тория. В воздухе на миллион атомов гелия-4 приходится всего полтора атома гелия-3. Но в базальтах срединно-океанических хребтов изотопа 3He больше уже в 8 раз, а в некоторых изверженных магматических горных породах — в 40! Как объяснить происхождение гелия с высоким содержанием изотопа 3He? Какие физические процессы могут быть ответственны за это?
Обычный радиоактивный распад явно не годится, так как он продуцирует исключительно гелий-4. Попробуем привлечь на помощь ядерные реакции деления. Известно, что при работе реактора тяжелые ядра, поглощая нейтрон, становятся неустойчивыми и могут делиться на два крупных осколка с испусканием легких заряженных частиц и 2—3 нейтронов. В конечном продукте совокупности таких реакций доли обоих изотопов гелия хотя и отличаются, но представляют собой величины одного порядка. Напомним, что в «стандартном» атмосферном гелии их концентрации различаются на шесть порядков! Таким образом, относительно высокое содержание гелия-3, наблюдаемое в магматических породах, поднявшихся на поверхность из земных недр, может служить косвенным свидетельством работы глубинного геореактора. Уран выпал в осадок?
Прежде чем продолжить разговор, хочется еще раз подчеркнуть принципиальное различие между естественным радиоактивным распадом и ядерной реакцией деления, ибо разница эта не всегда очевидна на неискушенный взгляд. Обычная радиоактивность — это самопроизвольный распад атомных ядер; для реакции деления обязательно требуется взаимодействие с внешней частицей нейтроном. По этой причине для осуществления ядерной реакции нужна достаточная концентрация активного вещества; для спонтанного распада концентрация не имеет никакого значения. Если в недрах Земли действительно идут цепные реакции, значит, там должны присутствовать скопления радиоактивных элементов актиноидов. Как и где именно они образовались? На этот счет существует множество разных точек зрения: от мантии до геометрического центра Земли. Анисичкин с соавторами предложили обоснованную гипотезу, согласно которой местом критической концентрации урана и тория могла быть поверхность твердого внутреннего ядра Земли.
Эта концепция во многом базируется на работах по растворимости диоксида урана UO2 , проведенных в конце 1990-х гг. В экспериментах на аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» А. Туркиным было показано, что растворимость UO2 в расплавах на основе железа с ростом давления уменьшается. Исследуемый диапазон давлений составлял 5—10 ГПа для сравнения: в центре Земли давление около 360 ГПа. Поскольку в природе уран встречается преимущественно в виде оксидов, то логично сделать вывод: чем глубже, тем хуже будет растворяться уран! Этот важный экспериментальный факт наводит на мысль, что миграция актиноидов в теле Земли могла быть следующей. После образования планеты в океане магмы, состоящей, в основном, из расплавов железа и силикатов, присутствовали и соединения урана.
Период полураспада урана-235 составляет 700 000 000 лет. Так почему Хиросима заселена?
Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью, подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки появляются белок и сахар в моче. При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы. Содержание урана в воде регламентировано из-за его химической токсичности - уран является известным нефротоксическим веществом, то есть токсичным для почек. Почки контролируют состав крови в организме и очищают его от ненужных веществ. Остаются серьезные сомнения в определении уровня чувствительности почек человека к обедненному урану. За последние годы сильно возросло осознание рисков раковых заболеваний, возникающих в результате радиоактивного облучения обедненным ураном, и вреда, наносимого почкам в силу присущих ему свойств тяжелых металлов. Кроме того, появляется много новых фактов, которые вызывают серьезные опасения последствий постоянного облучения обедненным ураном для других функций организма.
Исследования животных и людей показали, что уран может содержаться в переменных количествах в скелете, печени, почках, анализах и мозге. Являясь природным элементом, уран присутствует в организме любого человека; в среднем, его количество оценивается в 90 миллиграммов. Однако по органам и тканям уран распределен неравномерно. При попадании внутрь в больших количествах уран может представлять серьезную опасность, при этом его химическая токсичность превышает радиологическую, то есть обусловленную радиоактивностью. Являясь общеклеточным ядом, уран поражает все органы и ткани, но в наибольшей степени страдают почки, кроме них - печень и желудочно-кишечный тракт. Поступая в кровеносную систему, уран, склонный к образованию малорастворимых фосфатов, откладывается в костях. Впрочем, почти весь уран, попавший в организм, довольно быстро в течение суток выводится.
Если уран попал внутрь, то в краткосрочной перспективе его вредное воздействие обусловлено химической токсичностью, тогда как в более поздние сроки преобладает радиационный фактор. При этом основной вклад в облучение организма вносит не сам уран, а образующиеся при распаде его изотопов радиоактивные продукты. Среди них наиболее значимым является радиоактивный благородный газ радон. Радон-222 является членом радиоактивного семейства урана-238. Данный нуклид образуется в результате распада радия-226.
Новый изотоп, созданный группой китайских исследователей, имеет только 122 нейтрона, таким образом, они создали изотоп 214 214U. Чтобы получить этот никогда ранее не производимый изотоп, физики использовали процесс, который включал в себя обработку образцов вольфрама мощными пучками аргона и кальция до тех пор, пока атомы не сольются вместе. Атомы урана-214, полученные в результате реакции, затем удаляли с помощью магнитного устройства сепаратора. Чрезвычайно короткий период полураспада Осуществляемая реакция представляла собой реакцию "термоядерного испарения", которая включала подачу луча аргона 36Ar в вольфрамовую мишень 182W и отслеживание продуктов термоядерного синтеза. Конечно, это не так просто, как кажется; "недостаточно" бомбардировать вольфрам для успешной реакции, и выход на самом деле особенно низок: "Производство этих атомов очень сложно, потому что не все столкновения могут дать то, что мы хотим. От 10 до 18 частиц пучка было доставлено для столкновения с мишенью, но только два ядра урана-214 были успешно произведены и разделены", — говорит Чжиюань Чжан, руководивший исследованием. Таким образом, группа идентифицировала два легких изотопа урана, ранее обнаруженных — Уран-216 и Уран-218, а также новый изотоп Уран-214. Природный уран содержит от 142 до 146 нейтронов; недавно обнаруженный изотоп имеет только 122, что на один меньше, чем ранее полученный рекорд с созданием изотопа 215.
Длительность жизни радионуклидов время, в течение которого они сохраняют свои свойства сильно варьируется от одного элемента к другому. Периодом полураспада называется время, за которое радиоактивное вещество естественным образом теряет половину своей радиоактивности. Таким образом, в конце 10 периодов полураспада радиоактивность вещества снижается в 1024 раза.
Как перерабатывается ядерное топливо? Ядерное топливо представляет собой герметичный контейнер из сплавов циркония или стали, в который помещены таблетки с ураном. Когда топливо переходит в разряд отработанного, его извлекают из реактора и путем химического разделения сортируют на бесполезные элементы и вещества, которые можно использовать повторно. Конкретные схемы переработки отличаются набором применяемых реагентов, последовательностью отдельных технологических стадий и аппаратурным оформлением. Например, в ходе самого распространенного метода переработки PUREX происходит восстановительная реэкстракция плутония из совместного экстракта с ураном и продуктами деления. После удаления оболочки топливо растворяется в азотной кислоте, затем органические растворители извлекают плутоний, который потом используется для производства ядерного оружия. В отличие от PUREX, процесс пиропереработки позволяет получить не компоненты для ядерного оружия чистый плутоний , а смесь трансурановых элементов. Их можно использовать для производства энергии. Пиропереработка основана на гальванизации — использовании электричества для сбора на проводящем металлическом электроде металла, извлеченного в виде ионов из химической ванны. Этот процесс проводится при очень высоких температурах. Существуют два подхода по пироперераработке отработанного ядерного топлива — российский и американский. В России перерабатывается керамическое оксидное топливо из дикосида урана, а в США — металлическое ядерное топливо. Как с ядерным топливом поступают разные страны? Переработка ядерного топлива часто воспринимается однозначно — как метод PUREX, который позволяет получать из отработанного топлива чистый плутоний для ядерного оружия. Однако еще в конце прошлого века усовершенствованная технология реакторов на быстрых нейтронах позволила использовать альтернативную стратегию рециркуляции, которая не позволяет получать чистый плутоний ни на одной из стадий переработки. Таким образом, реакторы на быстрых нейтронах минимизируют риск того, что отработанное топливо от производства энергии будет использоваться для производства оружия. И при этом позволяет повторно использовать отработанное топливо для производства энергии. Два из них всё еще работают. К настоящему времени по всему миру переработано около 100 тыс. Годовая мощность переработки в настоящее время составляет около 5 тыс.
Чем опасен обедненный уран
В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. Ура́н-235 (англ. uranium-235), историческое название актиноура́н — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 235. Как следует отсюда, о распаде ядра урана на две части не было еще и мысли. В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. уран. Стоимость урана во всём мире поднялась на 8% на фоне протестов в Казахстане.
Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана
Полу распад урана-238 происходит на протяжении 4,4 млрд лет. Снаряды с обедненным ураном летят на расстояние до двух километров и пробивают толстую броню. Взглянем на продукты распада урана. (Факт существования двух различных цепочек распада урана был понят лишь в результате многолетней интенсивной работы ученых разных стран.). Гораздо страшнее продукты распада урана. “Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет.
Россия прибрала к рукам казахстанский уран… Или нет?
| Деление ядер урана. Цепная ядерная реакция | У урана есть несколько радиоактивных изотопов – уран-238 (период полураспада -4,4 млрд лет) и уран – 235 (полураспад – 0,7 млрд лет). |
| Экологические последствия Чернобыльской аварии спустя 30 лет | Экология сегодня | Как следует отсюда, о распаде ядра урана на две части не было еще и мысли. |
Чем опасны боеприпасы с обедненным ураном? Генерал Игорь Кириллов ответил на шесть главных вопросов
Другие продукты распада урана высокорадиоактивны, но как раз поэтому ценны. Уран-235 распадается, вследствие чего выделяется большое количество тепловой энергии. Ю9) лет. Даже по геологической шкале времени распад урана происходит весьма медленно.