Байгаль дахь уран. Уран химийн элемент: шинж чанар, шинж чанар, томъёо

Мөн түүний нэгдлүүдийг цөмийн реакторуудад цөмийн түлш болгон ашигладаг Цөмийн реактор(цөмийн реактор) - хяналттай цөмийн хуваагдлын гинжин урвалыг хэрэгжүүлэх төхөөрөмж.

Цөмийн хуваагдал нь цөмийн түлш төвлөрсөн реакторын цөмд тохиолддог бөгөөд их хэмжээний энерги ялгардаг.

Цөмийн реакторууд нь дараахь байдлаар ялгагдана: цөмийн хуваагдлыг үүсгэдэг нейтроны энерги (дулааны, хурдан ба завсрын нейтрон ашигладаг цөмийн реакторууд); цөмийн түлшний тархалтын шинж чанараар (нэг төрлийн ба гетероген); ашигласан зохицуулагчийн дагуу (бал чулуу, ус-ус гэх мэт); зорилгоор (эрчим хүч, судалгаа) гэх мэт.

Реакторууд нь атомын цахилгаан станцууд болон атомын хөлөг онгоцны атомын цахилгаан станцуудад цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, шинжлэх ухааны судалгаа хийх, цөмийн түлшийг дахин үйлдвэрлэх гэх мэт ажилд ашиглагддаг. Ураны изотопын бага баяжуулсан хольцыг атомын цахилгаан станцын суурин реакторуудад ашигладаг. Өндөр баяжуулсан бүтээгдэхүүн - хурдан нейтрон дээр ажилладаг цөмийн реакторуудад.

235Uцөмийн зэвсгийн цөмийн энергийн эх үүсвэр юм Цөмийн зэвсэг- цөмийн зэвсгийн нийт хэмжээ, тэдгээрийг зорилтот газарт хүргэх хэрэгсэл, хяналтын хэрэгсэл. Үй олноор хөнөөх зэвсгийг хэлнэ; асар их сүйтгэгч хүчтэй. Цөмийн зэвсгийг цэнэгийн хүч, хүрээнээс хамааран тактикийн, үйл ажиллагааны-тактикийн, стратегийн гэж хуваадаг. Цөмийн зэвсгийг дайнд ашиглах нь бүх хүн төрөлхтний хувьд гамшиг юм.. Энэ төрөл нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.

238 Ухоёрдогч цөмийн түлшний эх үүсвэр болдог - плутони.

Геологи

Геологи дахь ураны үндсэн хэрэглээ- геологийн үйл явцын дарааллыг тодорхойлох зорилгоор ашигт малтмал, чулуулгийн насыг тодорхойлох. Үүнийг геохронологи хийдэг. Холих, эх үүсвэрийн асуудлыг шийдэх нь бас чухал юм.

Ураны нэмэлт хэрэглээ

Ниобийн карбид, циркони карбидтай хайлшуулсан уран-235 карбидыг түлш болгон ашигладаг. Шатахуун- шатаах үед дулааны энерги үүсгэхэд ашигладаг шатамхай бодис; гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь нүүрстөрөгч юм.

Гарал үүслээр нь түлшийг байгалийн (газрын тос, нүүрс, байгалийн хий, шатдаг занар, хүлэр, мод) ба хиймэл (кокс, моторын түлш, генераторын хий гэх мэт), нэгтгэх төлөв байдлаас нь хамааран хатуу, шингэн, түлш гэж хуваадаг. хий. Түлшний гол шинж чанар нь шаталтын дулаан юм.

Янз бүрийн төрлийн түлш, түүний нөөцийн нийт бүртгэлийг харьцуулахын тулд нягтлан бодох бүртгэлийн нэгжийг ашигладаг - стандарт түлш, бага илчлэгийг 29.3 MJ / кг (7000 ккал / кг) гэж үздэг.

Технологийн хөгжилтэй холбоотойгоор "түлш" гэсэн нэр томъёог илүү өргөн утгаар ашиглаж эхэлсэн бөгөөд эрчим хүчний эх үүсвэр болдог бүх материалд (устөрөгчийн эрчим хүч, пуужингийн түлш, цөмийн түлш) хамрагдаж эхэлсэн. цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрт зориулагдсан (ажлын шингэн - устөрөгч + гексан).

Ураныг бага зэрэг нэмснээр шилэнд (ураны шил) үзэсгэлэнтэй шар-ногоон флюресцент өгдөг.

Натрийн уранат Na 2 U 2 O 7 нь уран зурагт шар өнгийн пигмент болгон ашигласан.

Ураны нэгдлүүдийг шаазан дээр будах, керамик паалан, паалан (исэлдэлтийн зэргээс хамаарч шар, хүрэн, ногоон, хар өнгөөр ​​будсан) будгийн зориулалтаар ашигласан.

20-р зууны эхэн үед уранил нитратыг сөрөг болон эерэг (гэрэл зураг) бор өнгийг сайжруулахад өргөн ашигладаг байв.

Төмөр ба шавхагдсан ураны хайлшийг (уран-238) хүчирхэг соронзон дарах материал болгон ашигладаг. Соронзон чангалагч материал- нэлээн хүчтэй соронзон даралтын нөлөөтэй зөөлөн соронзон материал: никель, алфер, пермаллой, пермендур, олон тооны феррит гэх мэт. Тэдгээрийг цахилгаан соронзон энергийг өөр төрлийн (жишээлбэл, механик энерги), даралт мэдрэгч гэх мэт болгон хувиргагч болгон ашигладаг. . .

Зарим ураны нэгдлүүд гэрэлд мэдрэмтгий байдаг.

Хоосон уран

Ийм ураныг цацрагт ашигладаг Цацраг(ионжуулагч цацраг) - бодисоор дамжин өнгөрөх нь түүний атом эсвэл молекулуудыг иончлох, өдөөхөд хүргэдэг цахилгаан соронзон цацрагийн бөөмс ба квантуудын урсгал. Эдгээр нь электрон, позитрон, протон, нейтрон болон бусад энгийн бөөмс, түүнчлэн гамма, рентген болон оптик муж дахь атомын цөм, цахилгаан соронзон цацраг юм.

Төвийг сахисан бөөмсийн хувьд (g-квант, нейтрон) ионжуулалтыг төвийг сахисан бөөмсийн бодистой харилцан үйлчлэх үед үүссэн хоёрдогч цэнэгтэй хэсгүүдээр (электрон ба позитрон - g-квант, протон эсвэл ухрах цөмийн хувьд - дотор) явагддаг. нейтроны тохиолдол) агаарын хөлгийн удирдлагын гадаргуу зэрэг сансрын хэрэглээнд хамгаалалтын болон тогтворжуулагчийн масс.

Эдгээр зорилгоор Боинг 747 онгоцонд 1500 кг шавхагдсан уран агуулагддаг.

Энэ материалыг өндөр хурдны гироскопын ротор, том нисдэг дугуй, сансрын буух болон уралдааны дарвуулт онгоцонд тогтворжуулагч болгон, газрын тосны өрөмдлөгт ашигладаг.

Хуяг цоолох сумны цөм

шавхагдсан ураны хамгийн алдартай хэрэглээ- хуяг цоолох сумны цөм болгон.

Гуравдугаар Рейхийн үед ураныг анх сумны цөм болгон ашиглаж байжээ.

Барагдсан ураныг орчин үеийн танкийн хуягт (АНУ-ын байлдааны танканд) ашигладаг АНУ(Америкийн Нэгдсэн Улс), АНУ (АНУ) нь Хойд Америкийн муж юм. 2007 онд 300 сая хүн амтай бол дэлхийн гурав дахь том хүн ам). Нийслэл нь Вашингтон. Томоохон хотууд: Нью-Йорк, Лос Анжелес, Чикаго, Хьюстон, Филадельфи, Финикс, Сиэтл, Сан Диего, Даллас, Сан Антонио, Детройт, Сан Хосе, Сан Франциско, Бостон. M-1 Abrams) нь АНУ-ын арми, тэнгисийн явган цэргийн корпус, Египет, Саудын Араб, Кувейт, Австралид үйлчилдэг. Энэ танкийг генерал Крейтон Абрамсын нэрээр нэрлэсэн.

Өгүүллийн агуулга

Тэнгэрийн ван, U (уран) нь актинидын гэр бүлийн металл химийн элемент бөгөөд үүнд Ac, Th, Pa, U болон трансуран элементүүд (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) багтдаг. Уран нь цөмийн зэвсэг болон цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байгаагаараа алдартай болсон. Мөн ураны ислийг шил, керамик эдлэлийг будахад ашигладаг.

Байгальд байх.

Дэлхийн царцдас дахь ураны агууламж 0,003% байх ба газрын гадаргын давхаргад дөрвөн төрлийн хурдас хэлбэрээр агуулагддаг. Нэгдүгээрт, эдгээр нь уранаар маш баялаг, гэхдээ ховор тохиолддог уранинит буюу ураны давирхай (ураны давхар исэл UO 2) судлууд юм. Ради нь ураны изотоп задралын шууд бүтээгдэхүүн учраас тэдгээрийг радийн ордууд дагалддаг. Ийм судал нь Заир, Канад (Их баавгай нуур), Чех, Францад байдаг. Ураны хоёр дахь эх үүсвэр нь бусад чухал ашигт малтмалын хүдрийн хамт торийн болон ураны хүдрийн конгломерат юм. Конгломератууд нь ихэвчлэн хангалттай хэмжээний алт, мөнгө агуулдаг бөгөөд уран, тори нь холбогдох элементүүд байдаг. Эдгээр хүдрийн томоохон ордууд Канад, Өмнөд Африк, Орос, Австралид байдаг. Ураны гуравдахь эх үүсвэр нь уранаас гадна их хэмжээний ванади болон бусад элементүүдийг агуулсан карнотит эрдэсээр баялаг тунамал чулуулаг, элсэн чулуу юм. Ийм хүдэр АНУ-ын баруун мужуудад байдаг. Төмрийн ураны занар, фосфатын хүдэр нь тунадасны дөрөв дэх эх үүсвэрийг бүрдүүлдэг. Шведийн занараас баялаг ордууд байдаг. Марокко, АНУ-ын зарим фосфатын хүдэр ихээхэн хэмжээний уран агуулдаг бөгөөд Ангол, Төв Африкийн Бүгд Найрамдах Улс дахь фосфатын ордууд уранаар бүр ч баялаг юм. Ихэнх хүрэн нүүрс болон зарим нүүрсэнд ихэвчлэн ураны хольц агуулагддаг. Хойд болон Өмнөд Дакота (АНУ)-д уранаар баялаг хүрэн нүүрсний ордууд, Испани, Чехээс битумэн нүүрс илэрсэн.

Нээлт.

Тэнгэрийн ван гарагийг 1789 онд Германы химич М.Клапрот нээж, 8 жилийн өмнө Тэнгэрийн ван гарагийг нээсэнтэй холбогдуулан уг элементийг нэрлэжээ. (Клапрот тухайн үеийнхээ тэргүүлэх химич байсан; тэр бас Ce, Ti, Zr зэрэг бусад элементүүдийг нээсэн.) Үнэн хэрэгтээ Клапротын олж авсан бодис нь элементийн уран биш, харин түүний исэлдсэн хэлбэр бөгөөд элементийн ураныг анх олж авсан. Францын химич Э.Пелиго 1841 онд нээгдсэн цагаас хойш 20-р зуун хүртэл. Уран нь түүний олон физик шинж чанар, атомын масс, нягтыг тодорхойлсон хэдий ч өнөөдрийнх шиг ач холбогдолгүй байв. 1896 онд А.Беккерел ураны давс нь гэрэл зургийн хавтанг харанхуйд гэрэлтүүлдэг цацрагтай болохыг тогтоожээ. Энэхүү нээлт нь химичдийг цацраг идэвхт байдлын чиглэлээр судалгаа явуулахад түлхэц өгч, 1898 онд Францын физикчид П.Кюри, М.Склодовска-Кюри нар гэр бүл болох цацраг идэвхт элементийн полони, радийн давсыг, Э.Рутерфорд, Ф.Содди, К.Файанс нарыг ялган авчээ. болон бусад эрдэмтэд орчин үеийн цөмийн хими, цөмийн энергийн үндэс суурийг тавьсан цацраг идэвхт задралын онолыг боловсруулсан.

Ураны анхны хэрэглээ.

Ураны давсны цацраг идэвхт чанар нь мэдэгдэж байсан ч энэ зууны эхний гуравны нэг дэх хүдрийг зөвхөн дагалдан радиум авахад ашигладаг байсан бөгөөд ураныг хүсээгүй дайвар бүтээгдэхүүн гэж үздэг байв. Түүний хэрэглээ нь голчлон керамик технологи, металлургийн салбарт төвлөрсөн; Ураны ислийг цайвар шараас хар ногоон хүртэл шилийг будахад өргөн ашигладаг байсан нь хямд шилний үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан. Өнөөдөр эдгээр үйлдвэрүүдийн бүтээгдэхүүнийг хэт ягаан туяаны дор флюресцент гэж тодорхойлдог. Дэлхийн 1-р дайны үед болон түүнээс хойш удалгүй карбид хэлбэрийн ураныг Мо ба В-тэй төстэй багажны ган үйлдвэрлэхэд ашигласан; Тухайн үед үйлдвэрлэл нь хязгаарлагдмал байсан вольфрамыг 4-8% уранаар сольсон. 1914-1926 онд багажны ган гаргаж авахын тулд жилд 30% (масс) U агуулсан хэдэн тонн ферроуран үйлдвэрлэдэг байсан ч ураны ийм хэрэглээ удаан үргэлжилсэнгүй.

Ураны орчин үеийн хэрэглээ.

1942 оны 12-р сард ураны 235 U изотопыг задлах ажиллагаа явагдсанаар ураны үйлдвэрлэл хөгжиж эхэлсэн бөгөөд энэ нь 1942 оны 12-р сард ураны задралын хяналттай гинжин урвалыг техникийн хэрэгжилтэд хүргэсэн. Энэ бол атомын эрин үе юм. , уран нь өчүүхэн элементээс нийгмийн амьдралын хамгийн чухал элементүүдийн нэг болсон үед. Атомын бөмбөг үйлдвэрлэх, цөмийн реакторуудад түлш болгон ашиглахад ураны цэргийн ач холбогдол нь ураны эрэлт хэрэгцээг одон орны хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Их Баавгай нуурын (Канад) хурдасны түүхэнд үндэслэсэн ураны эрэлтийн өсөлтийн он дараалал нь сонирхолтой юм. 1930 онд энэ нуураас ураны ислийн хольц болох давирхайн хольцыг илрүүлж, 1932 онд радиумыг цэвэршүүлэх технологийг энэ нутагт бий болгожээ. Нэг тонн хүдрээс (давирхайн хольц) 1 г радий, хагас тонн орчим дайвар бүтээгдэхүүн болох ураны баяжмал гаргаж авсан. Гэвч радиум багатай байсан тул олборлолт нь зогссон. 1940-1942 он хүртэл бүтээн байгуулалтыг дахин эхлүүлж, ураны хүдрийг АНУ руу тээвэрлэж эхэлсэн. 1949 онд үүнтэй төстэй уран цэвэршүүлэх аргыг зарим сайжруулалттайгаар цэвэр UO 2 үйлдвэрлэхэд ашигласан. Энэ үйлдвэрлэл өсч, одоо ураны хамгийн том үйлдвэрүүдийн нэг болоод байна.

Үл хөдлөх хөрөнгө.

Уран бол байгальд байдаг хамгийн хүнд элементүүдийн нэг юм. Цэвэр металл нь маш нягт, уян хатан, цахилгаан дамжуулалт багатай цахилгаан эерэг, өндөр урвалд ордог.

Уран нь гурван аллотроп өөрчлөлттэй: а-уран (орторомбын болор тор), өрөөний температураас 668 хэм хүртэл байдаг; б- 668-774 хэмд тогтвортой уран (тетрагональ хэлбэрийн нийлмэл болор тор); g-уран (бие төвтэй куб болор тор), 774°С-аас хайлах цэг (1132°C) хүртэл тогтвортой. Ураны бүх изотопууд тогтворгүй байдаг тул түүний бүх нэгдлүүд цацраг идэвхт шинж чанартай байдаг.

Ураны изотопууд

238 U, 235 U, 234 U нь байгальд 99.3:0.7:0.0058 харьцаатай, 236 U ул мөрийн хэмжээгээр тохиолддог. 226 U-аас 242 U хүртэлх ураны бусад бүх изотопуудыг зохиомлоор гаргаж авдаг. 235 U изотоп нь онцгой ач холбогдолтой юм. Удаан (дулааны) нейтроны нөлөөн дор энэ нь хуваагдаж, асар их энерги ялгаруулдаг. 235 U-ийн бүрэн задралын үр дүнд 2H 10 7 kWh ц/кг "дулааны энергийн эквивалент" ялгардаг. 235 U-ийн хуваагдал нь зөвхөн их хэмжээний энерги үйлдвэрлэхэд төдийгүй бусад чухал актинидын элементүүдийг нийлэгжүүлэхэд ашиглаж болно. Байгалийн изотопын ураныг цөмийн реакторт ашиглаж, 235 U-ийн задралаас үүссэн нейтроныг гаргаж авах боломжтой бол гинжин урвалд шаардагдахгүй илүүдэл нейтроныг өөр байгалийн изотопоор барьж, улмаар плутони үүсэхэд хүргэдэг.

238 U хурдан нейтроноор бөмбөгдөхөд дараах урвал явагдана.

Энэхүү схемийн дагуу хамгийн түгээмэл 238 U изотопыг плутони-239 болгон хувиргах боломжтой бөгөөд энэ нь 235 U шиг удаан нейтронуудын нөлөөн дор хуваагдах чадвартай байдаг.

Одоогийн байдлаар ураны олон тооны хиймэл изотопуудыг гаргаж авсан. Тэдгээрийн дотроос 233 U нь удаан нейтронтой харьцахдаа хуваагддаг тул онцгой анхаарал татдаг.

Ураны бусад зарим хиймэл изотопуудыг химийн болон физикийн судалгаанд цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэгч болгон ашигладаг; энэ бол юуны түрүүнд б- ялгаруулагч 237 U ба а- ялгаруулагч 232 U.

Холболтууд.

Урвалын өндөр чадвартай уран нь +3-аас +6 хүртэл исэлдэх төлөвтэй, идэвхийн цуваагаар бериллитэй ойролцоо, бүх металл бустай харилцан үйлчилж, Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg-тэй металл хоорондын нэгдлүүд үүсгэдэг. , Mg, Ni, Pb, Sn, Zn. Нарийн буталсан уран нь ялангуяа реактив бөгөөд 500 хэмээс дээш температурт ихэвчлэн ураны гидридийн шинж чанартай урвалд ордог. Бөөн уран эсвэл үртэс нь 700-1000 ° C-т тод шатдаг бөгөөд ураны уур нь 150-250 ° C-т шатдаг; уран нь 200-400 ° C-т HF-тэй урвалд орж UF 4 ба H 2 үүсгэдэг. Уран нь өтгөрүүлсэн HF эсвэл H 2 SO 4 ба 85% H 3 PO 4 -д 90 ° C-д аажмаар уусдаг боловч концтой амархан урвалд ордог. HCl ба HBr эсвэл HI-тэй бага идэвхтэй. Ураныг шингэрүүлсэн ба концентрацитай HNO 3-тай хамгийн идэвхтэй бөгөөд хурдан урвалд орох нь уранил нитрат үүсэх үед тохиолддог ( доороос үзнэ үү). HCl агуулагдах үед уран нь органик хүчилд хурдан уусч, органик U4+ давс үүсгэдэг. Исэлдэлтийн зэргээс хамааран уран хэд хэдэн төрлийн давс үүсгэдэг (тэдгээрийн хамгийн чухал нь U 4+, тэдгээрийн нэг нь UCl 4 нь амархан исэлддэг ногоон давс юм); UO 2 (NO 3) 2 төрлийн уранил давс (радикал UO 2 2+) нь шар өнгөтэй, флюресцент ногоон өнгөтэй. Уранил давс нь амфотерийн исэл UO 3 (шар өнгө) -ийг хүчиллэг орчинд уусгаснаар үүсдэг. Шүлтлэг орчинд UO 3 нь Na 2 UO 4 эсвэл Na 2 U 2 O 7 зэрэг уранатуудыг үүсгэдэг. Сүүлийн нэгдэл ("шар уранил") нь шаазан паалан үйлдвэрлэх, флюресцент шил үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

1940-1950 онд ураны галидыг атомын бөмбөг эсвэл цөмийн реакторт уран изотопыг ялгах аргыг боловсруулахад ашиглаж байсан тул өргөн судалсан. Ураны трифторид UF 3-ыг UF 4-ийг устөрөгчөөр ангижруулах замаар гаргаж авсан ба ураны тетрафторид UF 4-ийг HF-ийг UO 3 эсвэл U 3 O 8 зэрэг ислүүдтэй урвалд оруулах эсвэл ураны нэгдлүүдийг электролитийн аргаар ангижруулах замаар янз бүрийн аргаар гаргаж авдаг. Ураны гексафторид UF 6 нь U эсвэл UF 4-ийг элементийн фтороор фторжуулах эсвэл UF 4-д хүчилтөрөгчийн үйлчлэлээр гаргаж авдаг. Hexafluoride нь 64 ° C (1137 мм м.у.б) өндөр хугарлын илтгэгчтэй тунгалаг талстыг үүсгэдэг; нэгдэл нь дэгдэмхий (хэвийн даралтын дор энэ нь 56.54 ° C-т сублимат болдог). Ураны оксогалидууд, жишээлбэл, оксофторидууд нь UO 2 F 2 (уранил фтор), UOF 2 (ураны ислийн дифторид) найрлагатай байдаг.

Атомын цахилгаан станцын түлш болгон бага баяжуулсан уран үйлдвэрлэхэд хэр их хүдэр шаардлагатай вэ? Түлшний уран бол уран-235 изотопын агууламж 4% хүртэл нэмэгддэг уран гэдгийг нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Байгалийн хүдэрт энэ изотопын ердөө 0.7% агуулагддаг бөгөөд энэ нь түүний агууламжийг 6 дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай гэсэн үг юм.

Европ, АНУ 80-аад он хүртэл ураныг зөвхөн "сүлжээ"-ээр баяжуулж, энэ ажилд асар их цахилгаан зарцуулж байсныг сануулъя. Технологийн мөч, гэхдээ тэдний хэлснээр маш их үр дагавартай. Байгалийн ураны гексафторидыг 235-р изотопын дагуу зогсох хүртэл "сорох" боломжтой бөгөөд ингэснээр "сүүлд" хамгийн бага хэмжээгээр үлдэнэ. Гэхдээ энэ нь диффузийн аргын хувьд юу гэсэн үг вэ? Илүү олон "сүлжээ", эхний гексафторидын илүү олон сав, мэдээжийн хэрэг илүү их эрчим хүчний зардал. Энэ бүхэн нь зардлыг нэмэгдүүлж, эдийн засгийн үзүүлэлтүүдийг сүйтгэж, ашгийг бууруулдаг. Ерөнхийдөө сонирхолгүй байна. Тиймээс уран-235-ын баруун "сүүл" -д 0.3%, 0.4% нь цаашдын ажилд ордог. Ийм "сүүлтэй" зураг нь дараах байдалтай байна: 1 кг LEU-ийн хувьд 8 кг хүдэр + 4.5 SWU (салгах ажлын нэгж) шаардлагатай.

Ширмэл хүрэмний хувьд зураг нь арай өөр байсан бөгөөд одоо ч хэвээр байна - эцэст нь манай "зүү" -ийн ажил хамаагүй хямд байдаг. "Зүү" нь 1 RU тутамд 20-30 дахин бага цахилгаан шаарддаг гэдгийг санаарай. Тусгаарлах ажлыг хэмнэх онцгой утга учиргүй байсан бөгөөд анхны ураны гексфторидыг "шахсан": уран-235-ийн 0.2% нь бидний "сүүлд" үлдсэн бөгөөд 0.5% нь цаашдын баяжуулалтын ажилд зарцуулагдсан. Энэ ялгаа нь ердөө 0.1% юм шиг санагдаж байна, яагаад ийм өчүүхэн зүйлд анхаарлаа хандуулав? Гэхдээ энэ нь тийм ч энгийн зүйл биш: 1 кг LEU авахын тулд бидний "зүү" дээр 6.7 кг хүдэр + 5.7 SWU шаардлагатай. 1.3 кг хүдэр бага, өөрөөр хэлбэл, бид ардчилсан намынхнаас хамаагүй илүү болгоомжтой газрын хэвлийдээ хандсан.

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. Манай центрифуг дээрх 1 SWU нь 20 орчим доллар, "сүлжээ" дээр 1 SWU нь 70-80 үнэтэй байдаг. Энэ нь Барууны хувьд ураны ордын хувьд хүдрийн үнэ нь 100 долларын үнэтэй байдаг гэсэн үг юм. Үүнийг ойлгомжтой болгохын тулд тооцоолуур ашиглан 1 кг LEU-г тооцоолъё.

1 кг LEU = 8 кг хүдэр + 4.5 SWU, өөрөөр хэлбэл

1 кг LEU = 8 x 100 + 4.5 x 70 = 1115 доллар.

Одоо бид тоонуудаа тавиад бид дараахыг авна.

1 кг LEU = 6.7 кг хүдэр + 5.7 SWU

1 кг LEU = 6.7 x 100 + 5.7 x 20 = 784 доллар

Иргэншсэн барууныхны хувьд манайд дэндүү үнэтэй байсан ураны орд яг л ийм байна гэсэн үг. Ойролцоогоор манай технологийн хувьд барууны технологиос илүү их уран дэлхий дээр байгаа. Европ Zippe центрифуг эзэмшсэн тэр мөчөөс эхлэн дэлхийн статистикт ураны нөөц огцом нэмэгдсэн боловч ах геологичид үүнд хуруугаа ч сөхөөгүй: өмнө нь нээгдсэн ордууд арилжааны хувьд ашигтай гэж хүлээн зөвшөөрөгдөж эхэлсэн. Гэхдээ URENCO 80-аад онд центрифуг ажиллуулж, Европ болон АНУ-д атомын цахилгаан станцууд нэлээд эрт гарч ирсэн, тийм үү? Энэ нь өнгөрсөн зууны 40-өөд оны сүүлчээс ураны ордуудыг байгалийн хүдэр хэмнэхгүйгээр асар их хэмжээгээр ашиглаж эхэлсэн гэсэн үг. Бүдүүлэгээр хэлбэл, барууныхан шинэ талбай руу үсэрч нэг нэгээр нь “алж” байв. Аймшигтай хэмнэлтгүй Мордор яарахаа больсон: тэд орд олж, түүнийг хуурай, яаралгүй, яаралгүйгээр соржээ. Үүний зэрэгцээ, Хүйтэн дайны жилүүдэд цөмийн зэвсэгтэй орнууд зэвсгийн чанартай, өндөр баяжуулсан ураны нөөцөө маш идэвхтэй нэмэгдүүлж, энэ нь байгалийн ураны хүдрийг илүү ихээр шаарддаг гэдгийг мартаж болохгүй. Ойролцоогоор 1 кг HEU нь 275 кг хүдэр авдаг бөгөөд цөмийн клубын орнуудад HEU тоо хэдэн зуун тонн байсан. Мөн HEU нь зөвхөн зэвсэг биш, шумбагч онгоцны реакторуудыг тэжээж, олон судалгааны реакторуудыг тэжээдэг. Ер нь хүн төрөлхтөн ураны хүдрээ маш, маш эрчимтэй хэрэглэж байсан бөгөөд та бид хоёрыг өмгөөлөхдөө хэлж чадах зүйл бол бид хамгийн түрүүнд эхлүүлээгүй.

Таны мэдэх ёстой бас нэг зүйл байна. Тэд бидэнд: "Олон тонн ураны хүдэр олборлосон" гэж хэлэхэд бид ямар нэгэн хайрга, металл гулдмай бүхий уулсын тухай яриагүй гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Ураны салбарт хүдрийн бүх нөөцийг ураны баяжмал болгон хувиргадаг - илүү нарийвчлалтай, U3 O8, исэл-оксид. Уламжлал ёсоор энэ нь шар нунтаг байсан бөгөөд "шар бялуу" гэж нэрлэгддэг байсан ч одоо энэ нь бага зэрэг хоцрогдсон байна. Хүдрийг баяжуулах явцад түүний боловсруулалтын бүхэл бүтэн циклийг ашигладаг бөгөөд түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг нь шарж байна. Сүүлийн жилүүдэд янз бүрийн ургамлууд өөр өөр температур ашиглаж байгаа тул ураны баяжмалын өнгө нь хар ногооноос хар хүртэл маш өөр байдаг. Харин хүдэр боловсруулах журам нь тусдаа, нэлээд том сэдэв бөгөөд орд, олборлолтыг тогтоох гэж оролдсоор л байна. Үүнийг хойш нь тавья, гэхдээ ураны хүдрийн тухай бүх яриа ураны баяжмалын тухай ярьдаг гэдгийг санаарай. Энэ нь зөв - эдгээр хүдэр нь маш өөр, тэдгээр нь хэт өөр хэмжээний уран агуулдаг тул ийм "стандартчилал"гүйгээр хийх боломжгүй байв.

Хүмүүс энэ металлыг хэзээ нээсэн бэ, яагаад үүнийг "уран" гэж нэрлэдэг вэ? Түүх нь хуучин боловч сонирхолтой юм. Одоо та бид цацраг гэж юу болохыг мэдэж байгаа бөгөөд бид үүнийг тэвчиж чадахгүй, үүнээс айж байна. Эрт дээр үед хүмүүс цацрагийн талаар юу ч мэддэггүй байсан - магадгүй тэд үүнээс болж зовж шаналж байгаагүй юм болов уу?.. Дундад зууны үеийн уурхайчид мөнгөний уурхайн хүдэр, ашигт малтмалын дотроос давирхайн хольц гэж нэрлэгддэг хар хүнд эрдсийг ихэвчлэн олдог байв. Хууран мэхлэлт нь 1565 оноос хойш мэдэгдэж байсан нь тодорхой бөгөөд дараа нь түүнийг Саксоны Хүдэр уулсаас олж илрүүлсэн боловч түүнд зориулж тусгай хэрэглээ зохион бүтээгээгүй. 1789 онд Германы аналитик химич Мартин Клапрот энэ эрдэсийг сонирхож, химийн аргаар зөв шинжлэхээр шийджээ. Түүний лабораторид хүдрийг одоогийн Чех улсын нутаг дэвсгэрт орших Ячимово уурхайгаас авчирсан байна. Дараа нь Беккерел, Кюри нар ижил Жахимивогийн ашигт малтмалын талаар нээлт хийсэн тул би үүнийг дараах байдлаар бичихийг санал болгож байна.

Ураны “эх орон” нь Чех улс юм.

Мартин Клапрот

Клапротын хими маш хичээнгүй байсан: тэрээр янз бүрийн температурт ашигт малтмалыг хайлуулж, бүх төрлийн хүчил, усан бүсэд асгаж, эцэст нь тодорхой харагдах металлын үр тариа бүхий шингэрүүлсэн массыг олж авав. Энэ нь 1789 онд буюу одон орон судлаачид Тэнгэрийн ван гэж нэрлэсэн урьд нь үл мэдэгдэх гаригийг нээснээс хойш 8 жилийн дараа болсон юм. Энэ тухай Клапрот өөрөө бичсэнийг эндээс үзнэ үү: "Өмнө нь гаригуудын нэрийг агуулсан 7 металлтай харгалзах 7 гариг ​​л байдаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн. Үүнтэй холбогдуулан уламжлал ёсоор шинэ металлыг шинээр нээгдсэн гаригийн нэрээр нэрлэхийг зөвлөж байна. "Уран" гэдэг үг нь Грек хэлнээс "тэнгэр" гэсэн утгатай тул селестиел металл гэсэн утгатай. Тэд нээлтчидтэй маргалддаггүй - одоо бид энэ "тэнгэрлэг металл" -тай харьцаж байна.

Гэсэн хэдий ч Клапрот өөрөө цэвэр уран авч чадаагүй бөгөөд үүнийг зөвхөн 1840 онд Э.М. Пелиго. 1896 онд Беккерел ураны нэгдлүүд гэрэл зургийн цаасыг гэрэлтүүлдэг болохыг олж мэдсэн бөгөөд ингэснээр цацраг идэвхт байдлын судалгаа эхэлсэн. Хүн төрөлхтөн хамгийн аймшигт, аймшигтай зэвсэг рүү, хамгийн том "эрчим хүчний нөөц" рүү аажуухан хөдөллөө...

Ураны хүдэр

Дэлхий дээрх геологичдын үзэж байгаагаар ураны хүдэр маш их биш, маш их байдаг. Гэхдээ ураны ашигт малтмал бүр "хүдэр" гэсэн бардам нэрийг авдаггүй: уран маш бага, хаягдал чулуулаг ихтэй ашигт малтмалыг хүдэр гэж тооцдоггүй. Сайн хүдэр нь 0.1%-иас дээш уран (1000 кг чулуулагт 1 кг) агуулсан эрдэс гэж тооцогддог боловч үл хамаарах зүйлүүд байдаг. Жишээлбэл, Өмнөд Африкт, Витватерсландын ордод зөвхөн 0.01% агууламжтай хүдрээс уран олборлож, үйлдвэрлэлийн хэмжээнд олборлодог. Яаж тэгэх вэ? Тийм ээ, энэ тэнгэрлэг металл нь энгийн зүйл биш - энэ нь ихэвчлэн алт олддог ижил чулуулагт байдаг. Нэгэнт энэ чулуунаас алт “түүж” байгаа юм чинь ураны овоолгыг “сонгож” яагаад болохгүй гэж, энэ бол логик. Алт бол хүдэр боловсруулах гол зорилго, уран бол хоёрдогч . "Ихэнхдээ" гэдэг нь мөн тоон утгатай: дэлхийн ураны 12% нь алт болон бусад уурхайн дайвар бүтээгдэхүүн юм. Жишээлбэл, АНУ-д ураныг ерөнхийдөө 0.008% -ийн агууламжтай чулуулгаас авдаг - Флоридагийн фосфоритуудаас. Гол үйлдвэрлэл нь фосфор, уран - элбэг дэлбэг... За тийм чамин зүйлд хүрэхгүй бол ураны хүдрийг агуулгаар нь баян - 1%-иас дээш ураны агууламжтай гэж 4 ангилдаг. ; энгийн - 0.1-1.0%; ядуу - 0.03-0.1%, ядуу - 0.03% -иас бага.

Ураны хүдрийг мөн огторгуйн металлыг гаргаж авах, боловсруулах технологиос нь хамааруулан 5 ангилдаг. Ойролцоогоор ордуудын дэргэд ямар боловсруулах үйлдвэр байгуулах ёстой вэ. Энэ нь бас уламжлал юм: ураны агууламж үргэлж бага байдаг тул олон сая тонн чулуулгийг хаашаа ч тээвэрлэх талаар хэн ч боддоггүй. Уурхай, уурхай, карьер, ар араасаа - боловсруулахад хэрэгтэй бүх зүйл.

Гэсэн хэдий ч энэ нь ураны хүдрийн бүх төрлийн ангилал биш юм: бид бүгд ашиг нь хамгийн чухал байдаг дэлхийд амьдарч байгаа тул үндсэн ангилал нь эцсийн бүтээгдэхүүний өртөг (ижил ураны баяжмал, шар бялуу) дээр үндэслэсэн байж магадгүй юм. Хүдэр дэх ураны агууламж ямар байсан, яаж олборлож, цэвэршүүлсэн, дэд бүтэц ямар үнэтэй байсан зэрэг бүх нарийн ширийн зүйлийг хаясан нэг төрлийн ерөнхий үзүүлэлт. ӨМНӨ юу болсон нь хамаагүй, үр дүн нь хэр их болсон нь чухал. Зөвхөн 3 ангилалтай: 1) 1 кг баяжмалын өртөг нэг кг нь 40 доллараас бага ордууд; 2) нэг кг нь 40-80 долларын өртөгтэй бол; 3) нэг кг нь 80-130 долларын үнэтэй байдаг. 130 доллараас дээш үнэтэй бүх зүйл өнөөдөр маш үнэтэй тул "хамгаалах боломжгүй" юм. Гэтэл ийм хайхрамжгүй, мухар сүсэг хэр удаан үргэлжлэх вэ? 2006 оныг хүртэл ОУАЭА ураныг маш өндөр үнэтэй, 80 доллар/кг-аас дээш үнэтэй гэж үздэг байсан бол одоо центрифугуудыг зохих ёсоор үнэлэх шаардлагатай гэж шийдсэн - баяжуулалтын хямд өртөг нь 1-ээс илүү үнэтэй хүдрийг бүрэн аюулгүй ашиглах боломжийг олгодог. 80 доллар. Манай 10-р үеийн центрифугүүд дөнгөж ашиглалтад орсон тул хэсэг хугацааны дараа 130 ам.долларын ханш “таслах” байхаа больсон байхыг үгүйсгэхгүй. Харанхуй, аймшгийн хаант улсад эдийн засаг нь сүйрч, БН-800 хурдан нейтрон реакторын үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа эхэлж, BN-1200-ийн зураг төсөл хийгдэж байгаа бөгөөд 2020 онд "Үхлийн нээлт"-ийн хүрээнд хар тугалганы реакторыг ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байна. ” төслийн хүрээнд 2030 он гэхэд цөмийн хаалттай циклийг хэрэгжүүлэх найдвар бий.

Гэсэн хэдий ч төсөл, таамаглалд автахгүй байцгаая - өнөөдөр бидэнд байгаа зүйл дээр анхаарлаа хандуулцгаая. 2006 онд нарны гурав дахь гаригт 5,000,000 тонн ураны хүдэр байгаа гэж үзэж байсан бол ОУАЭА-ийн дараагийн тайланг 2010 онд гаргажээ. Чухам энэ тайланд центрифуг нь уран баяжуулах цорын ганц арга гэдгийг анх хүлээн зөвшөөрч, анх удаа "таслах" барыг 80 доллар/кг-аас 130 доллар/кг болгон өсгөсөн. Дэлхий дээрх ураны хүдрийн нөөцийн шинэ тоо 6,306,300 тонн байна. Би давтан хэлье - энэ бол шинэ ордуудын улмаас нэмэгдсэн зүйл биш, энэ бол геологийн хүдрийг үйлдвэрлэлийнх рүү шилжүүлэх явдал юм. Энэ нь энгийн шалтгаанаар болсон - МАГАТЭ хүлээн зөвшөөрсөн: центрифугээс бусад бүх зүйл хорон муу, бид үүнийг санахгүй байх болно. Геологи хайгуулын нэмэлт хөрөнгө оруулалтгүйгээр олборлосон хүдрийн өсөлт 26% байв.

Соёл иргэншлийн түүхэнд технологийн хөгжил геополитикт ноцтой нөлөө үзүүлж байсан удаагүй бөгөөд уран, центрифуг нь ийм тохиолдлын нэг юм. Тэр болтол олон жил хөндөгдөөгүй байсан ураны ордуудад арилжааны сонирхол бий болсон нь юу гэсэн үг болохыг олж мэдье. Нэгдүгээрт, "атомын клуб"-ын орнууд эдгээр ордууд байрладаг газар нутгийг сонирхож байгаагаа харсан. Жишээлбэл, Кировоград муж дахь ордууд зөвхөн Украины сонирхлыг татаад зогсохгүй... Хоёрдугаарт, “атомын клуб”-т ороогүй улсууд ч гэсэн уран хангалттай байж болохыг олж харсан. Энэ бол миний онолын зохиомол зүйл биш: саяхан болсон “Atomexpo 2016” үзэсгэлэнд 52 орны төлөөлөгчид оролцож, ердөө 32 нь л цөмийн энергитэй байсан бөгөөд 20 улс нь хэтийн төлөвийг мэдэрсэн шинэхэн улсууд юм.

Тооцоологч

Ураны талаар юу сонирхолтой байгааг тооцоолуур танд хэлье. Манайд 6,306,300 тонн хүдэр байгаа бөгөөд үүнд уран-235 (үнэндээ атомын цахилгаан станцын реакторт "шатдаг") агууламж дунджаар 0.72% байдаг. Тэгэхээр бүх ураны хүдрийг уран-235 болговол 45405 тонн нь манайд бий. Эрчим хүчний үнэ цэнийн хувьд 1 тонн уран-235 нь 2,000,000 тонн бензинтэй тохирч байна. Үүний дагуу уран-235-ын нөөцийг газрын тостой тэнцэх хэмжээний дахин тооцоолоход 90.81 тэрбум тонн газрын тос байна. Их үү, бага уу? Өнөөдөр дэлхий дээр газрын тосны батлагдсан нөөц 200 тэрбум тонн байна. Ураны нөөц бараг тал хувь буюу бараг 50%. Мөн хэтийн төлөв юу вэ? Газрын тос үйлдвэрлэх технологийг бараг төгс болгосон, боловсруулах технологи нь ижил төстэй юм. Газрын тосны нөөцийг нэмэгдүүлэхийн тулд та а) нүүрсустөрөгчийн өнөөгийн үнийг харгалзан хоёр жилийн турш удааширч байгаа шинэ, шинэ ордуудыг үргэлжлүүлэн хайх; б) газрын тос нь бага, багассан тул жилийн дараа л илүү үнэтэй болно гэдэгтэй санал нийлнэ. Большевикууд, меньшевикүүд болон бусад хүмүүсийн маш их ярьдаг занарын тос нь одоогийн үнийн түвшинд тийм ч сонирхолтой биш боловч эрт орой хэзээ нэгэн цагт нөөцийг нь ашиглах цаг ирэх болно. Нэгдсэн Улс.

Харин ураны хувьд энэ дүр зураг арай өөр, илүү тодорхой бус байна. Росатомын центрифугуудын сүүлийн үеийн 1 SWU-ийн өртөг ямар байх талаар бидэнд хараахан мэдээлэл өгөөгүй байгаа боловч баяжуулах технологи нь ураны хүдрийн нөөцийг хэрхэн нэмэгдүүлэхийг бид аль хэдийн харсан. BN-800-ийн ашиглалт дөнгөж эхэлж байна, BN-1200 нь зөвхөн зураг дээр л байгаа, бид "Үр дөнгөх" төслийн үр дүнг зөвхөн 2020 онд харах болно. Гэхдээ хэт даруу байдалгүйгээр (аль болох аль болох их) түүхэн баримтыг хэлье: атомын төсөл оршин тогтнох хугацаандаа хуучин Дундаж машин механизмын технологийн хөгжилд алдаа гараагүй. Барилга, хуучин Атомын энергийн яам, одоогийн Росатом. Зарим дутагдал, дутагдалтай талууд байсан, тийм ээ, гэхдээ хөгжлийн ерөнхий шугам нэг ч удаа эвдэрсэнгүй.

Мэдээжийн хэрэг, миний бодлоор "Росатом"-ын цөмийн хаалттай мөчлөгийн төлөөх тэмцэл амжилттай дуусна гэдэгт итгэхгүй байх шалтгаан байхгүй. Энэ мэдэгдэл танд хэтэрхий зоримог санагдаж байна уу? Хүн төрөлхтний гол ололт бол iPhone-ийн хамгийн сүүлийн үеийн загвар гэдгийг мартаж, эргэн тойрноо харцгаая. Унгар, Иран, Финланд, Хятад, Энэтхэг зэрэг “хуучин үйлчлүүлэгчид” зөвхөн манай технологийн найдвартай байдлын үүднээс атомын цахилгаан станц барих гэрээ байгуулаад зогсохгүй. Египет, Вьетнам, Беларусь, Турк, Бангладеш, Индонез зэрэг улсад анх удаа атомын цахилгаан станцууд гарч ирэх бөгөөд эдгээр нь Орост үйлдвэрлэсэн атомын цахилгаан станцууд байх болно. Энэ нь манай технологи, түүний дэвшилтэт хөгжилд би ганцаараа итгэдэггүй гэсэн үг. Технологийн хөгжлийн дараагийн үсрэлтээр ураны нөөц нүүрсустөрөгчийн нөөцөөс их болж магадгүй гэдэгт итгэлтэй байгаа цорын ганц би биш... Мөн өөр нэг боломжит ураны нөөц болох шинэ ордуудыг бүү бууруулъя. Жишээлбэл, геологи хайгуулаар газар нутгийн хөгжлийн түвшин 60% -иас хэтрээгүй улс байдаг - Орос. Геологи хайгуул хийх цаг огт байдаггүй улс орнууд байдаг - жишээлбэл, Афганистан, Эритрей.

Гэхдээ цөмийн эрчим хүчний хэтийн төлөвийг авч үзэх нь тусдаа бөгөөд дараа нь үлдээх ёстой маш ноцтой сэдэв юм. Энэхүү тэмдэглэл нь "Уран шорон"-ын танилцуулга бөгөөд юу болсон, юу тохиолдсон, бид хэрхэн ийм амьдралд ирснийг харахыг санал болгож байна. Мэдээжийн хэрэг, хүчирхэг АНУ-ын шинэ iPhone-уудын тухай түүхгүйгээр бүх зүйл бүтэхгүй. Тэд надад байгаа бөгөөд ердийнх шигээ юу ч зохион бүтээх шаардлагагүй байсан.

-тай холбоотой

Уран хаанаас ирсэн бэ?Энэ нь суперновагийн дэлбэрэлтийн үеэр гарч ирэх магадлалтай. Баримт нь төмрөөс илүү хүнд элементүүдийн нуклеосинтезийн хувьд суперновагийн дэлбэрэлтийн үед яг тохиолддог нейтроны хүчтэй урсгал байх ёстой. Дараа нь түүний үүсгэсэн шинэ оддын системийн үүлнээс конденсацийн үед эх гаригийн үүлэнд хуримтлагдаж, маш хүнд байсан уран нь гаригуудын гүнд живэх ёстой юм шиг санагдаж байна. Гэхдээ энэ нь үнэн биш юм. Уран бол цацраг идэвхт элемент бөгөөд задрахдаа дулаан ялгаруулдаг. Тооцооллоос харахад хэрэв ураныг дэлхийн бүх зузаанд жигд тарааж, ядаж газрын гадарга дээрхтэй ижил концентрацитай байвал хэт их дулаан ялгаруулна. Түүгээр ч барахгүй ураныг хэрэглэхийн хэрээр урсгал нь сулрах ёстой. Ийм зүйл ажиглагдаагүй тул геологичид ураны дор хаяж гуравны нэг нь, магадгүй бүгдээрээ дэлхийн царцдас дээр төвлөрч, түүний агууламж 2.5∙10-4% байдаг гэж геологичид үзэж байна. Яагаад ийм зүйл болсон талаар ярихгүй байна.

Ураныг хаана олборлодог вэ?Дэлхий дээр тийм ч бага уран байдаггүй - элбэг дэлбэгээрээ 38-р байранд ордог. Мөн энэ элементийн ихэнх хэсэг нь тунамал чулуулагт байдаг - нүүрстөрөгчийн занар ба фосфорит: 8∙10 –3 ба 2,5∙10 –2% хүртэл. Дэлхийн царцдас нийтдээ 10 14 тонн уран агуулдаг боловч маш их тархсан, хүчирхэг орд үүсгэдэггүй нь гол асуудал юм. 15 орчим ураны ашигт малтмал нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой. Энэ бол ураны давирхай юм - түүний үндэс нь дөрвөн валент ураны исэл, уран гялтгануур - янз бүрийн силикатууд, фосфатууд болон зургаан валент уран дээр суурилсан ванади эсвэл титантай илүү төвөгтэй нэгдлүүд юм.

Беккерелийн туяа гэж юу вэ?Вольфганг Рентген рентген туяаг нээсний дараа Францын физикч Антуан-Анри Беккерел нарны гэрлийн нөлөөн дор үүсдэг ураны давсны туяаг сонирхож эхэлсэн. Тэр энд бас рентген туяа байгаа эсэхийг ойлгохыг хүссэн. Үнэхээр тэд байсан - давс нь хар цаасаар гэрэл зургийн хавтанг гэрэлтүүлэв. Гэвч туршилтуудын нэгэнд давс нь гэрэлтээгүй ч гэрэл зургийн хавтан харанхуйлсан хэвээр байв. Давс ба гэрэл зургийн хавтангийн хооронд металл зүйл байрлуулахад доор нь харанхуйлах нь бага байв. Тиймээс ураныг гэрлээр өдөөсний улмаас шинэ туяа үүссэнгүй бөгөөд металлаар хэсэгчлэн дамждаггүй. Тэднийг анх "Беккерелийн туяа" гэж нэрлэдэг байв. Дараа нь эдгээр нь ихэвчлэн бага хэмжээний бета туяа нэмсэн альфа туяа болохыг олж мэдсэн: ураны үндсэн изотопууд задралын үед альфа бөөмс ялгаруулдаг бөгөөд охин бүтээгдэхүүн нь бета задралд өртдөг.

Уран хэр цацраг идэвхт вэ?Уран нь тогтвортой изотопгүй бөгөөд бүгд цацраг идэвхт бодис юм. Хамгийн урт насалдаг нь уран-238 бөгөөд хагас задралын хугацаа 4.4 тэрбум жил байна. Дараа нь уран-235 - 0.7 тэрбум жил байна. Тэд хоёулаа альфа задралд орж, торигийн тохирох изотопууд болдог. Уран-238 нь нийт байгалийн ураны 99 гаруй хувийг бүрдүүлдэг. Хагас задралын хугацаа нь асар их тул энэ элементийн цацраг идэвхт чанар бага, үүнээс гадна альфа тоосонцор нь хүний ​​биеийн гадаргуу дээрх эвэрлэг давхаргыг нэвтлэх чадваргүй байдаг. Тэд урантай ажилласныхаа дараа И.В.Курчатов гараа алчуураар зүгээр л арчсан бөгөөд цацраг идэвхт бодистой холбоотой ямар ч өвчин тусаагүй гэж тэд хэлэв.

Эрдэмтэд ураны уурхай, боловсруулах үйлдвэрүүдийн ажилчдын өвчлөлийн статистик мэдээлэлд олон удаа хандсан. Жишээлбэл, Канадын Саскачеван мужийн Эльдорадо уурхайн 1950-1999 оны 17 мянга гаруй ажилчдын эрүүл мэндийн мэдээлэлд дүн шинжилгээ хийсэн Канад, Америкийн мэргэжилтнүүдийн саяхан бичсэн нийтлэлийг энд оруулав. Байгаль орчны судалгаа, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Цацраг туяа нь цусны эсийг хурдан үржүүлэхэд хамгийн хүчтэй нөлөө үзүүлж, хорт хавдрын харгалзах хэлбэрийг бий болгодог гэдгийг тэд үндэслэсэн. Уурхайн ажилчид янз бүрийн төрлийн цусны хорт хавдраар өвчлөх нь Канадын дундаж хүн амаас бага байгааг статистик харуулж байна. Энэ тохиолдолд цацрагийн гол эх үүсвэр нь уран өөрөө биш, харин түүний үүсгэсэн хийн радон, задралын бүтээгдэхүүн нь уушигаар дамжин биед нэвтэрдэг гэж үздэг.

Уран яагаад хортой вэ?? Энэ нь бусад хүнд металлын нэгэн адил маш хортой бөгөөд бөөр, элэгний дутагдалд хүргэдэг. Нөгөөтэйгүүр уран нь тархай бутархай элемент учраас ус, хөрсөнд зайлшгүй оршиж, хүнсний сүлжээнд төвлөрч хүний ​​биед ордог. Хувьслын явцад амьд биетүүд ураныг байгалийн концентрацид саармагжуулж сурсан гэж үзэх үндэслэлтэй. Уран бол усанд хамгийн аюултай тул ДЭМБ-аас анх 15 мкг/л байсан бол 2011 онд стандартыг 30 мкг/г болгож нэмэгдүүлсэн. Дүрмээр бол усанд уран хамаагүй бага байдаг: АНУ-д дунджаар 6.7 мкг/л, Хятад, Францад 2.2 мкг/л. Гэхдээ бас хүчтэй хазайлтууд байдаг. Тиймээс Калифорнийн зарим бүс нутагт энэ нь стандартаас зуу дахин их байдаг - 2.5 мг / л, өмнөд Финландад 7.8 мг / л хүрдэг. Эрдэмтэд ураны амьтдад үзүүлэх нөлөөг судалснаар ДЭМБ-ын стандарт хэт хатуу эсэхийг ойлгохыг хичээж байна. Энд ердийн ажил байна ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). Францын эрдэмтэд хархыг есөн сарын турш шавхагдсан ураны нэмэлт бодисоор, харьцангуй өндөр концентрацитай бол 0.2-120 мг/л усаар тэжээжээ. Хамгийн бага утга нь уурхайн ойролцоох ус, харин дээд утга нь хаана ч байдаггүй - Финландад хэмжсэн ураны хамгийн их агууламж нь 20 мг/л байна. Зохиогчдын гайхшралыг төрүүлсэн нийтлэлийг "Физиологийн системд ураны мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлээгүй ..." гэж нэрлэдэг - уран нь хархны эрүүл мэндэд бараг ямар ч нөлөө үзүүлээгүй. Мал сайн идэж, жингээ зөв нэмсэн, өвчиндөө гомдолгүй, хорт хавдраар үхээгүй. Уран нь үндсэндээ бөөр, ясанд, зуу дахин бага хэмжээгээр элгэнд хуримтлагдсан бөгөөд түүний хуримтлал нь усан дахь агууламжаас хамаарна. Гэсэн хэдий ч энэ нь бөөрний дутагдал, тэр ч байтугай үрэвслийн молекулын шинж тэмдгүүдийн мэдэгдэхүйц харагдах байдалд хүргэсэнгүй. Зохиогчид ДЭМБ-ын хатуу удирдамжийг хянаж эхлэхийг санал болгов. Гэсэн хэдий ч нэг анхааруулга байдаг: тархинд үзүүлэх нөлөө. Хархны тархинд элгийнхээс бага уран байсан ч түүний агууламж нь усан дахь хэмжээнээс хамаардаггүй байв. Гэхдээ уран тархины антиоксидант системийн үйл ажиллагаанд нөлөөлсөн: каталазын идэвхжил 20%, глутатион пероксидаз 68-90%, супероксид дисмутазын идэвхжил тунгаас үл хамааран 50% -иар буурчээ. Энэ нь уран тархинд исэлдэлтийн стрессийг үүсгэсэн бөгөөд бие нь үүнд хариу үйлдэл үзүүлсэн гэсэн үг юм. Энэ нөлөө - дашрамд хэлэхэд, бэлэг эрхтэнд агуулагдахгүйгээр уран тархинд хүчтэй нөлөө үзүүлдэг нь урьд өмнө ажиглагдаж байсан. Түүгээр ч барахгүй Небраскагийн их сургуулийн судлаачид зургаан сарын турш хархыг тэжээсэн 75-150 мг/л агууламжтай урантай ус ( Нейротоксикологи ба тератологи, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001) талбайд гаргасан амьтдын зан төлөвт, голчлон эрэгтэйчүүдэд нөлөөлсөн: тэд шугамыг давж, хойд хөл дээрээ босч, үсээ хянагчаас өөрөөр иддэг. Уран нь амьтдын ой санамжийг бууруулдаг гэсэн нотолгоо байдаг. Зан үйлийн өөрчлөлт нь тархи дахь липидийн исэлдэлтийн түвшинтэй холбоотой байв. Урантай ус нь хархыг эрүүл чийрэг болгож, харин ч тэнэг болгожээ. Эдгээр өгөгдөл нь Персийн булангийн дайны синдром гэж нэрлэгддэг өвчнийг шинжлэхэд бидэнд хэрэгтэй болно.

Занарын хий олборлох талбайг уран бохирдуулдаг уу?Хий агуулсан чулуулагт хэр хэмжээний уран агуулагдаж, тэдгээртэй хэрхэн холбогдож байгаагаас шалтгаална. Жишээлбэл, Буффало дахь их сургуулийн дэд профессор Трейси Банк Нью-Йоркийн баруун хэсгээс Пенсильвани, Охайо мужаар дамжин Баруун Виржиниа хүртэл үргэлжилдэг Марселлусын занарыг судалжээ. Уран нь нүүрсустөрөгчийн эх үүсвэртэй яг химийн холбоотой болох нь тогтоогдсон (холбогдох нүүрстөрөгчийн занарууд ураны агууламж хамгийн өндөр байдаг гэдгийг санаарай). Хагарлын үед хэрэглэсэн уусмал нь ураныг төгс уусгадаг болохыг туршилтаар тогтоосон. “Эдгээр усан дахь уран газрын гадаргад хүрэхэд ойр орчмын газрыг бохирдуулж болзошгүй. Энэ нь цацрагийн эрсдэл учруулахгүй, харин уран бол хортой элемент юм" гэж Трейси Банк 2010 оны 10-р сарын 25-ны өдрийн их сургуулийн хэвлэлийн мэдээнд тэмдэглэжээ. Занарын хий олборлох явцад байгаль орчин уран, ториор бохирдох эрсдэлийн талаар дэлгэрэнгүй нийтлэл хараахан бэлтгэгдээгүй байна.

Уран яагаад хэрэгтэй вэ?Өмнө нь керамик, өнгөт шил хийхэд пигмент болгон ашигладаг байсан. Одоо уран бол цөмийн энерги, атомын зэвсгийн үндэс юм. Энэ тохиолдолд түүний өвөрмөц шинж чанарыг ашигладаг - цөмийн хуваагдах чадвар.

Цөмийн хуваагдал гэж юу вэ? Цөмийг хоёр тэгш бус том хэсэг болгон задлах. Чухам энэ шинж чанараараа нейтроны цацрагийн нөлөөгөөр нуклеосинтезийн үед уранаас хүнд цөмүүд маш их хүндрэлтэй үүсдэг. Энэ үзэгдлийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Хэрэв цөм дэх нейтрон ба протоны тооны харьцаа оновчтой биш бол энэ нь тогтворгүй болно. Дүрмээр бол ийм цөм нь альфа бөөмс - хоёр протон ба хоёр нейтрон, эсвэл бета бөөмс - позитроныг ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь нейтроны аль нэгийг протон болгон хувиргах дагалддаг. Эхний тохиолдолд үечилсэн хүснэгтийн элементийг олж авсан бөгөөд хоёр нүдийг буцааж, хоёр дахь нь нэг нүдийг урагшлуулна. Гэсэн хэдий ч альфа ба бета тоосонцорыг ялгаруулахаас гадна ураны цөм нь хуваагдах чадвартай - үелэх системийн дунд байрлах хоёр элементийн цөмд, тухайлбал бари, криптон, шинэ нейтрон хүлээн авснаар задрах чадвартай. Энэ үзэгдлийг цацраг идэвхт бодис нээсний дараахан физикчид шинээр нээсэн цацрагийг чадах бүхнээр нь илчлэх үед олж мэдсэн. Үйл явдлын оролцогч Отто Фриш энэ тухай хэрхэн бичсэнийг эндээс үзнэ үү (“Advances in Physical Sciences,” 1968, 96, 4). Бериллий туяа - нейтроныг нээсний дараа Энрико Ферми ураныг тэдэнтэй хамт цацрагаар цацаж, ялангуяа бета задралыг бий болгосны дараа тэрээр үүнийг одоо нептун гэж нэрлэгддэг дараагийн 93-р элементийг олж авахад ашиглах болно гэж найдаж байв. Тэр бол цацрагт ураны шинэ төрлийн цацраг идэвхт бодисыг нээсэн бөгөөд энэ нь трансуран элементүүдийн илрэлтэй холбоотой юм. Үүний зэрэгцээ бериллийн эх үүсвэрийг парафины давхаргаар бүрхсэн нейтроныг удаашруулах нь энэхүү өдөөгдсөн цацраг идэвхт байдлыг нэмэгдүүлсэн. Америкийн радиохимич Аристид фон Гроссе эдгээр элементүүдийн нэг нь протактин гэж таамагласан боловч түүний буруу байсан. Гэвч тэр үед Венийн их сургуульд ажиллаж байсан, 1917 онд нээсэн протактинийг өөрийн бүтээл гэж үзэж байсан Отто Хан ямар элементүүдийг олж авсан болохыг олж мэдэх үүрэгтэй гэж шийджээ. 1938 оны эхээр Хан Лиз Мейтнертэй хамт туршилтын үр дүнд үндэслэн уран-238 ба түүний охин элементүүдийн нейтрон шингээгч цөмүүдийн олон бета задралын үр дүнд цацраг идэвхт элементүүдийн бүхэл бүтэн гинж үүсдэг гэж санал болгосон. Удалгүй Лиз Майтнер Австрийн Аншлюсын дараа нацистуудын хэлмэгдүүлэлтээс болгоомжилж Швед рүү дүрвэхээс өөр аргагүй болжээ. Хан Фриц Страсмантай туршилтаа үргэлжлүүлж, бүтээгдэхүүнүүдийн дунд уранаас ямар ч аргаар олж авах боломжгүй 56-р элементийн бари байгааг олж мэдэв: ураны альфа задралын бүх гинжин хэлхээ нь илүү хүнд хар тугалгаар төгсдөг. Судлаачид үр дүнд нь маш их гайхсан тул нийтэлсэнгүй, зөвхөн найз нөхөддөө, ялангуяа Гётеборг дахь Лиз Майтнерт захидал бичжээ. Тэнд, 1938 оны Зул сарын баяраар түүний ач хүү Отто Фриш түүн дээр очиж, өвлийн хотын ойролцоо алхаж байхдаа - цанаар гулгаж, авга эгч нь явганаар - ураныг цацрагаар цацах үед бари гарч ирэх боломжийг ярилцав. цөмийн задралын үр дүн (Лиз Майтнерийн тухай дэлгэрэнгүй мэдээллийг "Хими ба амьдрал", 2013, № 4-ээс үзнэ үү). Копенгаген руу буцаж ирэхэд Фриш Нильс Борыг АНУ руу явж буй хөлөг онгоцны гарц дээр барьж аваад хуваагдах санааны талаар түүнд хэлэв. Бор духан дээрээ алгадаад: "Өө, бид ямар тэнэг байсан бэ! Бид үүнийг эртнээс анзаарах ёстой байсан." 1939 оны 1-р сард Фриш, Майтнер нар нейтроны нөлөөн дор ураны цөм хуваагдах тухай өгүүлэл нийтэлжээ. Тэр үед Отто Фриш аль хэдийн хяналтын туршилт, түүнчлэн Бороос мессеж хүлээн авсан Америкийн олон бүлгүүд хийсэн байв. 1939 оны 1-р сарын 26-нд Вашингтонд жил бүр болдог онолын физикийн бага хуралд илтгэл тавих үеэрээ физикчид уг санааны мөн чанарыг ойлгосон даруйдаа лаборатори руугаа тарж эхэлсэн гэж тэд хэлэв. Хана, Штрасманн нар задралыг нээсний дараа туршилтуудаа дахин хянаж үзээд, цацраг идэвхт ураны цацраг идэвхт байдал нь трансурантай бус харин үелэх системийн дундаас задрах явцад үүссэн цацраг идэвхт элементүүдийн задралтай холбоотой болохыг хамтран ажиллагсдынхаа адил олж тогтоожээ.

Уран дахь гинжин урвал хэрхэн явагддаг вэ?Уран ба торийн цөм хуваагдах боломжтой нь туршилтаар нотлогдсоны дараа (мөн дэлхий дээр өөр задрах элемент байхгүй) Принстонд ажиллаж байсан Нилс Бор, Жон Уилер нар мөн тэднээс үл хамааран Зөвлөлтийн онолын физикч Я.И.Френкель, германчууд Зигфрид Флюгге, Готфрид фон Дросте нар цөмийн задралын онолыг бүтээжээ. Үүнээс хоёр механизм бий болсон. Нэг нь хурдан нейтроныг шингээх босготой холбоотой. Үүний дагуу хуваагдлыг эхлүүлэхийн тулд нейтрон нь уран-238 ба торий-232 гэсэн үндсэн изотопуудын цөмд 1 МэВ-ээс их энергитэй байх ёстой. Бага энергитэй үед уран-238-ийн нейтрон шингээлт нь резонансын шинж чанартай байдаг. Тиймээс 25 эВ энергитэй нейтрон нь бусад энергитэй харьцуулахад хэдэн мянга дахин том хөндлөн огтлолын талбайтай байдаг. Энэ тохиолдолд задрал үүсэхгүй: уран-238 нь уран-239 болж, хагас задралын хугацаа нь 23.54 минут бол нептун-239 болж, 2.33 хоногийн хагас задралын хугацаа нь урт наслах болно. плутони-239. Торий-232 нь уран-233 болно.

Хоёрдахь механизм нь нейтроныг босгогүй шингээх явдал бөгөөд түүний араас гурав дахь нь бага ба түүнээс дээш түгээмэл хуваагддаг изотопууд байдаг - уран-235 (мөн байгальд байдаггүй плутони-239 ба уран-233): Дулааны хөдөлгөөнд оролцож буй молекулуудын энергитэй дулаан гэж нэрлэгддэг удаан, бүр нейтроныг шингээж авдаг - 0.025 эВ, ийм цөм хуваагдана. Мөн энэ нь маш сайн: дулааны нейтронууд нь хурдан мегаэлектронвольт нейтронуудаас дөрөв дахин их хөндлөн огтлолын талбайтай байдаг. Энэ бол уран-235-ын цөмийн энергийн дараагийн түүхэн дэх ач холбогдол юм: энэ нь байгалийн уран дахь нейтроны үржлийг баталгаажуулдаг. Уран-235-ын цөм нейтронд цохиулсны дараа тогтворгүй болж, хурдан хоёр тэнцүү бус хэсэгт хуваагдана. Замдаа хэд хэдэн (дунджаар 2.75) шинэ нейтрон ялгардаг. Хэрэв тэд ижил ураны цөмд хүрвэл тэд нейтроныг экспоненциалаар үржүүлнэ - гинжин урвал явагдах бөгөөд энэ нь асар их хэмжээний дулааныг хурдан ялгаруулж дэлбэрэхэд хүргэнэ. Уран-238, торий-232 аль нь ч ингэж ажиллах боломжгүй: эцэст нь задралын үед нейтронууд дунджаар 1-3 МэВ энергитэй, өөрөөр хэлбэл 1 МэВ-ийн энергийн босготой бол нейтронууд ялгардаг. нейтронууд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй нь гарцаагүй бөгөөд нөхөн үржихүй байхгүй болно. Энэ нь эдгээр изотопуудыг мартаж, нейтроныг дулааны энерги болгон удаашруулж, уран-235-ын цөмтэй аль болох үр дүнтэй харьцах ёстой гэсэн үг юм. Үүний зэрэгцээ уран-238-аар тэдний резонансын шингээлтийг зөвшөөрөх боломжгүй: байгалийн уранд энэ изотоп нь 99.3% -иас бага байдаг бөгөөд нейтронууд нь зорилтот уран-235-тай биш харин түүнтэй мөргөлддөг. Зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэснээр нейтроны үржлийг тогтмол түвшинд байлгаж, дэлбэрэлтээс урьдчилан сэргийлэх боломжтой - гинжин урвалыг хянах.

Я.Б.Зельдович, Ю.Б.Харитон нарын 1939 оны мөнөөх гамшигт жилд хийсэн тооцоолол нь үүний тулд хүнд ус буюу бал чулуу хэлбэртэй нейтрон зохицуулагчийг ашиглах, байгалийн ураныг уранаар баяжуулах шаардлагатайг харуулсан. 235 дор хаяж 1.83 удаа. Дараа нь энэ санаа тэдэнд цэвэр уран зөгнөл мэт санагдав: "Гинжин дэлбэрэлт хийхэд шаардлагатай нэлээд их хэмжээний ураныг ойролцоогоор хоёр дахин баяжуулж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.<...>Энэ бол туйлын нүсэр ажил бөгөөд практик боломжгүй юм." Одоо энэ асуудал шийдэгдэж, цөмийн үйлдвэрүүд цахилгаан станцуудад зориулж уран-235-аар баяжуулсан ураныг 3.5% хүртэл бөөнөөр нь үйлдвэрлэж байна.

Цөмийн аяндаа хуваагдал гэж юу вэ? 1940 онд Г.Н.Флеров, К.А.Петржак нар ураны задрал нь гадны нөлөөгүйгээр аяндаа явагддаг ч хагас задралын хугацаа нь энгийн альфа задралаас хамаагүй урт байдаг гэдгийг олж мэдсэн. Ийм хуваагдал нь бас нейтрон үүсгэдэг тул урвалын бүсээс гарахыг зөвшөөрөхгүй бол тэдгээр нь гинжин урвалын санаачлагч болно. Энэ үзэгдэл нь цөмийн реакторыг бий болгоход хэрэглэгддэг.

Цөмийн энерги яагаад хэрэгтэй вэ?Зельдович, Харитон нар цөмийн энергийн эдийн засгийн үр нөлөөг анхлан тооцоолсон хүмүүсийн нэг юм (Успехи Физических Наук, 1940, 23, 4). “...Одоогийн байдлаар уранд хязгааргүй салаалсан гинжин хэлхээ бүхий цөмийн задралын урвал явуулах боломжтой, боломжгүй гэсэн эцсийн дүгнэлтийг хийх боломжгүй хэвээр байна. Хэрэв ийм хариу үйлдэл хийх боломжтой бол туршилт хийгчийн мэдэлд асар их энерги байгаа хэдий ч түүний жигд явцыг хангахын тулд урвалын хурдыг автоматаар тохируулдаг. Энэ нөхцөл байдал нь урвалын эрчим хүчийг ашиглахад маш таатай байдаг. Тиймээс, хэдийгээр энэ нь алаагүй баавгайн арьсны хуваагдал боловч ураны эрчим хүчний хэрэглээний боломжуудыг тодорхойлсон зарим тоог танилцуулъя. Хэрэв задралын процесс хурдан нейтроноор явагддаг бол урвал нь ураны үндсэн изотопыг (U238) авдаг.<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>Ураны үндсэн изотопын калорийн өртөг нь нүүрснээс ойролцоогоор 4000 дахин хямд байдаг (мэдээжийн хэрэг, ураны хувьд "шатаах" болон дулааныг зайлуулах үйл явц нь илүү үнэтэй биш бол нүүрсний хувьд). Удаан нейтроны хувьд "уран" калорийн өртөг (дээрх тоон дээр үндэслэн) U235 изотопын элбэг дэлбэг байдал нь 0.007 буюу "нүүрсний" калориас 30 дахин хямд байгааг харгалзан үзэх болно. бусад бүх зүйл тэнцүү байна."

Анхны удирдлагатай гинжин урвалыг 1942 онд Чикагогийн Их Сургуульд Энрико Ферми хийсэн бөгөөд реакторыг гараар удирдаж, нейтроны урсгал өөрчлөгдөхөд бал чулуун савааг дотогш гаргаж, түлхэж байв. Эхний цахилгаан станцыг 1954 онд Обнинск хотод барьсан. Эхний реакторууд эрчим хүч үйлдвэрлэхээс гадна зэвсгийн зориулалттай плутони үйлдвэрлэхээр ажиллаж байв.

Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажилладаг вэ?Өнөө үед ихэнх реакторууд удаан нейтрон дээр ажилладаг. Металл, хөнгөн цагаан зэрэг хайлш, исэл хэлбэрээр баяжуулсан ураныг түлшний элемент гэж нэрлэгддэг урт цилиндрт хийнэ. Тэдгээрийг реакторт тодорхой байдлаар суурилуулсан бөгөөд тэдгээрийн хооронд гинжин урвалыг хянадаг зохицуулагч саваа оруулдаг. Цаг хугацаа өнгөрөхөд реакторын хор нь түлшний элемент болох ураны задралын бүтээгдэхүүнд хуримтлагддаг бөгөөд тэдгээр нь нейтроныг шингээх чадвартай байдаг. Уран-235-ын агууламж эгзэгтэй түвшнээс доош унавал элементийг ашиглалтаас хасдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь хүчтэй цацраг идэвхт бодис бүхий олон задралын хэсгүүдийг агуулдаг бөгөөд энэ нь жил ирэх тусам буурч, элементүүд нь удаан хугацааны туршид ихээхэн хэмжээний дулаан ялгаруулдаг. Тэдгээрийг хөргөх усан санд хадгалж, дараа нь булж, эсвэл боловсруулахыг оролдсон - шатаагүй уран-235, үйлдвэрлэсэн плутони (үүнийг атомын бөмбөг хийхэд ашигладаг байсан) болон ашиглаж болох бусад изотопуудыг гаргаж авдаг. Ашиглагдаагүй хэсгийг булш руу илгээдэг.

Хурдан реактор буюу үржүүлэгч реактор гэж нэрлэгддэг реакторуудад уран-238 эсвэл торий-232-оор хийсэн цацруулагчийг элементүүдийн эргэн тойронд суурилуулсан. Тэд удааширч, хэт хурдан нейтронуудыг урвалын бүсэд буцааж илгээдэг. Резонансын хурд хүртэл удааширсан нейтронууд эдгээр изотопуудыг шингээж, плутони-239 эсвэл уран-233 болж хувирдаг бөгөөд энэ нь атомын цахилгаан станцын түлш болж чаддаг. Хурдан нейтронууд уран-235-тай муу урвалд ордог тул түүний концентрацийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх шаардлагатай боловч энэ нь илүү хүчтэй нейтроны урсгалаар төлдөг. Хэдийгээр үржүүлэгч реакторууд нь хэрэглэхээсээ илүү цөмийн түлш үйлдвэрлэдэг тул цөмийн эрчим хүчний ирээдүй гэж тооцогддог ч тэдгээрийг удирдахад хэцүү гэдгийг туршилтаар харуулсан. Одоо дэлхийд ганц л ийм реактор үлдсэн - Белоярскийн АЦС-ын дөрөв дэх эрчим хүчний нэгжид.

Цөмийн энергийг хэрхэн шүүмжилдэг вэ?Хэрэв бид ослын талаар ярихгүй бол өнөөдөр цөмийн энергийг эсэргүүцэгчдийн маргааны гол зүйл бол станцыг татан буулгасны дараа болон түлшээр ажиллах үед байгаль орчныг хамгаалах зардлыг түүний үр ашгийн тооцоонд нэмж оруулах санал юм. Аль ч тохиолдолд цацраг идэвхт хог хаягдлыг найдвартай устгахад бэрхшээлтэй тулгардаг бөгөөд эдгээр нь улсаас гаргадаг зардал юм. Хэрэв та тэдгээрийг эрчим хүчний өртөгт шилжүүлбэл эдийн засгийн сонирхол нь алга болно гэсэн үзэл бодол байдаг.

Цөмийн эрчим хүчийг дэмжигчид ч эсэргүүцэж байна. Түүний төлөөлөгчид уран-235-ын өвөрмөц байдлыг онцлон тэмдэглэж байгаа бөгөөд үүнийг орлуулах боломжгүй, учир нь дулааны нейтроноор хуваагддаг өөр изотопууд болох плутони-239 ба уран-233 нь хагас задралын хугацаа нь олон мянган жил байдаг тул байгальд байдаггүй. Мөн тэдгээрийг уран-235-ын задралын үр дүнд олж авдаг. Хэрэв энэ нь дуусвал цөмийн гинжин урвалын нейтроны байгалийн гайхамшигтай эх үүсвэр алга болно. Ийм үрэлгэн байдлын үр дүнд хүн төрөлхтөн ирээдүйд уранаас хэд дахин их нөөцтэй тори-232-ыг эрчим хүчний эргэлтэд оруулах боломжоо алдах болно.

Онолын хувьд бөөмийн хурдасгуурыг мегаэлектронвольт энергитэй хурдан нейтронуудын урсгалыг бий болгоход ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч, жишээлбэл, цөмийн хөдөлгүүр дээр гариг ​​хоорондын нислэгийн тухай ярьж байгаа бол том хурдасгууртай схемийг хэрэгжүүлэх нь маш хэцүү байх болно. Уран-235-ын хомсдол ийм төслүүдийг зогсоож байна.

Зэвсгийн чанартай уран гэж юу вэ?Энэ бол өндөр баяжуулсан уран-235. Түүний эгзэгтэй масс нь гинжин урвал аяндаа явагддаг бодисын хэмжээтэй тохирч байгаа нь сум үйлдвэрлэхэд хангалттай бага юм. Ийм ураныг атомын бөмбөг хийхээс гадна термоядролын бөмбөгийг гал хамгаалагч болгон ашиглаж болно.

Уран ашиглахтай холбоотой ямар гамшиг тохиолдож байна вэ?Задрах элементүүдийн цөмд хуримтлагдсан энерги асар их байдаг. Хэрэв энэ нь хяналтаас болж эсвэл санаатайгаар хяналтаас гарвал энэ энерги нь маш их асуудал үүсгэдэг. 1945 оны 8-р сарын 6, 8-нд АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчин Хирошима, Нагасаки хотуудад атомын бөмбөг хаяж, олон зуун мянган энгийн иргэд амь үрэгдэж, шархадсан хоёр хамгийн аймшигтай цөмийн гамшиг болсон. Жижиг хэмжээний гамшиг нь атомын цахилгаан станц, цөмийн циклийн үйлдвэрүүдийн осолтой холбоотой байдаг. Анхны томоохон осол 1949 онд ЗХУ-д плутони үйлдвэрлэдэг Челябинскийн ойролцоох Маяк үйлдвэрт гарсан; Шингэн цацраг идэвхт хаягдал Теча голд урссан. 1957 оны 9-р сард үүн дээр дэлбэрэлт болж, их хэмжээний цацраг идэвхт бодис ялгарчээ. Арван нэг хоногийн дараа Их Британийн Windscale дахь плутони үйлдвэрлэх реактор шатаж, дэлбэрэлтийн бүтээгдэхүүнтэй үүл Баруун Европт тархав. 1979 онд Пенсильвани дахь Гурван Мэйл арал дахь цөмийн цахилгаан станцын реактор шатсан. Хамгийн өргөн тархсан үр дагавар нь Чернобылийн атомын цахилгаан станц (1986), Фукушимагийн атомын цахилгаан станц (2011) ослоос үүдэлтэй бөгөөд сая сая хүн цацрагт өртсөн. Эхнийх нь өргөн уудам газар нутгийг дүүргэж, Европ даяар тархсан дэлбэрэлтийн үр дүнд 8 тонн ураны түлш, задралын бүтээгдэхүүн ялгаруулжээ. Хоёр дахь нь бохирдсон бөгөөд ослоос хойш гурван жилийн дараа Номхон далайг загас агнуурын газруудад бохирдуулсаар байна. Эдгээр ослын үр дагаврыг арилгах нь маш өндөр өртөгтэй байсан бөгөөд хэрэв эдгээр зардлыг цахилгаан эрчим хүчний зардалд хуваавал ихээхэн нэмэгдэх болно.

Хүний эрүүл мэндэд үзүүлэх үр дагавар нь тусдаа асуудал юм. Албан ёсны статистик мэдээгээр бөмбөгдөлтөөс амьд үлдсэн эсвэл бохирдсон газар амьдарч байсан олон хүмүүс цацраг туяагаар ашиг тус хүртэж байсан - эхнийх нь дундаж наслалт өндөр, сүүлийнх нь хорт хавдар багатай, мэргэжилтнүүд нас баралтын түвшин тодорхой хэмжээгээр нэмэгдсэнийг нийгмийн стресстэй холбон тайлбарлаж байна. Ослын үр дагавар эсвэл тэдгээрийг татан буулгасны улмаас нас барсан хүмүүсийн тоо хэдэн зуун хүн байна. Атомын цахилгаан станцыг эсэргүүцэгчид ослын улмаас Европ тивд хэдэн сая хүн эрт нас барсан ч статистикийн хувьд зүгээр л харагдахгүй байгааг онцолж байна.

Ослын бүсэд газар нутгийг хүний ​​ашиглалтаас гаргах нь сонирхолтой үр дүнд хүргэдэг: тэдгээр нь биологийн олон янз байдал ургадаг байгалийн нөөц газар болж хувирдаг. Зарим амьтад цацраг туяанаас үүдэлтэй өвчнөөр өвчилдөг нь үнэн. Тэд нэмэгдсэн дэвсгэрт хэр хурдан дасан зохицох вэ гэдэг асуулт нээлттэй хэвээр байна. Архаг цацрагийн үр дагавар нь "тэнэгүүдийн сонголт" ("Хими ба амьдрал", 2010, № 5-ыг үзнэ үү): үр хөврөлийн үе шатанд ч илүү анхдагч организмууд амьд үлддэг гэсэн үзэл бодол байдаг. Ялангуяа хүмүүсийн хувьд энэ нь ослын дараахан бохирдсон газар төрсөн үеийнхний оюун ухааны чадвар буурахад хүргэх ёстой.

Хоосон уран гэж юу вэ?Энэ нь уран-238, түүнээс уран-235-ыг салгасны дараа үлдсэн. Зэвсгийн зэрэглэлийн уран, түлшний элементүүдийн үйлдвэрлэлийн хаягдлын хэмжээ их байдаг - зөвхөн АНУ-д ийм ураны гексафторид 600 мянган тонн хуримтлагдсан байдаг (үүнтэй холбоотой асуудлыг Chemistry and Life, 2008, № 5-аас үзнэ үү). . Үүнд агуулагдах уран-235 0.2% байна. Энэ хог хаягдлыг хурдан нейтрон реактор бий болгож, уран-238-ыг плутони болгон боловсруулах, эсвэл ямар нэгэн байдлаар ашиглах боломжтой болох хүртэл илүү сайн цаг хүртэл хадгалах ёстой.

Тэд үүнийг ашиглах аргыг олсон. Ураныг бусад шилжилтийн элементүүдийн нэгэн адил катализатор болгон ашигладаг. Жишээлбэл, нийтлэлийн зохиогчид ACS Нано 2014 оны 6-р сарын 30-ны өдөр тэд хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт ислийг бууруулах зориулалттай уран эсвэл торий агуулсан графен бүхий катализаторыг "эрчим хүчний салбарт ашиглах асар их нөөцтэй" гэж бичжээ. Уран нь өндөр нягтралтай тул хөлөг онгоцонд тогтворжуулагч, нисэх онгоцны эсрэг жин болдог. Энэ металл нь цацрагийн эх үүсвэртэй эмнэлгийн хэрэгслийг цацрагаас хамгаалахад тохиромжтой.

Барагдсан уранаас ямар зэвсэг хийж болох вэ?Хуяг цоолох сумны сум, цөм. Энд тооцоолол дараах байдалтай байна. Савны жин их байх тусам кинетик энерги нь өндөр байдаг. Гэхдээ сум том байх тусам түүний цохилт бага төвлөрдөг. Энэ нь өндөр нягтралтай хүнд металл хэрэгтэй гэсэн үг юм. Сумыг хар тугалгаар хийдэг (Уралын анчид нэгэн цагт уугуул цагаан алтыг үнэт металл гэдгийг ойлгох хүртлээ ашигладаг байсан), бүрхүүлийн цөм нь вольфрамын хайлшаар хийгдсэн байдаг. Цэргийн ажиллагаа, ан агнуурын газрын хөрсийг хар тугалга бохирдуулдаг тул түүнийг хор хөнөөл багатай, жишээлбэл вольфрамаар солих нь дээр гэдгийг байгаль орчны мэргэжилтнүүд онцолж байна. Гэхдээ вольфрам нь хямдхан биш, нягтралаараа ижил төстэй уран нь хортой хаягдал юм. Үүний зэрэгцээ хөрс, усыг уранаар бохирдуулах зөвшөөрөгдөх хэмжээ нь хар тугалгатай харьцуулахад ойролцоогоор хоёр дахин их байдаг. Энэ нь шавхагдсан ураны сул цацраг идэвхт чанарыг (мөн энэ нь байгалийн уранаас 40% бага) үл тоомсорлож, үнэхээр аюултай химийн хүчин зүйлийг харгалзан үзсэнтэй холбоотой юм: уран бол бидний санаж байгаагаар хортой юм. Үүний зэрэгцээ түүний нягт нь хар тугалгатай харьцуулахад 1.7 дахин их байдаг бөгөөд энэ нь ураны сумны хэмжээг хоёр дахин багасгах боломжтой гэсэн үг юм; Уран нь хар тугалгатай харьцуулахад илүү галд тэсвэртэй, хатуу байдаг - энэ нь галлах үед бага ууршдаг бөгөөд байг онох үед бага хэмжээний бичил хэсгүүд үүсгэдэг. Ерөнхийдөө ураны сум нь хар тугалгатай сумнаас бага бохирдолтой байдаг ч ураны ийм хэрэглээ нь тодорхойгүй байна.

Гэхдээ шавхагдсан уранаар хийсэн хавтангууд нь Америкийн танкуудын хуяг дуулгаг бэхжүүлэхэд ашиглагддаг (энэ нь түүний өндөр нягтрал, хайлах цэг нь тусалдаг), мөн хуяг цоолох сумны цөм дэх вольфрамын хайлшийн оронд ашиглагддаг нь мэдэгдэж байна. Уран нь пирофор шинж чанартай учраас ураны цөм нь бас сайн: хуягт цохиулсны дараа үүссэн халуун жижиг хэсгүүд нь дүрэлзэж, эргэн тойрон дахь бүх зүйлийг шатаадаг. Хоёр програм хоёулаа цацрагийн аюулгүй гэж тооцогддог. Ийнхүү ураны сум ачсан ураны хуягтай танканд бүтэн жил суусны дараа багийнхан зөвшөөрөгдөх тунгийн дөрөвний нэгийг л авна гэдгийг тооцоо харуулжээ. Жилийн зөвшөөрөгдөх тунг авахын тулд ийм сумыг арьсны гадаргуу дээр 250 цагийн турш шураглах хэрэгтэй.

30 мм-ийн нисэх онгоцны их буу эсвэл их бууны дэд калибрын зориулалттай ураны цөмтэй бүрхүүлийг америкчууд 1991 оны Иракийн кампанит ажилаас эхлэн сүүлийн үеийн дайнд ашиглаж ирсэн. Тэр жил тэд Кувейт дэх Иракийн хуягт ангиудад бороо орж, ухрах үедээ 300 тонн шавхагдсан уран, үүнээс 250 тонн буюу 780 мянган сум нь нисэх онгоцны буугаар бууджээ. Босни Герцеговинад хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй Бүгд Найрамдах Серпскийн армийг бөмбөгдөх үеэр 2.75 тонн уран, Косово, Метохия мужид Югославын армийг буудах үед 8.5 тонн буюу 31 мянган тойрог зарцуулсан байна. Тухайн үед ДЭМБ ураны ашиглалтын үр дагаврын талаар санаа зовж байсан тул мониторинг хийж байсан. Тэрээр нэг салво нь ойролцоогоор 300 ширхэгээс бүрдэх ба үүний 80% нь шавхагдсан уран агуулсан болохыг харуулсан. 10% нь байг онож, 82% нь 100 метрийн зайд унасан. Үлдсэн хэсэг нь 1.85 км-ийн дотор тарсан. Танкийг цохисон бүрхүүл шатаж, аэрозол болж хувирсан; ураны бүрхүүл хуягт тээвэрлэгч шиг хөнгөн байг нэвт нэвт шингээв. Тиймээс Иракт хамгийн ихдээ нэг хагас тонн хясаа ураны тоос болон хувирч магадгүй юм. Америкийн стратегийн судалгааны RAND корпорацийн мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар ашигласан ураны 10-35% нь аэрозол болж хувирдаг. Хорватын ураны зэвсгийн эсрэг тэмцэгч Асаф Дуракович Эр-Риядын Хаан Файсал эмнэлгээс Вашингтоны ураны анагаах ухааны судалгааны төв хүртэл янз бүрийн байгууллагад ажиллаж байсан бөгөөд зөвхөн Иракийн өмнөд хэсэгт 1991 онд 3-6 тонн микрон бага хэмжээний ураны тоосонцор үүссэн гэж тооцоолжээ. Өргөн уудам газар нутагт тархсан, өөрөөр хэлбэл тэнд байгаа ураны бохирдол Чернобылийнхтай адил юм.

Уран бол цацраг идэвхт металл юм. Байгалийн хувьд уран нь уран-238, уран-235, уран-234 гэсэн гурван изотопоос бүрдэнэ. Хамгийн өндөр тогтвортой байдал нь уран-238-д бүртгэгдсэн.

Ураны цацраг идэвхт задрал

Цацраг идэвхт задрал нь тогтворгүй байдлын шинж чанартай атомын цөмийн бүтэц, дотоод бүтцэд гэнэтийн өөрчлөлт орох үйл явц юм. Энэ тохиолдолд энгийн бөөмс, гамма туяа ба/эсвэл цөмийн хэлтэрхий ялгардаг. Цацраг идэвхит бодис нь цацраг идэвхт цөм агуулдаг. Цацраг идэвхт задралын үр дүнд үүссэн охин цөм нь мөн цацраг идэвхт болж, тодорхой хугацааны дараа задралд ордог. Энэ үйл явц нь цацраг идэвхт бодисгүй тогтвортой цөм үүсэх хүртэл үргэлжилнэ. Э.Рутерфорд 1899 онд ураны давс нь гурван төрлийн цацраг ялгаруулдаг болохыг туршилтаар нотолсон.

• α-туяа - эерэг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал
• β-туяа - сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал
• γ-туяа нь соронзон орон дахь хазайлт үүсгэдэггүй.

Ураны цацраг идэвхт байдал

Байгалийн цацраг идэвхт бодис нь цацраг идэвхт ураныг бусад элементүүдээс ялгадаг. Ураны атомууд ямар ч хүчин зүйл, нөхцөл байдлаас үл хамааран аажмаар өөрчлөгддөг. Энэ тохиолдолд үл үзэгдэх туяа ялгардаг. Ураны атомуудад үүссэн өөрчлөлтүүдийн дараа өөр цацраг идэвхт элементийг олж авч, процессыг давтдаг. Тэрээр цацраг идэвхт бус элементийг авахын тулд шаардлагатай олон удаа давтах болно. Жишээлбэл, зарим өөрчлөлтийн гинжин хэлхээ нь 14 хүртэлх үе шаттай байдаг. Энэ тохиолдолд завсрын элемент нь радий, сүүлчийн шат нь хар тугалга үүсэх явдал юм. Энэ металл нь цацраг идэвхт элемент биш тул хувиргалтын цуваа тасалддаг. Гэсэн хэдий ч ураныг бүрэн хар тугалга болгон хувиргахад хэдэн тэрбум жил шаардлагатай.
Цацраг идэвхт ураны хүдэр нь ихэвчлэн ураны түүхий эд олборлох, боловсруулах чиглэлээр үйл ажиллагаа явуулдаг аж ахуйн нэгжүүдэд хордлого үүсгэдэг. Хүний биед уран бол эсийн ерөнхий хор юм. Энэ нь юуны түрүүнд бөөрөнд нөлөөлдөг боловч элэг, ходоод гэдэсний замд нөлөөлдөг.
Уран нь бүрэн тогтвортой изотопгүй. Уран-238-ын хамгийн урт наслалт ажиглагдаж байна. Уран-238-ын хагас задрал нь 4.4 тэрбум жилийн хугацаанд тохиолддог. Нэг тэрбум хүрэхгүй жилийн хугацаанд уран-235-ын хагас задрал нь 0.7 тэрбум жил болдог. Уран-238 нь байгалийн ураны нийт эзлэхүүний 99 гаруй хувийг эзэлдэг. Хагас задралын хугацаа нь асар их тул энэ металлын цацраг идэвхит чанар өндөр биш, жишээлбэл, альфа тоосонцор хүний ​​арьсны эвэрлэг давхаргад нэвтэрч чадахгүй. Эрдэмтэд хэд хэдэн судалгааны үр дүнд цацрагийн гол эх үүсвэр нь уран өөрөө биш, харин түүний ялгаруулж буй радон хий, мөн амьсгалын явцад хүний ​​биед орж буй задралын бүтээгдэхүүн болохыг тогтоожээ.