Разделение изотопов урана

В СССР и других странах изучались диффузионные и термодиффузионные методы разделения изотопов урана, а также технологические процессы с применением центрифуг, электромагнитных разделительных систем и др. Метод разделения изотопов урана с применением центрифуг может значительно снизить потребность в электроэнергии. [c.163]

В настоящее время разрабатываются и испытываются устройства для лазерного разделения изотопов урана. Но поскольку является одним из основных компонентов ядерного оружия, то большая часть этих работ держится в секрете. Правительство США, однако, делает попытки заинтересовать частный капитал, частично рассекретив несколько лет назад некоторые работы по этой теме. Этой технологией заинтересовался также ряд европейских корпораций. [c.193]

Ф.—сильнейший окислитель (степень окисления —I), обладает высокой реакционной способностью. Соединения Ф.—фториды — известны для всех хим. элементов, кроме лёгких инертных газов (Не, Ne и Аг). С помощью Ф. получен легколетучий UF , к-рый используется в диффузионных методах разделения изотопов урана. Водный раствор HF (плавиковая к-та) широко применяется для травления стекла и др. целей. Использование Ф. позволяет получать разл. фторопласты, в т, ч. термически и коррози-онно стойкий тефлон. Соединения, содержащие Ф. (т. н. фреоны), до сих пор применяют в качестве хладагентов в холодильных установках и для др. целей, несмотря на то, что содержание фреона в окружающей среде — один из [c.376]

Стоимость обогащения урана методом газовой диффузии высока. В настоящее время (1986 г.) она превышает 125 дол. за единицу разделительной работы (ЕРР). При действующих на мировом рынке ценах затраты на обогащение урана сравнимы со стоимостью природного урана, расходуемого на получение обогащенного. Например, при обогащении до 3,6—4,4 % требуемая работа разделения соответственно равна 5,64—7,46 ЕРР на 1 кг обогащенного продукта, а коэффициент расхода природного урана 6,65—8,21 (при у=0,2%). Освоенная в ряде стран технология разделения изотопов урана методом центрифугирования более экономична, чем газодиффузионным методом, она позволяет уже теперь — при наличии малых мощностей — снизить затраты на разделительную работу до 90 дол/ЕРР и ниже. Прогнозируется, что до 2000 г. на основе технического прогресса (развитие центрифужной и лазерной технологии) произойдет дальнейшее снижение цены разделительной работы до 60 дол/ЕРР и ниже (рис. 5.2), Большие надежды в отношении снижения удельных затрат возлагаются на новый разработанный в США лазерный метод разделения, находящийся пока в стадии экспериментальной проверки и доработки технологии на опытно-промышленных модулях . [c.115]

Промышленные методы разделения изотопов урана для получения высокообогащенного продукта были впервые разработаны в США в связи с программой создания атомной бомбы (электромагнитный, центрифужный и газодиффузионный методы). Позднее газодиффузионная технология, как наиболее отработанная, была использована в США и некоторых других странах для промышленного производства обогащенного урана как ядерного топлива для ядерной электроэнергетики и атомного флота. [c.205]

В технологии разделения изотопов урана понятие работы разделения (РР) имеет весьма важное значение. Количественное определение работы разделения как величины, характеризующей меру физических усилий, совершаемых при разделении изотопов урана, было предложено английскими физиками Пайерлсом и Дираком. Они предположили, что существует функция U, которой можно характеризовать ценность данной изотопной смеси как в количественном, так и в качественном отношении. Эту функцию ценности можно представить в виде произведения количества смеси на функцию V(x), зависящую только от концентрации извлекаемого изотопа и характеризующую качество смеси. Функция V x) называется потенциалом разделения. Необходимо отметить, что функция ценности не имеет ничего общего с денежным выражением, и ее не следует смешивать с ценой изотопной смеси. [c.212]

Из формулы (7.25) видно, что разделительная мощность (или разделительная способ ность) имеет размерность потока разделяемого газа и может вычисляться по коэффициентам е, г" и е. В практике расчетов разделения изотопов урана принято измерять поток количеством урана, проходящим через разделительное устройство за год. [c.214]

Коэффициент полного обогащения разделительной ступени мал по сравнению с единицей (е<1) (например, в газодиффузионной ступени при разделении изотопов урана значение в первичном эффекте разделения составляет 4,3-10" ). [c.215]

В 7.4 были рассмотрены процессы разделения изотопов урана и дана формула (7.30) для определения удельной работы. Необходимая работа разделения, отнесенная к 1 кг обогащенного урана и выраженная в ЕРР, ЕРР/кг, [c.240]

Диффузионные заводы США длительный период работали (рис. 7.18) при содержании в отвале у=0,3%. При удорожании природного урана и наличии достаточных разделительных мощностей газодиффузионных и центрифужных заводов можно довести содержание в отвале до 0,1—0,2%. Исследователи и разработчики лазерного метода разделения изотопов урана рассчитывают на почти полное (до у=0,03%) извлечение из отвалов. Однако в настоящее время нет данных для оценки стоимости разделительной работы этим методом. [c.246]

ЛАЗЕРНЫЙ МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ УРАНА [c.247]

Лазерный метод разделения изотопов урана основан на эффекте изотермического смещения спектральных линий в атомах урана. Частотный сдвиг между спектрами и составляет около 8 ГГц. [c.247]

Рнс. 7.20. Принципиальная схема лазерного разделения изотопов урана в атомарном паре [c.248]

Во всех процессах разделения изотопов урана используется только одно его химическое соединение — шестифтористый уран — гексафторид урана. [c.253]

Большим преимуществом UFe как химического продукта, применяемого для разделения изотопов урана, является то, что природный фтор содержит лишь один стабильный изотоп 9F. [c.254]

РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ УРАНА МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ДИФФУЗИИ [c.259]

В 1896 г. английский физик Рэлей показал, что ...смесь двух газов различных атомных весов может быть частично разделена, если заставить смесь продиффундировать через пористую перегородку в вакуум . В методе газовой диффузии, примененном для разделения изотопов урана, используются различие в скоростях теплового движения тяжелых и легких молекул и закономерности молекулярного течения газа через тонкие пористые перегородки, в которых размер пор или капиллярных каналов меньше, чем средняя длина свободного пробега молекул. Попадая в эти поры, молекулы гексафторида и между собой почти не сталкиваются, а проходят через перегородку, взаимодействуя только со стенками капиллярного канала, при этом какая-то часть молекул не пройдет, а, отразившись от стенки, вернется в исходный объем. [c.259]

Теория газодиффузионного процесса разделения изотопов урана разработана подробно. Наиболее значительная работа была опубликована в 1951 г. К- Коэном (США). [c.266]

Обобщенную теорию разделения изотопов урана как методом газовой диффузии, так и с помощью противоточных центрифуг развил в США К. Коэн (1951 г.). Опытами Бимса в США и Гроота в ФРГ было подтверждено соответствие теории и эксперимента и показана принципиальная возможность практического решения за-д и. В дальнейшем исследователи в разных странах внесли свой вклад в теорию и технику газовых центрифуг. [c.276]

Большую роль сыграло заключенное в 1970 г. тройственное Соглашение о совместных работах по исследованиям и созданию промышленного производства по разделению изотопов урана центрифужным методом между ФРГ, Нидерландами и Великобританией. Значительных успехов в разработке центрифуг добились США и Япония. Решением этой проблемы заняты и некоторые другие страны. [c.278]

При разделении изотопов урана в противоточной центрифуге Гроота, имеющей скорость 350 м/с, по приведенной формуле получаем ео=0,0682 при скорости 400 м/с ео=0,0976, а при скорости 500 м/с 0=0 152. В диффузионной же ступени максимальное значение теоретического коэффициента обогащения ео=0,0043, т. е. в 20—25 раз меньше. В возможности получать столь высокие коэффициенты разделения и состоит важнейшая особенность центрифужного метода и его отличие от газодиффузионного. [c.280]

Кроме урана явление деления было обнаружено с помощью ионизационной камеры также для тория и протактиния. При этом заметили, что при окружении источника нейтронов и ионизационной камеры парафином эффект в случае урана усиливается, а в сл учае тория и протактиния остается неизменным. Отсюда можно было сделать вывод о том, что уран делится как быстрыми, так и тепловыми нейтронами, а торий и протактиний только быстрыми. Позднее (в 1940 г.), когда при помощи масс-спектрометра удалось получить небольшое количество разделенных изотопов урана и было показано, что тепловыми нейтронами делится изотоп а порог реакции деления и встречающихся в природе изотопов goTh и giPa равен примерно 1 Мэе . [c.362]

В качестве ядерного горючего в реакторах используются 92U , 94Pu23 , естественный уран, содержащий 99,3% изотопа 92U и 0,7% изотопа 92 , а также естественный уран, обогащенный 92 . Как уже упоминалось, 94Pu получается в ядерных реакторах, 92U235 и обогащенный уран —в процессе разделения изотопов урана, а 92U в реакции [c.387]

В 40-х гг. был разработан промышленный эл.-магн. способ разделения изотопов урана (см. Изотопов разделение). Для этой цели нужно было иметь сильноточные ионные пучки с достаточно высокими оптич. характеристиками (малым фазовым объёмом). В качестве фокусирующей системы использовалось квазиодно-родное поперечное магн. попе. В таком сепараторе объёмный заряд быстрых ионов практически компенсирован холодными электронами, возникающими при столкновении ионов с атомами остаточного газа. Образующиеся при этом медленные ионы выталкиваются небольшим положит, зарядом пучка на стенки камеры. Т. о., здесь реализуется также н газовая фокусировка, для к-рой требуется некое оптимальное давление в камере. [c.614]

Для 3-го издания автором заново написаны гл. 5, 11 и 12. В связи с тем что содержание и структура книги подверглись существенному изменению, из нее исключена гл. 6, входившая в 1-е и 2-е издания. Новыми данными дополнена гл. 1. В гл. 2 изложены основные положения Энергетической программы СССР на длительную перспективу и приведены новые данные по ТЭК страны с учетом решений XXVH съезда КПСС. В гл. 7 включены 7.11 и 7.14 о лазерном методе разделения изотопов урана и внесены некоторые корректировки и уточнения. Внесены изменения и уточнения в гл. 4, в ней 4,4 и 4.5 написаны с участием Б. Батурова. Глава 9 дополнена 9.9 и 9.10, где дается представление 0 особенностях и экономике производства смешанного уран-плутониевого топлива. В гл. 6 заново написан 6.16 о проблемах экономичной добычи урана из морской воды. [c.6]

Тетрафторид урана UF4 (зеленая соль) обычно является исходным соединением для получения металлического урана и гексафторида UFe. Газообразный гексафторид урана используется как рабочее вещество в технологии разделения изотопов урана. Помимо простых фторидов уран образует оксифториды, из которых наиболее важную роль в технологии переработки урана имеет уранил-фторид UO2F2 — твердое кристаллическое вещество светло-желтого цвета, плотностью 6,37 г/см , легко растворимое в воде. [c.154]

Таким образом, обогащенный уран является концентрирован ным и высококалорийным ядерным топливом современной ядернор энергетики, обеспечивающим ее технический прогресс и экономическую конкурентоспособность. Промышленное производство обо ращенного урана — важнейшая стадия ядерного топливного цикла Однако разработка эффективных методов разделения изотопо урана и промышленное получение обогащенного урана в крупны масштабах оказались весьма сложной научной и инженерно-технической задачей. [c.202]

Огромные принципиальные трудности решения этой задачи связаны с тем, что для разделения изотопов урана невозможно применить обычные химические методы. Как известно, изотопы одного и того же химического элемента имеют одинаковые заряды, но различаются своими атомными массами. Это обусловливает и неко торые различия в физических и химических свойствах изотопов элементов. И хотя эти различия невелики, они все же позволяют успехом использовать их в промышленных методах разделения изотоповтурана. [c.202]

В обычном электромагнитном методе разделение достигается благодаря тому, что ускоренные до одинаковой энергии ионы движутся поперек постоянного магнитного поля по окружностям, радиус которых зависит от массы иона. Следовательно, смесь ионов, вышедших из источника, разделяется в таком электромагнитном сепараторе на пучки, каждый из которых содержит ионы только одной массы. Наибольшее расхождение между разделительными пучками достигается после того, как ионы пройдут путь, равный половине окружности. Если в соответствующих этому условию местах установить коллекторы ионов, то в идеальном случае можно собрать полностью разделенные изотопы урана. В реальных условиях имеют место процессы, приводящие к тому, что в коллектор, предназначенный для извлечения какого-нибудь одного изотопа, частично попадают и другие. Поэтому на практике элек-202 [c.202]

Советский Союз, создавший передовую высокоэкономическую технологию и промышленность по разделению изотопов урана, предложил в 1972 г. всем заинтересованным странам услуги по [c.225]

В Японии многие годы велись разработки и тщательные ис следования обоих методов разделения изотопов урана — газоди ф>знойного и центрифужного. Сравнение их показало, что центри фужный метод предпочтительнее. С 1984 г. фирмой PN начат сооружение первого японского промышленного центрифужног завода с центрифугами собственной конструкции. Разделительна мощность первой очереди 2 млн. ЕРР/год. [c.234]

С 1972 г. в США наряду с центрифужным интенсивно разрабатывался лазерный метод разделения изотопов урана, пригодный также для разделения изотопов плутония и других эле ментов. Работы велись одновременно в трех научно-исследова-довательских центрах (Ливемор, Лос-Аламос, фирма Екссон ). В 1982 г. Министерство энергетики США (DOE) приняло решение финансировать в дальнейшем только работы Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, где была к тому времени [c.235]

При решении использовать в США вместо центрифужного лазерный метод разделения изотопов урана в качестве основногс [c.236]

Цена обогащенного урана, предназначенного для изготовления ядерного топлива, определяется двумя главными видами затрат на разделение изотопов урана и на оплату исходного сырья, обычно поставляемого на разделительный завод в виде гекса-фЗБорида природного урана в твердой или жидкой фазе. [c.238]

Принципиальная схема установки для атомного метода разделения изотопов урана, разработанная в Ливерморской лаборатории им. Лоуренса, приведена на рис. 7.22. Установка состоит из трех частей лазерной системы, настроенной на частоту селективного возбуждения системы усиления лазерного луча системы разделения ионизованного Используются два лазера первый (на парах меди, мощностью 150 Вт) приводит в действие второй (на красителях), генерирующий свет с необходимой для процесса длиной волны (рис. 7.23). [c.249]

Рнс. 7.22. Схема технологической установки для лазерного способа разделения изотопов урана AVLIS [c.250]

Разработка центрифуг для разделения изотопов урана была включена в США в программу по быстрейшему промышленному получению высокообогащенного урана для атомной бомбы и рассматривалась тогда как наиболее обе щающее успех направление. Однако, несмотря на большие усилия и затраты, американским специалистам не удалось в то время довести центрифужный метод до промышленного внедрения. В США был принят более отработанный и надежный, но весьма энергоемкий метод газовой диффузии. [c.276]

На основе теории Бермана шведскими исследователями центрифуг вычислена ориентировочная зависимость КПД от окружной скорости центрифуги при разделении изотопов урана для ротора длиной 100 см и Г2=10 см при условии оптимальной циркуляции при температуре —50°С (323 К) и предположении симметричного разделения потоков. Согласно расчетам максимум КПД наблюдается (рис. 8.12) при скорости — 280 м/с (т1 627о), а при скоростях 500—600 м/с КПД уменьшается до 30—22%. На рис. 8.13 приведена зависимость теоретической и реальной разделительной мощности указанной выше центрифуги от окружной скорости вращения ротора. [c.283]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...