В 1896 году, исследуя уран, французский учёный Антуан Анри Беккерель случайно открыл радиоактивный распад.
Россия прибрала к рукам казахстанский уран… Или нет?
Уран-235 распадается, вследствие чего выделяется большое количество тепловой энергии. Компания стала вывозить уран из Казахстана (там она совладелец и оператор рудника Инкай) через Транскаспйский транспортный маршрут. Ю9) лет. Даже по геологической шкале времени распад урана происходит весьма медленно. Уран-214 подвержен ускоренному альфа-распаду, при котором он теряет сразу по два протона и нейтрона, что говорит о сильном взаимодействии между субатомными частицами в этом изотопе. В статье рассматриваются такие аспекты, как период полураспада урана, радиоактивный распад, изотопы урана и их свойства, применение урана в атомной промышленности и энергетике.
Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана
Энрико Ферми проводил облучение урана нейтронами , преследуя цель получить таким образом трансурановые элементы. Но в 1939 г. Ган и Ф. Штрассман смогли показать, что при поглощении нейтрона ядром урана происходит вынужденная реакция деления. Как правило, ядро делится на два осколка, при этом высвобождается 2-3 нейтрона см. Кривая зависимости относительного выхода изотопов, образующихся при облучении урана-235 медленными нейтронами, от массового числа — симметрична и по форме напоминает букву «M». Два выраженных максимума этой кривой соответствуют массовым числам 95 и 134, а минимум приходится на диапазон массовых чисел от 110 до 125.
Кроме того, при распаде 235U образуются быстрые нейтроны , в то время как сечение поглощения быстрого нейтрона ядром 235U с последующим делением существенно ниже по сравнению с сечением деления под воздействием тепловых нейтронов. Это приводит к тому, что в природном уране цепная реакция очень быстро затухает. Осуществить незатухающую цепную реакцию можно несколькими основными путями [5] : Осуществить разделение изотопов, повысив таким образом содержание урана-235 в образце.
В этом случае потеря нейтронов будет происходить лишь через поверхность образца. Эту потерю можно предотвратить с помощью различного рода отражателей. Тем не менее, возможно достижение критического состояния и без использования отражателей — за счёт увеличения количества вещества до значения, превышающего значение критической массы; Более существенное влияние может оказать замедление нейтронов , выделяющихся при делении.
Отношения сечений поглощения тепловых нейтронов ураном-238 и ураном-235 в зависимости от энергии делящего нейтрона выше в 25-125 раз, чем быстрых, следовательно доля нейтронов, поглощённых ураном-238 резко уменьшится [7].
При этом при делении 1 кг урана получается 1,5 кг плутония. Ядерная энергетика Для осуществления управляемой цепной реакции используют ядерный реактор, который является источником энергии на АЭС и морском флоте. Впервые управляемая цепная реакция деления ядер урана была осуществлена в 1942 г. Ферми в уран-графитовом реакторе. В нашей стране первый ядерный реактор был запущен 25 декабря 1946 г. Ядерный реактор — устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция. Ядра урана, особенно ядра изотопа U-235, наиболее эффективно захватывают медленные нейтроны. Вероятность захвата медленных нейтронов с последующим делением ядер в сотни раз больше, чем быстрых.
Поэтому в ядерных реакторах, работающих на естественном уране, используются замедлители нейтронов для повышения коэффициента размножения нейтронов. Основными элементами ядерного реактора являются: ядерное горючее U-235, Pu-239, замедлитель нейтронов тяжелая или обычная вода, графит и др. Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей гамма-излучение и нейтроны. Оболочку делают из бетона с железным заполнителем. По назначению реакторы делятся: Исследовательские. Воспроизводящие реакторы на быстрых нейтронах.
На объекте начали проводить исследования по нейтронно-активационному анализу, ядерной биологии, медицине, радиофизические исследования материалов, работы с полупроводниками. За полвека реактор ТПУ пережил несколько реконструкций, в частности, в 1977 году для него смонтировали новый бак из стали и изменили схему охлаждения активной зоны. Это позволило увеличить мощность в три раза — до 6 МВт. В конце 80-х, по данным политеха, на реакторе появилась установка для ядерного легирования кремния, начались исследования в области радиофармпрепаратов. В конце 90-х здесь развернулось производство изотопов для онкологических клиник Сибири. В 2016 году была завершена масштабная модернизация, начавшаяся в 2014-м. На ее проведение ТПУ получил из госказны 147 миллионов рублей. В результате были установлены дополнительные экспериментальные каналы, в которых идет облучение, модернизированы все линии легирования кремния, производства радиофармпрепаратов, линия для испытания материалов под воздействием мощных потоков нейтронов и гамма-излучения. В 2021 году Томский политех продлил лицензию на право эксплуатации своего исследовательского ядерного реактора на 10 лет. Бассейн и свет во тьме Исследовательский реактор ТПУ является бассейновым — его активная зона, состоящая из топливных элементов и регулирующих стержней, размещается в бассейне с водой. Его объем — 50 кубометров, глубина бака — семь метров. Вода в бассейне сверхчистая — деминерализованная. Она не оставляет никаких отложений. Выполняет вода несколько функций: охлаждение зоны, биологическая защита от излучения и одна из основных — замедление нейтронов. Слой воды непосредственно над активной зоной реактора настолько сильно экранирует излучение, что операторы могут безопасно работать непосредственно над реактором. Бассейн окружен бетоном, а сверху вмонтировано толстое стекло. Оно прозрачное, поэтому когда реактор запущен на полную мощность, на дне бака можно увидеть синее свечение. Это эффект Вавилова — Черенкова. Свечение вызывается заряженными альфа- и бета-частицами, которые движутся быстрее скорости распространения света в прозрачной среде воде. Бассейн постоянно подпитывается. Полностью воду в нем не меняют, но во время работы происходит естественная убыль, в частности, из-за вентиляции в зале. В качестве топлива в реакторе используется уран-235. При поглощении одного нейтрона он испускает два. Они вступают в реакцию с другими атомами урана, в результате чего нейтронов становится больше.
Новый изотоп урана может сделать ядерную энергетику экологичной
| Ядерное топливо — все самое интересное на ПостНауке | "Одно из крупнейших месторождений урана в мире перешло под контроль "Росатома", "Путин стал хозяином казахстанского урана", "сделка с Россией привела к конфликту между руководством "Казатомпрома" и властями, в результате которого несогласный. |
| Новый изотоп урана может сделать ядерную энергетику экологичной | | 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. |
| :: Распад Урана :: Уран,как и др. трансурановые элементы,куски взорвавшейся черной дыры :: | ERID: 2VtzqugvU83 Скопировано О рекламодателе Пожаловаться. Распад килограмма урана-235, самого распространенного топлива в энергетических реакторах, в среднем приносит 83 тераджоуля энергии. Это во впечатляющие полтора миллиона раз больше, чем можно. |
| Экологические последствия Чернобыльской аварии спустя 30 лет | Экология сегодня | Схема распада ra226. Формула основного закона радиоактивного распада. Радиоактивные превращения закон радиоактивного распада. |
Эксперты: применение урановых боеприпасов заразит местность на столетия
Оригинал взят у ibigdan в Распад урана в реальном времени, очень захватывающе! Таком образом, распад 1 г Урана-238 не так уж и страшен. Даже распад 1 килоТонны Урана, с энерговыделением ~200÷250 Ватт, незначительно для Земли. Как и все другие актиниды, уран радиоактивен — он постепенно распадается, выделяя при этом энергию.
Распад урана и свет во тьме: за кулисами ядерного реактора
Другие продукты распада урана высокорадиоактивны, но как раз поэтому ценны. Гораздо страшнее продукты распада урана. “Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет. Изотоп урана U235 устроен таким образом, что однажды запущенная реакция ядерного распада будет протекать самопроизвольно, без дополнительного влияния извне. Поэтому уран добывают в основном как основу для извлечения из руды подобных изотопов. В атомном реакторе распадается элемент уран-235, что сопровождается колоссальным выделением тепла. Гораздо страшнее продукты распада урана."Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет. такие жуткие последствия ждут население после применения снарядов с обедненным ураном, которые Британия собирается поставить украинской армии.
Ядерное топливо
Но это не так. Уран — радиоактивный элемент, и при распаде он выделяет тепло. Расчет показывает, что если бы уран был равномерно распределен по всей толще планеты хотя бы с той же концентрацией, что и на поверхности, то он выделял бы слишком много тепла. Более того, его поток по мере расходования урана должен ослабевать. Почему так получилось, не обсуждается. Где добывают уран? Урана на Земле не так уж мало — по распространенности он на 38-м месте. Всего в земной коре содержится 1014 тонн урана, но главная проблема в том, что он весьма рассеян и не образует мощных месторождений. Промышленное значение имеют примерно 15 минералов урана.
Это урановая смолка — ее основой служит оксид четырехвалентного урана, урановая слюдка — различные силикаты, фосфаты и более сложные соединения с ванадием или титаном на основе шестивалентного урана. Что такое лучи Беккереля? После открытия Вольфгангом Рентгеном Х-лучей французский физик Антуан-Анри Беккерель заинтересовался свечением солей урана, которое возникает под действием солнечного света. Он хотел понять, нет ли и тут Х-лучей. Действительно, они присутствовали — соль засвечивала фотопластинку сквозь черную бумагу. В одном из опытов, однако, соль не стали освещать, а фотопластинка все равно потемнела. Когда же между солью и фотопластинкой положили металлический предмет, то под ним потемнение было меньше. Стало быть, новые лучи возникали отнюдь не из-за возбуждения урана светом и через металл частично не проходили.
Их и назвали поначалу «лучами Беккереля». Впоследствии было обнаружено, что это главным образом альфа-лучи с небольшой добавкой бета-лучей: дело в том, что основные изотопы урана при распаде выбрасывают альфа-частицу, а дочерние продукты испытывают и бета-распад. Насколько велика радиоактивность урана? У урана нет стабильных изотопов, все они радиоактивные. Самый долгоживущий — уран-238 с периодом полураспада 4,4 млрд. Следующим идет уран-235 — 0,7 млрд. Оба они претерпевают альфа-распад и становятся соответствующими изотопами тория. Из- за его огромного периода полураспада радиоактивность этого элемента мала, а кроме того, альфа-частицы не способны преодолеть ороговевший слой кожи на поверхности человеческого тела.
Рассказывают, что И. Курчатов после работы с ураном просто вытирал руки носовым платком и никакими болезнями, связанными с радиоактивностью, не страдал. Исследователи не раз обращались к статистике заболеваний рабочих урановых приисков и обрабатывающих комбинатов. Вот, например, недавняя статья канадских и американских специалистов, которые проанализировали данные о здоровье более 17 тысяч рабочих прииска Эльдорадо в канадской провинции Саскачеван за 1950—1999 годы «Environmental Research», 2014, 130, 43—50, doi:10. Они исходили из того, что сильнее всего радиация действует на быстро размножающиеся клетки крови, приводя к соответствующим видам рака. Статистика же показала, что у рабочих прииска заболеваемость различными видами рака крови меньше, чем в среднем у канадцев. При этом основным источником радиации считается не сам по себе уран, а порождаемый им газообразный радон и продукты его распада, которые могут попасть в организм через легкие. Чем же вреден уран?
Он, подобно другим тяжелым металлам, весьма ядовит, может вызывать почечную и печеночную недостаточность. С другой стороны, уран, будучи рассеянным элементом, неизбежно присутствует в воде, почве и, концентрируясь в пищевой цепочке, попадает в организм человека. Разумно предположить, что в процессе эволюции живые существа научились обезвреживать уран в природных концентрациях. Но бывают и сильные отклонения. Исследователи же пытаются понять, не слишком ли строг норматив ВОЗ, изучая действие урана на животных. К удивлению авторов — статья так и называется: «Неожиданное отсутствие заметного влияния урана на физиологические системы... Животные прекрасно питались, прибавляли в весе как следует, на болезни не жаловались и от рака не умирали. Уран, как ему и положено, откладывался прежде всего в почках и костях и в стократно меньшем количестве — в печени, причем его накопление ожидаемо зависело от содержания в воде.
Однако ни к почечной недостаточности, ни даже к заметному появлению каких-либо молекулярных маркеров воспаления это не приводило. Авторы предложили начать пересмотр строгих нормативов ВОЗ. Однако есть один нюанс: воздействие на мозг. В мозгах крыс урана было меньше, чем в печени, но его содержание не зависело от количества в воде. Это означает, что уран явно вызывал окислительный стресс в мозгу и организм на него реагировал. Такой эффект — сильное действие урана на мозг при отсутствии его накопления в нем, кстати, равно как и в половых органах, — замечали и раньше. Есть данные, что уран приводит и к нарушениям памяти у животных. Изменение поведения коррелировало с уровнем окисления липидов в мозгу.
Получается, что крысы от урановой водички делались здоровыми, но глуповатыми. Эти данные нам еще пригодятся при анализе так называемого синдрома Персидского залива Gulf War Syndrome. Загрязняет ли уран места разработки сланцевого газа? Это зависит от того, сколько урана в содержащих газ породах и как он с ними связан. Оказалось, что уран химически связан именно с источником углеводородов вспомним, что в родственных углистых сланцах самое высокое содержание урана. Опыты же показали, что используемый при разрыве пласта раствор прекрасно растворяет в себе уран. Радиационного риска это не несет, но уран — ядовитый элемент», — отмечает Трейси Бэнк в пресс-релизе университета от 25 октября 2010 года. Подробных статей о риске загрязнения окружающей среды ураном или торием при добыче сланцевого газа пока не подготовлено.
Быстрые заряженные частицы, вылетающие при распаде ядер, ионизируют молекулы пара вдоль своего пути. А ионы становятся центрами конденсации капель, которые хорошо видны при правильном освещении на фото. Задать свой вопрос.
Добыча в России В России основным урановорудным регионом осталось Забайкалье. Полученные руды и урановый концентрат перерабатываются на Чепецком механическом заводе.
На 2008 г по годовому производству урана около 3,3 тысячи тонн Россия занимала 4-е место после Казахстана. Годовое же потребление урана в России составляло 16 тысяч тонн и складывалось из расходов на собственные АЭС в объёме 5,2 тысячи тонн, а также на экспорт тепловыделяющих средств 5,5 тысячи тонн и низкообогащённого урана 6 тысяч тонн. Общие ресурсы урана порядка 1,5 млн тонн, из них около 1,1 млн тонн можно добывать методом подземного выщелачивания. В 2009 году Казахстан вышел на первое место в мире по добыче урана добыто 13 500 тонн. Добыча на Украине Добыча и переработка — основное предприятие — Восточный горно-обогатительный комбинат в городе Жёлтые Воды.
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-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей. Обеднённый уран используется для радиационной защиты как это ни странно и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей. Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, при бурении нефтяных скважин. Самое известное применение обеднённого урана — в качестве сердечников для бронебойных снарядов. Сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны.
Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем Рейхе. Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка М-1 «Абрамс». По данным ОЭСР в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67000 т урана. Степень обогащения по U-235 в ядерном топливе для АЭС колеблется в пределах 2-4. В 1998 г. Уран - слаборадиоактивный элемент, обычно продается в форме чушек, пригодных для полировки, опиливания, прокатывания и т. Реальная его цена на рынке не очень высока — необогащённая окись урана U3O8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм.