Легкий изотоп - уран
Cтраница 1
Легкий изотоп урана - 235U, атомные ядра которого являются делящимися, представляет собой важнейшую часть топлива, используемого в ядерных реакторах. На урановом топливе, обогащенном изотопом 235U, работает большинство энергетических реакторов. Для этих целей требуется уран с концентрацией изотопа 235U всего лишь несколько процентов, тогда как высоко обогащенный уран используется в ядерном оружии. [1]
Плутоний наравне с легким изотопом урана Ц ] используется в реакторах специального типа. Оба эти элемента сравнительно легко распадаются под воздействием как быстрых, так и медленных нейтронов. [2]
 |
Схема реактора ( А - - А - направле - - ние циркуляции охлаждающего вещества. [3] |
В реакторах или котлах скорость распада легкого изотопа урана может быть регулируема. Ядерный реактор состоит из громадного графитового блока весом в несколько сотен тонн, в который помещаются стержни из металлического урана общим весом в несколько десятков тонн. Образующиеся при расщеплении изотопа урана 235U нейтроны движутся со скоростью около 10 000 км в секунду. Они выходят из урановых стержней, прежде чем они смогут столкнуться с ядрами атомов легкого изотопа, и перемещаются от одних урановых стержней к другим через графит. При прохождении через графит нейтроны из-за столкновений с ядрами относительно легких атомов углерода теряют скорость. [4]
При оптимальных условиях образуется из 1 кг использованного легкого изотопа урана C / D. Плутоний химическим путем может быть отделен от урана. Энергия, получаемая из 1 кг ядерного горючего, равна приблизительно 22 млн. квт-ч. Реактор с 100 т металлического урана имеет мощность 100000 кет и может работать 20 лет. В электрическую энергию превращается тепло, переносимое из реактора охлаждающим его веществом. [5]
Атомная бомба может быть изготовлена из 10 килограммов легкого изотопа урана. Эти 10 килограммов должны быть отделены от 1 400 килограммов тяжелого изотопа. Наша задача заключается, следовательно, в том, чтобы осуществить колоссальное повышение производительности ионного метода деления изотопов. Нужно перейти от миллионных долей грамма к миллионам граммов. [6]
Такие сильно замедленные нейтроны имеют больше шансов захватиться легким изотопом урана и вызвать его деление, нежели тяжелым, несмотря на численное преобладание последнего. [7]
Для того чтобы за три месяца выделить 10 килограммов легкого изотопа урана, нужно создать ток ионов урана силой в 70 ампер. Ионный ток указанной величины должен непрерывно протекать через пространство между полюсами электромагнита. [8]
С точки зрения использования ядерной энергии важно оценить расход энергии на предварительное концентрирование легкого изотопа урана. При Tz - Тг 333 расход электрической энергии можно считать равным 0 6 кет ч для трубки длиной 10 м, что дает величины Е ( кет ч) на 1 г-атом чистого U235 в форме легкого UFe, указанные в таблице. [9]
Вправо от точки питания ( рис. 7.1) вдоль каскада идет поток газа, непрерывно обогащаемый легким изотопом урана в процессе прохождения через разделительные ступени. Этот поток принято называть потоком легкой фракции. Поток легкой фракции из каждой ступени превышает возвращаемый в предыдущую ступень поток обедненного газа ( так называемой тяжелой фракции) на расчетное значение потока Р обогащенного урана. Этот обогащенный уран в дальнейшем передается на завод для изготовления топлива. [10]
Последний является, по-видимому, устойчивым по отношению к р-превращению, но неустойчивым по отношению к делению в гораздо большей степени, чем легкий изотоп урана, распадаясь как спонтанно с не очень большим полупериодом, так и под влиянием нейтронов. [11]
Связанная с этим вопросом вычислительная работа была проделана в Лаборатории № 2 АН академиком Соболевым, Кикоиным и Вознесенским, в результате этой работы мы смогли выбрать вполне определенную схему работы завода и предложить ряд других схем, которые могут понадобиться в соответствии с развитием других областей использования атомной энергии ( уранп-котел, например), могут быть с большим успехом осуществлены при применении немного обогащенного легким изотопом урана. [12]
Выбор концентрации легкого изотопа урана, вводимого в пробу для проведения ее анализа по методу изотопных добавок с точностью 2 - 3 % относительных, осуществляется на основании данных предварительного радиометрического или спектрального определения содержания элемента в пробе, которое может быть выполнено с несравненно меньшей точностью. Подготовленная таким образом проба в некоторых случаях просушивается и затем помещается в углубление угольного электрода дуги постоянного или переменного токов и подвергается спектральному анализу в условиях, обеспечивающих наибольшую интенсивность выбранной аналитической линии определенного элемента. На полученной спектрограмме промеряются почернения аналитической линии у обоих изотопов элемента. На основании экспериментально полученной величины отношения интенсивностей изотопических компонент аналитической линии элемента и известной концентрации в пробе одного из изотопов вычисляют содержание искомого элемента в пробе. [13]
 |
Ячейка газодиффузионной установки для разделения изотопов урана. [14] |
В смеси двух газов молекулы более легкого газа перемещаются быстрей и чаще ударяются о стенки сосуда, чем молекулы тяжелого газа; скорость их движения обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы. Поэтому, если через камеру / ( рис. 21), разделенную микропористой перегородкой ( мембраной), пропустить гексафторид урана, создав по обе стороны перегородки разность давлений, то в последующую ступень разделения 3 будет проходить часть гексафторида, несколько обогащенная легким изотопом урана, а в предыдущую ступень 2 возвратится остальная часть, обедненная ураном-235. Обогащенный газ откачивается быстрее, чем обедненный, следовательно, он будет находиться под меньшим давлением. Так поступают для предотвращения обратной диффузии легкой фракции, что свело бы на нет эффект разделения. [15]
Страницы: 1 2