В рамках этих определений "обеднённый уран" мог являться только "хвостом" процесса разделения изотопов урана на обогатительном производстве. В статье рассматриваются такие аспекты, как период полураспада урана, радиоактивный распад, изотопы урана и их свойства, применение урана в атомной промышленности и энергетике.
Красноречивый гелий
- Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли
- alex_bykov • Пара фраз об "обеднённом уране"
- Физики создают новый изотоп урана
- Цены на уран все выше
- США испугались из-за поставок российского урана в Китай — 02.03.2023 — В мире на РЕН ТВ
- Как работают снаряды с урановым сердечником?
СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
Сколько урана будет распадаться в секунду при периоде полураспада в 700 миллионов лет? Это очень, очень незначительная цифра. Совсем немного. Во время взрыва ядерной бомбы образуются сотни и тысячи изотопов.
Большинство существуют не более нескольких секунд, а некоторые намного меньше. Но, по крайней мере 4 образующихся изотопа являются долгоживущими. И они выделяют достаточно радиации, чтобы считаться опасными.
В эту группу долгоживущих входят изотопы йода, стронция, цезия и углерода.
Так, в апреле пять стран договорились о сотрудничестве, нацеленном на снижение зависимости от российского ядерного топлива, Конгресс США разрабатывал двухпартийные законопроекты о запрете импорта российского урана и создании внутренней программы ядерного топливного цикла. Urenco одобрила инвестиции в увеличение обогатительных мощностей на своем американском предприятии. Сочетание сравнительно невысокой рыночной активности и отсылка отчета «Казатомпрома» к ожиданиям роста спроса позволяют предположить, что страх стал одним из важнейших факторов роста цен во втором квартале. Этот страх и желание подстраховаться, защитив поставки от внезапностей спотовой торговли, привели к изменению структуры рынка.
Если в первом полугодии 2022 года на спотовом рынке было продано около 12,5 тыс. Что сейчас В июле цены стабилизировались. Но в конце июля случился госпереворот в Нигере, после которого возникли опасения относительно продолжения поставок. Они действительно прекратились, потому что Бенин, через порт которого идет отгрузка желтого кека из Нигера он не имеет выхода к морю , закрыл границу. У события было еще одно последствие — невозможность продолжать производство урана из-за отсутствия реагентов.
Что же случилось? А на руднике McArthur River и связанном с ним перерабатывающем предприятии Key Lake — с 15 до 14 млн фунтов. В сумме производство снизится с примерно 12,7 тыс. На руднике назначена плановая остановка на ежегодное техническое обслуживание, которая продлится до конца сентября», — прокомментировала компания. Еще более тревожно прозвучал комментарий по руднику McArthur River: «В отношении запланированного на 2023 год объема производства на заводе Key Lake сохраняется неопределенность, связанная с длительным нахождением предприятия на техническом обслуживании, реализованными изменениями в операционной деятельности, наличием персонала, имеющего необходимые навыки и опыт, а также влиянием проблем с поставками на доступность материалов и реагентов.
Эти факторы в совокупности влияют на объемы производства на Key Lake и заставляют пересмотреть прогноз в сторону уменьшения». Еще раз: с ненадежностью оборудования, нехваткой квалифицированного персонала, реагентов и материалов столкнулась не компания из России, обложенной товарно-денежно-логистическими санкциями, а один из лидеров в мировом урановом бизнесе, сырьевой партнер европейских АЭС недавно были подписаны долгосрочные контракты с Украиной и Болгарией из Канады — одного из лидеров мировой горной отрасли. И вот такая компания не справляется с тем, чтобы нормально вывести из законсервированного состояния свои флагманские проекты. Что же тогда говорить про другие компании и проекты, которые тоже находятся в законсервированном состоянии? Возникает вопрос, почему осознание проблем при выходе урановых рудников из законсервированного состояния так важно.
Представитель Euratom в комментарии Reuters по ситуации в Нигере дал два ключевых тезиса.
Радон-222, существующий исключительно в газообразной форме, всегда присутствует в большей или меньшей концентрации в окружающей среде и воздухе жилых помещений, и обусловливает около половины суммарной дозы, получаемой человеком от всех природных источников радиации. Уран в металлической форме не проникает внутрь при контакте с кожей, но может всасываться в виде растворимых соединений - нитратов, фторидов, хлоридов. Наибольший вред наносят аэрозоли урана и его соединений. Аэрозольные частицы при вдыхании попадают в легкие, откуда данный элемент поступает в кровь: при этом в легких всасывается гораздо больше урана, чем при попадании в желудочно-кишечный тракт. Уран представляет опасность в первую очередь для рабочих горнорудных предприятий: шахтеров урановых рудников, рудников по добыче полиметаллических руд, угольных шахт в особенности тех, на которых добывают бурый уголь. Работа на первых урановых рудниках в нашей стране и за рубежом характеризовалась высоким уровнем заболеваемости и смертности среди шахтеров. В частности, указывалось на рост числа онкологических заболеваний, главным образом, рака легких. Широко распространено мнение, что «ответственным» за развитие злокачественных образований при работах по добыче урана является радон-222.
Однако этой точке зрения противоречит следующий факт: у населения, проживающего в зонах радоновых аномалий, не выявлено очевидной связи между повышенной концентрацией радона в воздухе и онкологическими заболеваниями. Таким образом, высокая заболеваемость была связана непосредственно с добычей урана и обуславливалась, вероятнее всего, попаданием в легкие радиоактивной урансодержащей пыли, образующейся в больших количествах при горнорудных работах. В настоящее время уровни заболеваемости и смертности на урановых шахтах не выше, чем на прочих горнодобывающих производствах. Радоновая аномалия - область, характеризующаяся многократно повышенной концентрацией радона в окружающей среде предприятий. Этого удалось достичь внедрением целого комплекса мер по охране труда, в частности, сооружением в урановых рудниках мощных вентиляционных систем, позволяющих эффективно выводить из рабочей зоны как радиоактивные аэрозоли, так и радон. Вдовенко В. Химия урана и трансурановых элементов. Наука, 1960, 700 с. Громов Б.
Введение в химическую технологию урана. Марков В. Методы его определения.
Очень стойкие соединения, со временем не разрушаются, циркулируют не только по пищевым цепям, но и с грунтовыми водами. Напомню - Украинские чернозёмы кормят треть мира экологически чистой продукцией. Оксиды Урана-238 являются не столько канцерогенами, сколько токсичными для внутренних органов соединениями клеточными ядами и вызывают мутации половых клеток рождения уродов и дефективных.
СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
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. Важные новости образования в России и в Москве — новшества в детских садах, школах и вузах. Разведка США опасается, что поставляемый Россией в Китай уран для реактора CFR-600 может быть использован для производства оружейного плутония. Такую информацию опубликовал Bloomberg.
Что такое обедненный уран
- Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли
- Красноречивый гелий
- :: Распад Урана :: Уран,как и др. трансурановые элементы,куски взорвавшейся черной дыры ::
- Это самый тяжелый элемент, естественным образом возникший во Вселенной
Чем опасен обедненный уран
Примерно половина тепла, излучаемого Землей, генерируется в процессе радиоактивного распада таких элементов, как уран и торий. 6. цепной распад Урана. Ц е п н о й р а с п а д на б ы с т р ы х н е й т р о н а х. Вылет более чем одного нейтрона при поглощении ураном одного нейтрона в принципе делает возможным осуществление ядерной цепной реак-ции с разветвляющимися цепями. Примерно половина тепла, излучаемого Землей, генерируется в процессе радиоактивного распада таких элементов, как уран и торий. Схема распада ra226. Формула основного закона радиоактивного распада. Радиоактивные превращения закон радиоактивного распада. Другие продукты распада урана высокорадиоактивны, но как раз поэтому ценны. Обедненный уран — токсичный тяжелый металл, характеристики которого сходны с природным ураном.
Откройте свой Мир!
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. Разведка США опасается, что поставляемый Россией в Китай уран для реактора CFR-600 может быть использован для производства оружейного плутония. Такую информацию опубликовал Bloomberg. не имеет смысла. 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.
Ученые впервые с 1979 года открыли новый «богатый нейтронами» изотоп урана
Добыча на Украине Добыча и переработка — основное предприятие — Восточный горно-обогатительный комбинат в городе Жёлтые Воды. Стоимость и аффинаж Горнодобывающие компании поставляют уран в виде закиси-окиси урана U3O8. В 1990-е годы стоимость урана природного изотопного состава колебалась вокруг отметки 20 USD за килограмм. По мнению вице-председателя урановой группы Александра Бойцова, в мире месторождения I категории с себестоимостью добычи до 40 долл.
К 2030 году будут исчерпаны известные крупные месторождения II категории, с себестоимостью до 80 долл. На всех этапах переработки урановых руд происходит очистка урана от сопутствующих ему примесей — элементов, обладающих большим сечением захвата нейтронов гафний, бор, кадмий и т.
Предположение Ферми, однако, было принято научной общественностью с осторожностью, причем многие полагали, что наиболее надежно установленный так называемый 13-минутный элемент был на самом деле протактинием - элементом с номером 91. Лизе Мейтнер и Отто Ган решили перепроверить эксперимент Ферми с тем чтобы определить, является ли 13-минутный элемент протактинием. Поскольку вновь обнаруженный продукт реакции не оказался ни протактинием, ни ураном, ни актинием, ни торием, они заключили, что вновь обнаруженный элемент является трансурановым 93-м элементом. Никакие другие возможности ими тогда не рассматривались. С открытием нейтрона и использованием искусственных источников радиации действительно наблюдалось огромное количество необычных реакций, однако продуктами этих реакций всегда являлись либо изотопы облучаемых веществ, либо элементы, отстоящие на одну или, в крайнем случае, на две позиции от облучаемых элементов. Возможность развала тяжелого ядра на легкие тогда просто не существовала. Независимо от этих опытов, Кюри и Савич описали в 1937-38 годах так называемый 3,5-часовой изотоп, который возникал при облучении урана нейтронами.
Его свойства напоминали пятьдесят седьмой элемент лантан. Вывод о том, что в эксперименте наблюдались именно изотопы радия, основывался на том, что, согласно законам химии, это могли быть только барий или радий, однако появление пятьдесят шестого элемента бария по существовавшим тогда представлениям считалось невозможным. Чтобы получить максимально обогащенный искусственным радием образец, экспериментаторы попытались выделить его, используя в качестве носителя хлорид бария, но все попытки завершились неудачей. В то же время контрольные опыты с действительно изотопами радия всегда оказывались успешными - первый осадок всегда был богаче радиоактивным элементом. В этой драматической ситуации Ган и Штрассман предприняли контрольный «показательный» опыт. Они смешали чистый натуральный радий с искусственным радием и провели разделение изотопов. Оказалось, что естественный радий, как всегда, выделяется хорошо, а искусственный отделить от бария невозможно.
Смесь естественного и искусственного радия давала и тот, и другой элемент. Ган вынужден был признать, что наблюдавшийся им искусственный радий был на самом деле барием. В первом сообщении от 6 января 1939 года об опытах, которые «противоречили всем явлениям, наблюдавшимся до сих пор в ядерной физике», Ган высказал предположение, что второй продукт распада должен иметь атомную массу порядка 100, так чтобы суммарная масса вновь образуемых элементов совпала с массой урана. Во втором сообщении от 10 февраля 1939 года Ган и Штрассман описали расщепление тория, продуктами распада которого были инертный газ и щелочной металл.
Образование плутония Плутоний Pu — серебристо-белый радиоактивный металл группы актиноидов, теплый на ощупь из-за своей радиоактивности. В природе встречается в очень малых количествах в уранитовой смолке и других рудах урана и церия, в значительном количестве получают искусственно. Поэтому встал вопрос, как использовать в ядерной энергетике уран-238. В процессе радиоактивных превращений образуется изотоп нептуния, а затем плутония, который в дальнейшем используется в качестве ядерного топлива.
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.
Продукты распада урана могут привести к изменению цепочек ДНК и росту числа онкологий у населения на зараженных территориях. Об этом в эфире радио "Спутник в Крыму" рассказал доцент кафедры общей химии Института биохимических технологий экологии и фармации КФУ им. Вернадского Константин Работягов.
По данным ряда источников, после ракетного удара в Хмельницкой области резко вырос радиационный фон. Возникла версия, что на складе хранились, в том числе, танковые снаряды с обедненным ураном, а в результате их детонации в атмосферу попали радиоактивные частицы. Чем опасен обедненный уранПо словам ученого, радиационный фон обедненного урана не сильно отличается от радиационного фона печного шлака, который используют в котельных на твердом топливе - это первичная радиоактивность, и она не способна слишком сильно навредить человеку. Гораздо страшнее продукты распада урана. Но беда в том, что в нем содержатся продукты распада.
Среди них есть очень капризные компоненты: и протактиний, и торий, и даже газ радон", - говорит эксперт. Если снаружи радиация поражает кожу, которая к внешнему воздействию привычна - это и солнечная радиация и другие факторы, то радон при вдыхании значительно повышает риск развития рака легких.
Россия прибрала к рукам казахстанский уран… Или нет?
| Опасный или важный энергетический ресурс? Четыре важных вопроса про обогащение урана | Гораздо страшнее продукты распада урана."Дело в том, что сам уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет. |
| Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли | У урана есть несколько радиоактивных изотопов – уран-238 (период полураспада -4,4 млрд лет) и уран – 235 (полураспад – 0,7 млрд лет). |
| Ядерное топливо. Что же происходит с ним внутри реактора? | Пикабу | Уран-235 распадается, вследствие чего выделяется большое количество тепловой энергии. |
| ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА | В атомном реакторе распадается элемент уран-235, что сопровождается колоссальным выделением тепла. |
Можно ли увидеть, как распадается атом урана?
Длительность жизни радионуклидов время, в течение которого они сохраняют свои свойства сильно варьируется от одного элемента к другому. Периодом полураспада называется время, за которое радиоактивное вещество естественным образом теряет половину своей радиоактивности. Таким образом, в конце 10 периодов полураспада радиоактивность вещества снижается в 1024 раза.
Нептуний также излучает электрон, в результате чего образуется элемент с номером 94, то есть плутоний. Имена этим элементам американский физик Гленн Сиборг дал по названиям планет: Уран — Нептун — Плутон. Кроме указанных ядерных реакций, при облучении урана-238 нейтронами рождается еще один изотоп, когда нейтрон не захватывается, а, наоборот, сам выбивает еще один нейтрон из ядра. В дополнение ко всему, в уране-238 также происходят естественные реакции деления, образующие около 200 изотопов с номерами от 30 до 64. В заключение — несколько строк о человеке, которому принадлежит честь открытия расщепления тяжелых ядер. Отто Ган родился почти через сто лет после открытия Клапротом урана — 8 марта 1879 года во Франкфурте-на-Майне.
Химическое образование он получил в Мюнхене и Марбурге, а первые шаги в науке делал под руководством Уильяма Рамзая в Лондоне и Эрнеста Резерфорда в Монреале. По возвращении в Германию Ган продолжил свои исследования радиоактивных элементов в Химическом институте Берлинского университета. Сотрудничество Отто Гана и Лизе Мейтнер продолжалось более 30 лет. В 1912 году Ган стал директором радиохимической группы вновь созданного Института физической химии и электрохимии Общества кайзера Вильгельма. В годы первой мировой войны Ган принимал участие в боевых действиях на Западном фронте. После окончания войны Ган продолжил исследования радиоактивности и в 1928 году стал директором Института физической химии и электрохимии. В 1934 году его ближайшая сотрудница Лизе Мейтнер была вынуждена покинуть Германию, и их работа продолжалась лишь по переписке. В годы второй мировой войны Ган занимался фундаментальными исследованиями продуктов ядерного распада, хотя и был подключен к некоторым проектам ядерных исследований вермахта.
В конце войны Ган и его коллеги были арестованы союзными войсками и переправлены в Англию. Здесь же Отто Ган узнал о ядерных бомбардировках японских городов Хиросима и Нагасаки и пережил по этому поводу сильнейшее потрясение. В этом же году ему была вручена Нобелевская премия по химии за 1944 год. Выступая с публичными лекциями об опасности распространения ядерного оружия, Отто Ган объединил многих ученых в борьбе за мирное развитие человечества.
Конечно все равно какие то отходы будут оставаться, но и им когда то найдут применение. Кстати эти хвосты из европы, про которые так много говорили, мы их не просто так берем, они как раз и являются топливом для какого то типа реактора.
Каждый из них был измерен с помощью времяпролетной масс-спектрометрии, которая включает определение массы движущегося иона путем отслеживания времени, затраченного на прохождение заданного расстояния. Большинство образовавшихся в результате эксперимента изотопов никогда раньше не измерялись. Один из них — уран-241 — никогда ранее не наблюдался, и впервые с 1979 года был выявлен изотоп урана с избытком нейтронов.
Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли
Пока он говорил, один из слушателей шепнул другому: «Мне нужно срочно поместить новый образец в ускоритель». Когда Бор закончил, физики побежали к телефонам, чтобы дать коллегам в лабораториях инструкции. Некоторые ученые решили сразу покинуть конференцию, чтобы самостоятельно проверить, правда ли уран способен делиться. В течение пары недель множество научных групп независимо друг от друга воспроизвели то, о чем говорил Бор. Часто говорят, что ученые тогда открыли превращение одних металлов в другие, чего пытались добиться тысячи лет.
Правда, древние алхимики посмеялись бы над такой трансмутацией, поскольку она превращала редкий и дорогой уран в более дешевый и распространенный барий. Разве это была первая трансмутация? На самом деле, физики начали фиксировать нарушение постулата Лавуазье задолго до открытия деления ядра урана. В конце XIX века ученые обнаружили, что некоторые химические элементы в том числе уран и торий по своей внутренней природе испускают лучи, и это свойство назвали радиоактивностью.
К 1900-м годам стало ясно, что радиоактивные элементы в действительности испускают три типа лучей: альфа, бета и гамма. Как доказал Эрнест Резерфорд, бета-лучи — это электроны, а альфа-лучи — это ядра атомов гелия. Примерно так выглядел стол для исследования деления ядер Опыты показывали, что радиоактивные элементы почему-то со временем распадаются, будто бы протухают. 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, радий — в радон, 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. Периодическая система химических элементов 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.
Конечно, это не так просто, как кажется; "недостаточно" бомбардировать вольфрам для успешной реакции, и выход на самом деле особенно низок: "Производство этих атомов очень сложно, потому что не все столкновения могут дать то, что мы хотим. От 10 до 18 частиц пучка было доставлено для столкновения с мишенью, но только два ядра урана-214 были успешно произведены и разделены", — говорит Чжиюань Чжан, руководивший исследованием. Таким образом, группа идентифицировала два легких изотопа урана, ранее обнаруженных — Уран-216 и Уран-218, а также новый изотоп Уран-214. Природный уран содержит от 142 до 146 нейтронов; недавно обнаруженный изотоп имеет только 122, что на один меньше, чем ранее полученный рекорд с созданием изотопа 215. После того как эти ядра 214U были получены, исследователи наблюдали за их распадом, чтобы определить их период полураспада - время, необходимое для естественного распада половины изотопных ядер, изначально присутствующих. Это примерно 0,52 миллисекунды мс. Для сравнения, уран-238, который является наиболее стабильным изотопом, имеет период полураспада, близкий к возрасту Земли примерно 4,5 миллиарда лет! Группа впоследствии провела аналогичные эксперименты с двумя «соседними» изотопами, ураном-216 и ураном-218, и обнаружила, что их период полураспада составляет примерно 2,25 мс и 0,65 мс соответственно.
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].
Фото: ОАО Росатом, www. Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет , работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один — связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232. При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, — в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233. Второй механизм — беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп — уран-235 а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233 : поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, — 0,025 эВ, такое ядро разделится. И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части. Попутно вылетает несколько в среднем 2,75 новых нейтронов. Если они попадут в ядра того же урана, то вызовут размножение нейтронов в геометрической прогрессии — пойдет цепная реакция, что приведет к взрыву из-за быстрого выделения огромного количества тепла. Ни уран-238, ни торий-232 так работать не могут: ведь при делении вылетают нейтроны со средней энергией 1—3 МэВ, то есть при наличии энергетического порога в 1 МэВ значительная часть нейтронов заведомо не сможет вызвать реакцию, и размножения не будет. А значит, про эти изотопы следует забыть и придется замедлять нейтроны до тепловой энергии, чтобы они максимально эффективно взаимодействовали с ядрами урана-235. А действуя замедлителем, можно поддерживать размножение нейтронов на постоянном уровне и взрыва не допустить — управлять цепной реакцией. Расчет, проведенный Я. Зельдовичем и Ю. Харитоном в том же судьбоносном 1939 году, показал, что для этого нужно применить замедлитель нейтронов в виде тяжелой воды или графита и обогатить ураном-235 природный уран по меньшей мере в 1,83 раза. Смоленская АЭС. В 1940 году Г. Флеров и К. Петржак обнаружили, что деление урана может происходить спонтанно, без всякого внешнего воздействия, правда, период полураспада гораздо больше, чем при обычном альфа-распаде. Поскольку при таком делении тоже получаются нейтроны, если не дать им улететь из зоны реакции, они-то и послужат инициаторами цепной реакции. Именно это явление используют при создании атомных реакторов. Зачем нужна атомная энергетика? Зельдович и Харитон были в числе первых, кто посчитал экономический эффект атомной энергетики «Успехи физических наук», 1940, 23, 4. В настоящий момент еще нельзя сделать окончательных заключений о возможности или невозможности осуществления в уране ядерной реакции деления с бесконечно разветвляющимися цепями. Если такая реакция осуществима, то автоматически осуществляется регулировка скорости реакции, обеспечивающая спокойное ее протекание, несмотря на огромное количество находящейся в распоряжении экспериментатора энергии. Это обстоятельство исключительно благоприятно для энергетического использования реакции. Приведем поэтому — хотя это и является делением шкуры неубитого медведя — некоторые числа, характеризующие возможности энергетического использования урана. В случае медленных нейтронов стоимость "урановой" калории если исходить из вышеприведенных цифр будет, принимая во внимание, что распространенность изотопа U235 равна 0,007, уже лишь в 30 раз дешевле "угольной" калории при прочих равных условиях». Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную — задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов. Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году. Помимо выработки энергии первые реакторы работали еще и на производство оружейного плутония. Сейчас большинство реакторов работают на медленных нейтронах. Обогащенный уран в виде металла, сплава, например с алюминием, или в виде оксида складывают в длинные цилиндры — тепловыделяющие элементы. Их определенным образом устанавливают в реакторе, а между ними вводят стержни из замедлителя, которые и управляют цепной реакцией. Со временем в тепловыделяющем элементе накапливаются реакторные яды — продукты деления урана, также способные к поглощению нейтронов. Когда концентрация урана-235 падает ниже критической, элемент выводят из эксплуатации. Однако в нем много осколков деления с сильной радиоактивностью, которая уменьшается годами, отчего элементы еще долго выделяют значительное количество тепла. Их выдерживают в охлаждающих бассейнах, а затем либо захоранивают, либо пытаются переработать — извлечь несгоревший уран-235, наработанный плутоний он шел на изготовление атомных бомб и другие изотопы, которым можно найти применение. Неиспользуемую часть отправляют в могильники. В так называемых реакторах на быстрых нейтронах, или реакторах-размножителях, вокруг элементов устанавливают отражатели из урана-238 или тория-232. Они замедляют и отправляют обратно в зону реакции слишком быстрые нейтроны. Замедленные же до резонансных скоростей нейтроны поглощают названные изотопы, превращаясь соответственно в плутоний-239 или уран-233, которые могут служить топливом для атомной станции. Так как быстрые нейтроны плохо реагируют с ураном-235, нужно значительно увеличивать его концентрацию, но это окупается более сильным потоком нейтронов. Несмотря на то что реакторы-размножители считаются будущим атомной энергетики, поскольку дают больше ядерного топлива, чем расходуют, — опыты показали: управлять ими трудно. Сейчас в мире остался лишь один такой реактор — на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС. Как критикуют атомную энергетику? Если не говорить об авариях, то основным пунктом в рассуждениях противников атомной энергетики сегодня стало предложение добавить к расчету ее эффективности затраты по защите окружающей среды после выведения станции из эксплуатации и при работе с топливом. В обоих случаях возникают задачи надежного захоронения радиоактивных отходов, а это расходы, которые несет государство. Есть мнение, что если переложить их на себестоимость энергии, то ее экономическая привлекательность пропадет. Существует оппозиция и среди сторонников атомной энергетики.
Ядерный реактор
Сперва уран распадается на уран-икс-один и гелий [c.21]. Когда атом урана-238 распадается, из него вылетает альфа-частица. При этом наблюдается то же самое, что при выстреле пушки — отдача. Родившийся атом урана-234 создает, по терминологии ученых, область разупорядочения, кристаллическая решетка здесь разрушается. Схема распада ra226. Формула основного закона радиоактивного распада. Радиоактивные превращения закон радиоактивного распада. 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. Период полураспада урана различен: так для U-234 он составляет «всего» 270 тысяч лет, а период полураспада урана-238 превышает 4,5 миллиарда.