Ученые получили изотоп урана-214 с очень коротким периодом полураспада, который может повысить эффективность ядерных реакторов. Беспрецедентное технологическое лидерство России в атомной отрасли, как и в случае с отечественной технологией центрифужного обогащения урана, которая в десять раз.
Найден новый изотоп урана
Исследователи создали уран-241, обстреляв образец урана-238 ядрами платины-198 на японском ускорителе RIKEN. Поглотив лишний нейтрон, ядро урана возбуждается и приобретает вытянутую форму. Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция деления ядра тепловыми нейтронами.
"Росатом" опроверг сообщение о возможном прекращении поставок урана в США
Важно, что он химически опасен, это токсическое вещество. Разгерметизация опасна именно тем, что люди могут просто отравиться. Пишут, что объем контейнера один кубометр. Это небольшая емкость, но непонятно, что конкретно с ним случилось, какой именно объем гексафторида вышел наружу, в каком состоянии было вещество. Если он был в цехе, возможно, с ним проводили технологические операции. Допустим, его могли нагревать, чтобы перевести в жидкое состояние.
Если он при этом разгерметизировался, то мог произойти выброс ядовитого вещества внутри помещения, люди могли отравиться.
В России переработка ядерного топлива реализуется по схеме замкнутого ядерно-топливного цикла: «После того как отработавшее топливо извлекают из реактора, из него выделяют уран и плутоний, чтобы снова использовать их как источник энергии. Помимо этих двух элементов, извлекают различные высокоактивные элементы например, америций и кюрий. Это необходимо для того, чтобы захоронить отходы с меньшей радиоактивностью, — рассказывает один из авторов работы, сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Светлана Гуторова. Сейчас для переработки урана и плутония на предприятиях применяют технологию PUREX: сначала их извлекают из топлива, а затем разделяют с помощью окислительно-восстановительной реакции в смеси водной и органической фаз. Это не очень удобно, так как многие элементы, которые находятся в ОЯТ, могут окисляться и восстанавливаться. Следовательно, они также перемещаются по фазам вместе с ураном и плутонием. Поэтому исследователи пытаются найти другие механизмы и схемы выделения этих элементов. Технология представляет собой двухступенчатую схему: на первом этапе из топлива селективно экстрагируют уран, а затем извлекают минорные актиниды из азотнокислого раствора ОЯТ.
Росатом, как всегда, тщательно скрывает информацию о любых происшествиях. Пиарщики Росатома тут же заверили, что радиационная обстановка на заводе и за его пределами в норме. То естественно, она и должна быть в норме. Потому что ОГФУ — очень слаборадиоактивное вещество. Его опасность совсем в другом. Хотя, напомним, специалисты Минсредмаша после аварии в Чернобыле тоже утверждали, что ничего не произошло. Так что с них станется. Немного технических подробностей для понимания всей глубины проблемы, которую Росатом создал всем жителям России. В природном уране большое количество изотопа урана-238 и очень незначительное количество урана-235. Однако именно уран-235 используется в качестве «топлива» для атомных станций, а также является начинкой ядерных бомб. Выделить обычными химическими или физическими способами уран-235 из урановой руды практически невозможно. Для этого требуются колоссальные энергетические ресурсы и время. На сегодня практически на всех обогатительных производствах используется метод центрифугирования, когда газообразные соединения двух изотопов «прогоняются» через быстро вращающиеся центрифуги, в которых изотопы разделяются на тяжелые и легкие. Проблема, однако, в том, что практически все газообразные соединения урана существуют только при высоких температурах. Что требует гораздо более высоких требований, в том числе по безопасности. Гексафторид урана UF6 — единственное соединение урана, переходящее в газообразное состояние при температуре 56 градусов Цельсия.
Для этого Чжиюань Чжан и его команда снимали вольфрамовые пластины с сильно ускоренными атомами аргона. Когда атомы сталкиваются, через нестабильные промежуточные стадии, создаются различные изотопы урана. На основании данных о распаде, исследователи определили, что, помимо уже известных легких изотопов урана 216U и 218U, образовался изотоп с массовым числом 214, который ранее никогда не обнаруживался. Помимо 92 протонов, этот новый изотоп урана имеет только 122 нейтрона в ядре атома. Это делает его самым легким изотопом урана, известным на сегодняшний день, как сообщили Чжан и его команда. Период полураспада нового 214U очень короткий и составляет 0,5 миллисекунды. Нарушения альфа-распада Новый изотоп урана интересен еще и по другой причине: в ходе измерений ученые обнаружили, что 214U демонстрирует аномалии в альфа-распаде.
55. Энергия связи. Дефект массы. Деление ядер урана. Цепная реакция
| Секреты ледяного царства: почему ученых поразили новые снимки Урана | «Росатом» опроверг информацию о том, что будут прекращены поставки урана в США. |
| Элементы: Элемент, повлиявший на ход истории – уран | Новый изотоп, уран-241, имеет 92 протона (как и все изотопы урана) и 149 нейтронов, что делает его первым новым богатым нейтронами изотопом урана, открытым с 1979 года. |
| БАЭС стала первой в мире станцией, работающей на ядерных отходах — 03.11.2023 — В России на РЕН ТВ | Лента новостей Друзья Фотографии Видео Музыка Группы Подарки Игры. |
| Следующая остановка — Уран. Почему NASA уделяет пристальное внимание ледяной планете? | Учёные химического факультета МГУ нашли новый способ для эффективного извлечения соединений урана из отработавшего ядерного топлива. |
| Росатом предоставил ТАСС свежие фото законсервированных урановых скважин | Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция деления ядра тепловыми нейтронами. |
Росатом предоставил ТАСС свежие фото законсервированных урановых скважин
| Гексафторид урана: «спящая» смерть от Росатома | Николай Патрушев, секретарь Совета безопасности России, заявил, что радиоактивное облако, возникшее после уничтожения боеприпасов с объединенным ураном, движется в сторону. |
| Врач предупредила о последствиях для здоровья после утечки урана на свердловском заводе «Росатома» | Сделан беспрецедентный снимок Урана: 10 апреля 2023 05:42 Читать подробнее актуальные новости и события на сайте. |
| Сияющие кольца Урана попали на снимок «Джеймса Уэбба» | При расщеплении ядра урана-235 выделяется огромное количество энергии (цепная реакция). |
Найден новый изотоп урана
| Сияющие кольца Урана попали на снимок «Джеймса Уэбба» | Уран: последние новости. |
| Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется? - | На химфаке МГУ им. Ломоносова предложили новый и, как ожидается, в два раза более эффективный способ извлечения урана‑238 из отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). |
| Сияющие кольца Урана попали на снимок «Джеймса Уэбба» | Топливо большинства реакторов — диоксид урана, причем основной источник энергии — деление ядер урана-235. |
Найден новый изотоп урана
Характеристики новых узлов: Узлы общего назначения apollo[33-36] с двумя 18-ядерными процессорами Intel Xeon 6254 3. Графический узел tesla-a100 с двумя 24-ядерными процессорами Intel Xeon Gold 6240R 2. Графический узел tesla-a101 с двумя 24-ядерными процессорами Intel Xeon Gold 6246 3.
Cobalt Strike и Brute Ratel C4 Учёные нашли новый способ добычи урана из отработавшего ядерного топлива12.
Это поможет снизить риски, которые связаны с утилизацией радиоактивных материалов. Развитие атомной промышленности принесло человечеству не только самый энергоёмкий вид топлива, но и риски, которые связаны с использованием и утилизацией радиоактивных материалов. Основной процесс ядерного реактора — бомбардировка изотопа урана-235 нейтронами.
В результате этого ядро делится на более мелкие части и выпускает несколько нейтронов. Они дальше участвуют в реакции деления. Когда реактор прекращает работу, то в отработанном ядерном топливе ОЯТ остаются радионуклиды разной степени активности.
Некоторые из них можно извлечь и использовать снова, другие необходимо правильно утилизировать, чтобы не нанести вред окружающей среде.
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. Со временем магма остывала, и происходило гравитационное разделение вещества по плотности. Силикаты, кристаллизуясь, всплывали в магме, плотность которой за счет железа была выше. Соединения же тяжелых актиноидов, выделяясь из расплава по мере роста давления и кристаллизуясь, оседали на внутреннее твердое железоникелевое ядро планеты.
Из сейсмологических исследований известно, что переходная зона между внешним жидким и внутренним твердым ядром Земли толщиной 2—3 км имеет мозаичную структуру. При этом основными структурными элементами являются относительно тонкие взвешенные слои протяженностью до нескольких десятков километров. Возможно, именно они и являются областями концентрации тяжелых радиоактивных элементов. Не можешь найти — моделируй! Когда речь идет о процессах на глубинах в тысячи километров, следует иметь в виду, что, с одной стороны, они недоступны непосредственному экспериментальному исследованию, с другой — их не всегда возможно изучать и в лабораторных установках, где трудно создать аналогичные физические условия. Но в современной науке существует еще один универсальный инструмент познания — компьютерное моделирование. В 2005 г. Задача была не из легких, поскольку методы теории реакторов традиционно применяются для расчета процессов длительностью максимум в годы, а здесь потребовалось просчитывать интервалы в миллиарды лет!
Согласно их идее при кристаллизации магматического океана происходило «гравитационное разделение вещества по плотности», в результате которого силикаты, кристаллизуясь, всплывали, а соединения тяжелых актиноидов оседали на внутреннее ядро планеты. В дальнейшем сконцентрировавшаяся таким образом масса актиноидов, и в первую очередь соединения урана, играла роль ядерного реактора, генерирующего энергию, обусловленную цепными реакциями деления. К сожалению, в самой основе этой занимательной гипотезы лежит недоразумение. Кристаллизация каких-либо соединений актиноидов в виде самостоятельных минеральных фаз, которые могли бы погружаться в недра планеты, в магматическом океане невозможна. Прежде всего, это обусловлено исключительно низкими концентрациями урана и других актиноидов в протопланетном веществе. При кристаллизации расплава, который возникает на основе такого вещества, весь уран распределяется в кристаллической решетке породообразующих минералов или на их границах в виде примеси, как и многие другие редкие и рассеянные элементы. Конечно, образование скоплений редких элементов в природе возможно вспомним, например, самородное золото , только это происходит в коре и не в результате кристаллизации магматических расплавов, а за счет разгрузки гидротермальных растворов, транспортирующих эти элементы и сбрасывающих их при изменении физических условий. В ходе геологических процессов зарождающиеся в недрах планеты магматические расплавы вследствие более низкой плотности по сравнению с твердым веществом перемещаются к поверхности.
Чтобы считаться богатым нейтронами, изотоп должен содержать больше нейтронов, чем обычно для этого элемента. Уран относится к классу элементов периодической таблицы, известных как «актиниды», у них число протонов составляет от 89 до 103. Все актиниды радиоактивны, но уран — один из четырех наиболее радиоактивных элементов, наряду с радием, полонием и торием.
Кривая периода полураспада, показывающая радиоактивный распад.
Врач предупредила о последствиях для здоровья после утечки урана на свердловском заводе «Росатома»
Лента новостей Друзья Фотографии Видео Музыка Группы Подарки Игры. Гексафторид урана UF6 — единственное соединение урана, переходящее в газообразное состояние при температуре 56 градусов Цельсия. Исследователи создали уран-241, обстреляв образец урана-238 ядрами платины-198 на японском ускорителе RIKEN.
Учёные: Ядро Земли может состоять из урана
При расщеплении ядра урана-235 выделяется огромное количество энергии (цепная реакция). Roman, при делении из ядра вылетают нейтроны, которые могут попасть в другие ядра урана и заставить поделиться их. Новый изотоп, уран-241, имеет 92 протона (как и все изотопы урана) и 149 нейтронов, что делает его первым новым богатым нейтронами изотопом урана, открытым с 1979 года. Видео-стенд из светодиодных панелей для экспозиции "Магия деления ядра Урана" в павильоне "Атом на службе Родины" парка "Патриот".
СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
Снимок «Уэбба» демонстрирует увеличение яркости в центре полярной шапки. На ее краю — яркое облако вместе с несколькими тусклыми протяженными элементами. Вероятно, они связаны со штормовой активностью.
Оказавшись на Западе, «хитрый Циппе», как его нередко называли, запатентовал конструкцию центрифуги в 13 странах. Первые лица в советском атомном ведомстве, узнав о таком интеллектуальном коварстве, шум поднимать не стали — если следовать официальной версии, «чтобы не вызывать подозрений и повышенного интереса к этой теме у военно-технической разведки США».
Пусть, мол, думают, что Советы довольствуются неэкономичным, как и у них, газодиффузионным методом… В 1957 году, переехав в США, Циппе построил там работающую установку, воспроизведя по памяти опытный образец Сергеева. И назвал ее, следует отдать должное, «Русской центрифугой». Однако увлечь американцев он не сумел. В отношении новой машины, как в свое время и по конструкции Штеенбека, был вынесен вердикт: для промышленного использования непригодна.
Степень обогащения одной газовой центрифуги невелика, поэтому их объединяют в последовательные каскады, в которых обогащенное сырье с выхода каждой центрифуги подается на вход следующей, а обедненное - на вход одной из предыдущих. При достаточном количестве центрифуг в каскаде можно получить очень высокую степень обогащения. Правда, четверть века спустя в США все-таки решили перейти с газовой диффузии на центрифуги. Первая попытка не удалась — в 1985 году, когда были установлены первые 1300 машин, разработанные в Оук-Риджской национальной лаборатории, правительство США закрыло программу.
По плану смонтировать 96 каскадов по 120 «волчков» предполагалось еще в 2005 году, но и к концу 2012 года проект все еще не запущен в коммерческую эксплуатацию. Лазерное разделение изотопов урана основано на том, что молекулы, содержащие различные изотопы, имеют немного различные энергии возбуждения. Облучив смесь изотопов лазерным лучом строго определенной длины волны, можно ионизовать только молекулы с нужным изотопом, после чего разделить изотопы с помощью магнитного поля. Лазерная сепарация имеет низкое энергопотребление, низкую стоимость и высокую степень обогащения поэтому она используется сейчас для получения малых количеств сверхчистых изотопов , однако пока существуют проблемы с производительностью, со сроком службы лазеров и отбором обогащенного материала без остановки процесса.
Секретные иголки А тем временем в СССР, в малоприметном местечке Верх-Нейвинск на Среднем Урале, в обстановке строжайшей секретности монтировалась первая опытная линия разделительных газовых центрифуг. Исаак Кикоин еще в 1942 году сталкивался с газовой центрифугой конструкции Ланге и даже испытывал ее в своей лаборатории в Свердловске. Тогда эксперименты желаемых результатов не дали, и академик скептически относился к самой возможности создания промышленных газовых центрифуг. Главной бедой самых первых установок была их недолговечность.
И хотя вращались они поначалу со скоростью «всего» 10000 оборотов в минуту, совладать с огромной кинетической энергией ротора было далеко не просто. Чтобы они еще и размножались?! При центрифужном методе разделения за счет высокой скорости вращения создается центробежная сила, превышающая силу тяготения Земли в сотни тысяч раз. За счет этого более тяжелые молекулы гексафторида урана-238 «сбиваются» на периферии вращающегося цилиндра, а более легкие молекулы гексафторида урана-235 концентрируются возле оси ротора.
Через раздельные выводные трубопроводы типа трубок Пито, о которых говорил советский инженер Сергеев немцу Штеенбеку газ, содержащий изотопы U-238, выводится «в отвал», а обогащенная фракция с возросшим содержанием урана-235 перетекает в следующую центрифугу.
В результате этого ядро делится на более мелкие части и выпускает несколько нейтронов. Они дальше участвуют в реакции деления. Когда реактор прекращает работу, то в отработанном ядерном топливе ОЯТ остаются радионуклиды разной степени активности.
Некоторые из них можно извлечь и использовать снова, другие необходимо правильно утилизировать, чтобы не нанести вред окружающей среде. Сейчас перед учёными и технологами стоит задача разработать не только экономически выгодный, но и безопасный способ переработки ОЯТ. И именно поэтому такие работы поддерживаются национальным проектом «Наука и университеты» как приоритетные. Коллектив сотрудников кафедр радиохимии, органической и физической химии химического факультета МГУ создал новый вариант соединения на основе фенантролина для извлечения урана из отработанного ядерного топлива с помощью экстракции.
Учёные продемонстрировали высокую ёмкость предложенного лиганда по урану.
Резерфорд и его ученик Фредерик Содди осознали, что при распаде одни химические элементы превращаются в другие, причем всегда по одному и тому же закону: при альфа-распаде вещество смещается на две позиции назад в таблице Менделеева, и атомная масса уменьшается на 4; при бета-распаде вещество смещается вперед на одну позицию, но атомная масса остается неизменной. Так, «выстреливая» альфа-частицей, уран превращается в торий, торий — в радий, радон — в полоний, полоний — в свинец. Испуская бета-частицу, торий превращался проактиний, актиний в торий, а висмут — в полоний. Также оказалось, что химически идентичные атомы радиоактивных материалов могут распадаться с разной скоростью и иметь разную массу ядра — такие модификации химических элементов назвали изотопами. С такими данными на руках нетрудно было понять, что все химические вещества в действительности имеют одну природу, а ядра их атомов состоят из одинаковых компонентов. Физики 1930-х годов пришли к выводу, что ядро любого атома напоминает жидкую каплю, состоящую из определенного количества протонов и нейтронов. Подобно жидкости, эта капля может дробиться и сливаться, отчего химические элементы и переходят один в другой. Так, если отщепить от радия два протона, получится радон, а два протона — это ядро атома гелия.
Химические свойства атома зависят от числа протонов в ядре, а существование изотопов объясняется разным количеством нейтронов. В 1920—1930-х годах физики открыли множество трансмутаций, причем не только с металлами. Например, азот в ходе эксперимента удалось превратить в кислород. Но если ядро похоже на жидкую каплю и может дробиться и сливаться, то с чем был связан шок от новости о делении урана? Новый источник энергии Все опыты указывали на один и тот же факт — ядро атома чрезвычайно прочное, и силы, которые удерживают его компоненты вместе, невероятно велики их так и назвали — сильным взаимодействием. Считалось, что отколоть от ядра что-то большее, чем альфа-частицу, невозможно, и потому химические элементы могут преобразовываться лишь в соседние по таблице Менделеева. Именно поэтому, когда немецкие ученые Отто Хан, Фриц Штрассман, Лиза Мейтнер и Отто Фриш в 1938 году облучали уран потоком нейтронов, они были уверены, что получают в результате радий. Он смещен относительно урана на четыре позиции в таблице Менделеева и может быть получен путем двух альфа-распадов. Однако ученые в действительности столкнулись с той же трудностью, что и открыватели радия, супруги Кюри.
Ученые впервые с 1979 года открыли новый «богатый нейтронами» изотоп урана
Также «вторичная критичность» представляет угрозу для работников «зоны». Однако о критической опасности можно будет говорить лишь в случае обнаружения новых радионуклидов в воздухе, подчеркнул Ожаровский. Среди возможных причин возобновления ядерных реакций может быть попадание в устройство влаги, отметил ученый. Это частично может быть связано с периодом дождей: вода может проникать в реактор и создавать необходимые условия. Также возможны подтопления снизу.
Специалисты обратили внимание, что у недавно открытого урана-241 период полураспада длится всего 40 минут. Ученые рассказали, что их экспериментальный метод в будущем позволит не только получить новейшую информацию о тяжелых изотопах, но также, вероятно, открыть неизученные еще типы ядер. Автор: Александра Дударчик Редактор интернет-ресурса Новости по теме:.
ГК "Росатом" назвала подобные сообщения преднамеренной дезинформацией. На предоставленных ТАСС АО "Далур" предприятие горнорудного дивизиона Росатома, добывает уран на "Добровольном" снимках хорошо видно, что законсервированные урановые скважины месторождения не затоплены.
Графический узел tesla-a100 с двумя 24-ядерными процессорами Intel Xeon Gold 6240R 2. Графический узел tesla-a101 с двумя 24-ядерными процессорами Intel Xeon Gold 6246 3. В текущей конфигурации соединение NVLink между видеокартами А100 отсутствует.
Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется?
Помимо 92 протонов, этот новый изотоп урана имеет только 122 нейтрона в ядре атома. Врач предупредила о последствиях для здоровья после утечки урана на свердловском заводе «Росатома». Как и плутоний, эти элементы не встречаются в природе, а возникают только в результате трансмутации урана.