В радиоАКТИВНОМ ПОИСКЕ 2
В продолжение темы радиоактивности, расскажем о главном радиоактивном веществе в атомной промышленности – уране.
Содержание урана в земной коре составляет 0,0003%, он встречается в поверхностном слое земли в виде нескольких видов отложений (руд). Урановая руда считается очень богатой, если в ней содержится 1-2% урана. На основных промышленных месторождениях России содержание урана составляет от 0,05 до 0,2%.
Уран в природных месторождениях встречается в различных формах. В состав природного урана входят три радиоактивных изотопа: 238U (99,2739%), 235U (0,7205%) и 234U (0,0056%).
В ядерных реакторах в качестве ядерного топлива используют уран, обогащенный по изотопу 235U. В составе природного урана находится от 0,71% до 0,73% изотопа 235U. Обогащенный уран содержит более 0,73% изотопа 235U. Обедненный уран содержит менее 0,71% изотопа 235U.
Добыча урана ведется различными способами:
– карьерным (открытым), когда порода находится неглубоко;
– шахтным (закрытым), рентабельным при высоком качестве руды;
– методом подземного выщелачивания, который является наиболее экологичным и экономически эффективным.
При добыче урана методом подземного выщелачивания получают урановый раствор солей урана.
Первая стадия уранового производства – концентрирование. Породу дробят и смешивают с водой. Тяжелые компоненты взвеси осаждаются.
Вторая стадия – выщелачивание концентратов. В зависимости от вида породы применяют кислотное или щелочное выщелачивание.
На следующем этапе из полученного раствора нужно избирательно выделить уран. Содержание примесей должно соответствовать требованию ядерной чистоты. Эту проблему решают методами экстракции и ионного обмена, которые позволяют достаточно полно извлекать уран даже из бедных растворов.
После очистки природный уран на разделительно-сублиматных производствах Госкорпорации «Росатом» переводят в форму гексафторида (UF6), который затем обогащается по изотопу 235U, поскольку для использования в энергетических целях нужно добиться концентрации изотопа 235U в 3 – 4%, а не 0,7%, как в природном веществе.
Гексафторид урана (UF6) играет ключевую роль в ядерном топливном цикле (ЯТЦ) для разделения изотопов 235U и 238U и обогащения, поскольку является единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре (56,4 XС).
Обогащенный изотопом 235U гексафторид урана – обогащенный урановый продукт (ОУП), полученный на заводах по разделению изотопов, в дальнейшем используется в производстве топлива для ядерных реакторов, а обедненный по изотопу 235U, но «богатый» изотопом 238U, отправляется на хранение и дальнейшую переработку.
Итого – в результате переработки 1000 тонны урановой руды получается примерно 1 тонна уранового топлива. Оставшиеся 999 тонн веществ – это радиоактивные отходы или ценный ресурс?
Расскажем в следующем выпуске, оставайтесь поблизости.