Evelina Tsegelnik, inginer, domnul Glazov
Puțin despre părinți
Metalul principal de energie nucleară - uraniu - a primit numele de la planeta Uranus, a descoperit în 1781 W. Herschel și numit în onoarea zeului suprem al mitologia greacă zeul Uranus, Domnul cerului, care a devenit stramosul tuturor zeilor greci. Putem spune că zeul Uranus, tatăl de 45 de copii, reprezentarea om de știință a făcut unele „fabrică“ pentru producția de urmași. În industria nucleară, cum ar fi o instalație de reactor nuclear efectuează - fabrică reale elemente noi și izotopi ai sistemului periodic (care rezultă din fisiunea atomilor de uraniu se obțin aproape toate elementele cu o masă între 70 și 160). Istoria atât a uraniului, cât și a tehnologiei de extracție și producție a acestuia este asociată cu numele multor chimisti și fizicieni remarcabili ai planetei. Acesta este M.G. Klaproth, E. Peligo, Maria și Joliot Curie, I.V. Kurchatov, N.N. Semenov, Yu.B. Khariton, B.P. Konstantinov, Ya.B. Zeldovich, PL Kapitsa, L.A. Artsimovich, A.P. Alexandrov, V.I. Vernadsky, I.E. Tamm, Ya.I. Frenkel, A.I. Alikhanov, L.S. Kolovrat-Chervinsky etc. Și prima din această listă este pe bună dreptate denumirea chimistului german MG. Klaproth, care a descoperit elementul de uraniu în 1789. Klaproth a reușit să separe de așa-numitul "disc de gudron" nu uraniu în sine, ci oxidul său. In uraniul metalic sau a fost produs în 1841 de chimistul francez E. Peligot reducerea uraniului tetraclorură (UCl4) potasiu metalic.
Soarta unui copil talentat
De foarte mult timp, uraniul a fost de interes pentru chimisti exclusiv ca un ingredient in productia de vopsele si sticla. Ceva mai târziu - în 1896 a fost descoperit fenomenul de radioactivitate a uraniului (fizicianul francez Henri Becquerel a înregistrat emisie de raze invizibile de sare de uraniu, are o putere puternic de penetrare), și au început lucrările privind prelucrarea minereurilor de uraniu pentru a extrage uraniu în scopuri de cercetare și pentru a fi utilizate în medicină (cu raze X) . In 1919, la Institutul de Fizică-Tehnică (RSFSR) a reușit în transformarea artificială prin bombardarea nucleelor atomice ale nucleelor de particule alfa elemente luminoase emise de substanțe radioactive naturale. Studiile fizice ale uraniului s-au desfășurat în întreaga lume. În 1935, Frederic Joliot-Curie, unul dintre cercetatorii de uraniu active, a castigat Premiul Nobel pentru descoperirea lor de radioactivitate artificială. Oamenii de știință de mult timp nu au observat abilitatea nucleelor de uraniu să le împărtășească. La urma urmei, toate celelalte elemente, este iradiat cu neutroni, transformându-se în nuclee mai grele, și de la uraniu, oamenii de știință se așteaptă la fel. În Rusia, numai în 1939, a descoperit fenomenul de fisiune nucleară, și de atunci a început să se excita oamenii de știință de uraniu drept combustibil nuclear, iar politicienii - ca „umplutura“ pentru bomba atomică. În anii 1939-1940. YB Khariton și Ya.B. Zel'dovich mai întâi demonstrat teoretic că o ușoară îmbogățire a uraniului natural și uraniu 235 poate crea condițiile de fisiune nucleară continuă, adică, da caracterul lanțului de proces.
În istoria Germaniei naziste a fost documentat faptul că oamenii de știință germani în 1945 au avut deja propria bombă atomică. Lucrările la crearea armelor nucleare de către naziști au avut loc în 1944: oamenii de știință germani au efectuat experimente cu apă grea de la divizarea atomului. În Germania, la acel moment exista un reactor nuclear experimental și au fost create poligoane pentru testarea armelor nucleare. Dar pentru finalizarea cu succes a lucrărilor naziștii nu au avut suficient uraniu puternic îmbogățit, dintre care principalele depozite au fost în Africa și America de Nord. În timpul celui de-al doilea război mondial, oamenii de știință naziști au testat dispozitivele nucleare asupra prizonierilor din lagărele de concentrare. Sute de oameni au murit în cursul acestor experimente sinistre. Dar, creat de oamenii de știință germani au experimentat bomba atomică a fost prea greoaie pentru livrarea de aer și, prin urmare, Hitler a refuzat aplicarea acestuia (a se vedea. Cartea istoricului german Rainer Karlsch „Bomba lui Hitler“). În plus, în industria militară în Germania există un deficit clar de tungsten - în 1943 Portugalia a încetat exportul în nazist tungsten (care este necesară pentru producerea de scoici armura-piercing rezervor și anti-tanc arme), iar Hitler a fost obligat să emită un ordin de a acoperi lipsa de tungsten de uraniu, care au devenit omniprezente adăugați la aliajele pentru producerea cochililor de miez. În acest scop, în 1943 a fost livrat aproximativ 1.200 de tone de uraniu acumulate în cadrul programului privind crearea armelor nucleare germane. Nu se știe cum se va dezvolta mai departe istoria lumii, dacă Hitler nu ar fi un politician atât de slab. Guvernul german este pulverizat resurse științifice și materiale direct între programele de mai multe arme, astfel încât „Proiectul uraniu“ a fost (din fericire pentru lumea omenirii), în partea din spate a atenției lui Hitler. După capturarea Germaniei, guvernul sovietic a transportat pe teritoriul URSS, toate documentele referitoare la „proiectul uraniu“, precum și specialiști nucleare implicate în proiect (Adolf Thiessen, Max Steenbeck și colab.). În 1946 specialiștii Institutului de Energie Atomică din Moscova sub conducerea lui I.V. Kurchatov, folosind experiența experților sovietici și germani au efectuat reacție nucleară în lanț autoîntreținută. Primul reactor experimental cu neutron termic a fost pus în funcțiune fizic.
Fig. 1. Produse uraniu epuizate pentru echipamentele de protecție
Creștere și maturitate
Dar întrebarea din minister a fost decisă -
Din minereu pentru a extrage uraniu aici!
Și pe șinele de oțel s-au grabit
În orașul din cartierul Glazov.
Orașul a ieșit pentru a satisface reaprovizionarea
Cu o lampă cu kerosen în mână.
Fără drumuri era fără lumină,
Într-o pătură de lemn ...
Aici, minereul a fost înlocuit de Urali
Pe concentrat de uraniu.
După uraniu, au stăpânit calciu:
Monolit, aliaj de cupru, distilat.
Am primit atât grits și chips-uri,
Tijă de iodură. În sfârșit
A venit ziua când "lapotnikul rus"
A început tijă de combustibil pentru centralele nucleare.
Un an mai târziu, primul reactor experimental cu neutroni rapizi BR-1 a fost lansat la Institutul de Fizică și Energie din Obninsk. Și în 1960, nava-pilot a flotei de război a Uniunii Sovietice, nava Lenin cu nave nucleare a făcut prima călătorie de-a lungul râului Marea Nordului. Centrala nucleară a unui spărgător de gheață cu o capacitate de 44.000 CP. i-a permis să se deplaseze pe un teren de gheață de până la trei metri grosime, deschizând calea spre caravanele navelor.
Lungimea ghețarului era de 134 de metri, lățimea lui era de 27,6 metri, deplasarea era de 16 000 de tone, viteza apei curgătoare de gheață era de 18 noduri, reactoarele erau de tipul apă-apă. Nava cu motor nuclear "Lenin" a deschis calea viitoarei flote nucleare a Rusiei. Crearea de reactoare pentru submarine în URSS a fost realizată de Institutul de Cercetare și Proiectare al Ingineriei Energetice.
În 1964, Institutul de Energie Atomică. IV Kurchatova a fost efectuată conversia directă a energiei termice produse în fisiunea nucleului, centrala electrică pe o experimental „Daisy“. combustibil nuclear „Daisy“ a servit dicarbură uraniu îmbogățit (încărcare 49 kg). Căldura reactorului nuclear este transferat prin convertizor materiale de conducție termoelectric, dispuse pe suprafața exterioară a reactorului și pe marginile emitor (e. Setarea puterii de 0,8 kW). În același an, în Ural, a fost pusă în funcțiune centrala nucleară de la Beloyarsk. IV Kurchatov, unde, pentru prima dată în lume, supraîncălzirea cu abur a fost efectuată direct în reactor. În 1965, Uniunea Sovietică a pus în funcțiune o centrală nucleară, cu o putere de reactor cu apă de fierbere sub presiune tip de apă de 50 000 kW, iar în 1968 a fost făcut un fizic start-up rapid de reactor nuclear borfreze 60 capacitate de 60.000 kW (Institutul de Cercetare a reactoarelor atomice, Dimitrovgrad) . În prezent, principalele reactoare nucleare rusești sunt PWR (reactor cu apă sub presiune) și RBMK (RBMK). Reactorul este inima centralei nucleare. În zona sa activă, se menține reacția în lanț a fisiunii de nuclee de uraniu.
Tabel. 1. Îmbogățirea uraniului
În acest context, se studiază posibilitatea de implicare în producerea de combustibil nuclear de bază de resurse minerale ca câmpurile cultivate câmp Streltsovsky minereu și alte explorat anterior - minerit, Orlovsky, mesteacan si altele, situate în regiunea Chita.
Tabel. 2. Cerințele totale pentru uraniu în Rusia și țările furnizate de TVEL rus pentru perioada până în 2050.
Pentru a asigura aprovizionarea garantată de uraniu și de izolare a prețurilor pentru concentrat de uraniu este necesară pe termen scurt, pentru modernizarea și extinderea minelor existente pentru a crește producția de minereuri de uraniu și a trece imediat la studiul existente încă „pete albe“ de pe harta geologică a lumii. De asemenea, este necesar să se ia în considerare rezervele de uraniu conținute în oceanele lumii, ca lumea actuală a explorat de garantare a depozitelor de aprovizionare suficientă de uraniu este doar ... pentru următorii 70-80 de ani.
Fig. 2. Lingouri din uraniu natural
Într-o viață mare
Principalele companiei rusești-producători de uraniu: "Ural electrochimică Plant integrat" (Novouralsk), "electrochimica Plant" (Zelenogorsk), "Angarsk Electroliză chimice complexe" (Angara), "Siberian chimice Combine" (Seversk) , "Uzina mecanică din Chepetsky" (orașul Glazov).
Minereul existente, în prezent prelucrate mai întâi în concentratul lanț de prelucrare în Rusia (sare sau oxid), și apoi trimis la sorbția extracție-rafinare (pentru a obține dioxid de puritate ridicată) și fluorurare ulterior (pentru a da uraniu tetrafluorura (UF4)). Apoi uraniu tetrafluorura este transformat în hexafluorură de uraniu (UF6) prin fluorurare într-un reactor cu flacără (folosind fluor elementar). În plus, separarea izotopică este realizată UF6 - lumina separate 235 izotopilor și 234 și 238 - concentrat. După separarea izotopica UF6 (ca un gaz sau lichid) este transferat în reactor prin hidroliză, reducere (hidrogen) și tratament termic în clasa ceramică bioxid de uraniu (UO2). Apoi UO2 alimentat la compactarea și sinterizarea în pastile ceramice poroase care apoi drept combustibil nuclear este încărcată în elemente combustibile (elemente generatoare de căldură) reactoare nucleare. Îmbogățirea izotopilor de uraniu uraniu 235 pentru combustibilul nuclear se realizează prin metoda termică sau centrifugale de gaz pe baza diferenței de masă a uraniului-235 și uraniu-238. In separarea proceselor de uraniu este utilizat ca hexafluorură de uraniu volatil (UF6). Rusia și-a dezvoltat propriul know-how, tehnologie de centrifugare suppereffektivnuyu, care este diferit de alte tehnologii uranproizvodyaschih țări (de exemplu, francezii încă îmbogățesc liniile de uraniu de difuzie), prin care să îmbogățească uraniul este mai ieftin și mai ușor. Chiar și în timpurile sovietice pentru separarea izotopilor de uraniu a fost introdus tehnologia unica folosind centrifugelor rotative cu viteză mare. Un aliaj durabil și ușor din aluminiu cu zirconiu, dezvoltat de academicianul I.N. Frindlanderom, a condus la un număr mare de centrifuge, care a fost elaborat folosind uraniu îmbogățit în izotopul U-235. Aceasta a fost cea mai ieftină metodă de îmbogățire. recunoaștere din satelit american fotografiat de plante de centrifugare în Urali, nu a fost găsit pe capacul bazinului de răcire a apei, precum și în Statele Unite, la o dată ajuns la concluzia că oamenii de știință ruși au dezvoltat o noua tehnologie de îmbogățire a uraniului de a folosi arme nucleare. Tehnologia rusă este încă competitivă. Prin urmare, Rusia
astăzi ocupă o poziție de lider pe piața de „energie“ de uraniu și controlează patruzeci la sută din piața mondială de uraniu slab îmbogățit. În plus, Rusia produce „energie“ de uraniu și prin diluare (epuizarea) de arme de grad uraniu la uraniu natural. În schimb, Statele Unite ale Americii furnizat energie uraniu îmbogățit cu emisii reduse de produs din uraniu îmbogățit, Rusia primește de bani din SUA și uraniu natural. Și acest lucru este important, având în vedere numărul limitat de depozite de uraniu din Rusia. Elaborat de experții ruși tehnologie rus universal pentru obținerea dioxidului de uraniu pulbere grad ceramic permite utilizarea ca materie primă, orice materiale cu conținut de uraniu: hexafluorură de uraniu, oxizi de uraniu, topire nitrat de uranil (material regenerat), industriile de combustibil impuls, inclusiv cele care conțin gadoliniu și erbiu, precum și orice uraniu purtătoare resturi și combustibil de material.
Fig. 3. Schema de funcționare a reactorului VVER-1000
De ce acum talent?
Fig. 4. Produse din uraniu sărăcit pentru economia națională
Energia nucleară rămâne ramura principală a economiei. Acesta reprezintă 25% în balanțele energetice ale celor șaptesprezece state ale lumii, însă este necesar să se observe problemele legate de prelucrarea și stocarea uraniului uzat în reactoarele care nu au fost încă rezolvate. Aceste probleme, în multe privințe, complică până acum răspândirea energiei nucleare și provoacă plângeri justificabile din partea ecologiștilor.
* EPP este unitatea de lucru a separării (aceasta este energia care trebuie folosită pentru a transforma uraniul natural standard în 1 kg de uraniu standard de energie (cu un grad scăzut de îmbogățire) în condiții standard). Costul unui PPE din lume variază între 70 și 120 USD.
Trimiteți-le prietenilor: