ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уран-графитовый реактор из "Атомная промышленность " Диффузионные методы разделения изотопов урана принципиально отличаются от рассмотренных выше. Остановимся вкратце на термодиффузионном методе. Жидкий (расплавленный) шестифтористый уран под большим давлением помещают в специальную колонну мен ду двумя поверхностями — горячей и холодной. При этом из-за разности масс изотопов урана и сложных межмоле-кулярных сил в жидкости происходит перераспределение молекул таким образом, что у одной из поверхностей колонны скапливаются более легкие молекулы шестифтористого урана-235, а у др той — более тяжелые молекулы шестпфтористого урана-238. Для осуществления полного разделения изотопов урана жидкий шестифтористый уран приходится пропускать через значительное число ступеней. [c.82] Наиболее удовлетворительным и экономичным способом разделения изотопов урана оказался способ газовой диффузии (рис. 22), который и получил наибольшее применение. На этом методе мы остановимся подробнее. [c.83] А как же быть с ураном, ведь это твердый тяжелый металл, а не газ В этом случае берут одно из его соединений — шестифторпстый уран, который при температуре 60° С является газообразным. Шестифтористый уран, помимо низкой температуры испарения, имеет еще одно важное преимущество у фтора имеется только один изотоп с массой, равной 19. Поэтому шестифтористый уран — это смесь двух типов молекул молекул шестифтористого урана-235 с массой 349 и молекул шестифтористого урана-238 с массой 352. Следовательно, процесс газовой диффузии шестифтористого урана будет определяться только ураном, а не фтором. [c.84] Однако наряду с этими достоинствами шестифтористый.уран имеет существенный недостаток он реагирует практически со всеми металлами, неметаллами и органическими веществами. Использование шестифтористого урана осложняется еще и тем, что при падении температуры ниже 38° С он превращается в твердое вещество кроме того, он очень активно реагирует со многими веществами, в том числе с водой, образуя твердые вещества. [c.84] Если мы поместим смесь шестифтористых соединений урана в сосуд с пористой стенкой, то более легкие молекулы шестифтористого зфана-235 будут двигаться быстрее, чаще ударяться о стенки фильтра и выходить из сосуда. Собрав выходящий из сосуда газ, мы получим обогащенный шестифтористый уран, содержащий несколько больший процент молекул шестифторжстого урана-235. Однако в нем будет еще очень много молекул шестифтористого урана-238. [c.84] На газодиффузионных заводах разделение изотопов урана осуществляется на многих газодиффузионных ступенях. Каждая газодиффузиоиная ступень, как это и показано на рис. 23, состоит из двух камер, разделенных мелкопористым фильтром, компрессора медленного откачивания обедненного газа и компрессора быстрого откачивания обогащенного газа. [c.84] Обогащенный газ направляют на следующую ступень, после которой получают газ с еще большим содержанием урана-235, и т. д. Для более полного разделения изотопов урана приходится пропускать газ через несколько тысяч газодиффузионных ступеней, которые образуют так называемый каскад обогащения. [c.85] Исходную газовую смесь, прошедшую через первую камеру первой ступени, направляют в так называемый каскад регенерации, чпсло ступеней которого может равняться нескольким сотням. Их назначение — извлекать молекулы урана-235, оставшиеся в отработанной части газа. [c.86] Для откачивания обогащенного и обедненного газов газодиффузиоиная установка требует большого количества компрессоров Общее количество компрессоров в установке может достигать нескольких тысяч. Все компрессоры и камеры соединены трубопроводами, общая длина которых достигает многих километров, с большим числом сварных соединений. Установка делается вакуумно-герметичной. Это означает, что вся установка с ее трубопроводами длиной в несколько километров и тысячами соединений, с ее компрессорами, фильтрами и приборами должна быть герметична. При возникновении утечки чувствительные приборы, смонтированные на установке, сигнализируют иа пульт управления звуковыми и световыми сигналами. [c.86] Избенгать потерь урана и обеспечить многолетнюю бесперебойную работу газодиффузионной установки можно при условии, если вся система будет изготовлена из материалов, устойчивых против коррозии, вызываемой шестифтористым ураном. Все вакуумные уплотнения также должны быть изготовлены из веществ, но вступающих в химическое взаимодействие с этим газом. [c.86] Газодиффузионные заводы — сложнейшие и чрезвычайно большие по своим размерам предприятия. Особенностью такого завода является, в частности, длительность пускового периода от времени загрузки сырья до установления стационарного рабочего реншма с выдачей продукции. Нередко он доходит до 50—110 дней. Для полного накопления изотопа нуншо несколько месяцев. [c.86] Разработанные и осуществленные на практике методы отделения урана-235 от его близнеца урана-238 в промышленных масштабах имели огромное значение для дальнейшего прогресса во всех областях применения атомной энергии. Уран-235 используется как в различных типах реакторов, так и для обогащения металлического урана, облученного в реакторах (после отделения плутония), чтобы обеспечить его дальнейшее использование. [c.87] Целью газодиффузионного завода может быть пе только получение чистого изотопа урана-235, но и урана, обогащенного в той или иной степеш этим изотопом. Таким путем можно увел11чить содержание его с обычных 0,7 до 1,5% и более. Разумеется, для этого нз жно меньшее число ступеней обогащения. Естественно, такое производство стоит дешевле, чем полз Чение чистого урана-235. [c.87] Если вы посмотрите на таблицу Менделеева в любой книге, изданной до второй мировой войны, то никакого плутония там не найдете. Плутоний — новый химический элемент, впервые полученный искусственным путем в 1941 г. и названный по имени планеты Плутон. Летом 1942 г. на циклотроне путем бомбардировки было получено несколько миллиграммов плутония. Химия дала металлический плутоний осенью 1943 г. Металл был получен в форме шариков весом 3 мкг каждый. [c.87] Но главное, чем плутоний-239 отличается от других элементов,— это способность его ядер делиться под воздействием нейтронов любой энергии. Причем при делении одного ядра испускается в среднем по три нейтрона, способных вызвать деление других ядер плутония, т. е. вызвать цепную ядерную реакцию. Именно это свойство и позволяет использовать плутоний-239 в реакторах в качестве горючего. [c.88] В настоящее время плутоиий-239 получают в больших количествах это основной продукт работы атомных реакторов, в которых он образуется из ядер урана-238. Известно, что уран-238 не является ядерным горючим, поэтому получение из него плутония расширяет возможности производства делящихся веществ. [c.88] Химические свохгства плутония изучены в настоящее время лучше, чем свойства некоторых элементов, известных еще в прошлом веке. [c.88] Серьезный вклад в изучение плутония внесли советские ученые. Например, при участии С. Т. Конобеевского было предпринято изучение металлического плутония и его сплавов на образцах весом от десяти микрограммов до десятков и сотен миллиграммов. [c.88] Металлический плутоний имеет шесть аллотропических форм в интервале температур от комнатной до точки плавления. Обнаружены некоторые закономерности свойств сплавов, образуемых плутонием с бериллием, свинцом, ванадием, хромом, марганцем, железом, никелем, осмием. [c.88] Плутоний — металл серебристо-белого цвета. Плотность его ири температуре 25° 19,8 г см . Точка плавления плутония 639° С, точка кипения 3235° С. [c.88] Вернуться к основной статье