ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

Наука » Химия

Природный уран представляет собой смесь трёх изотопов: 235U (0,72%), 238U (99,274%) и 234U (0,006%). Для нужд ядерной техники часто необхо­дим уран, обогащённый изотопом 235U.

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

Урановая руда и оксид ypaнa(IV).

Это ставит перед исследовате­лями нелёгкую задачу разделения изотопов. В промышленности наи­большее распространение приобрёл газодиффузионный метод, осно­ванный на неодинаковой скорости диффузии (проникновения) частиц с различной массой через пористую перегородку — мембрану. Для выде­ления изотопа 235U весь металл пере­водят во фторид UF6 — легколетучее кристаллическое вещество. Процесс разделения повторяют многократно с помощью специального каскада с большим числом ячеек, содержащих пористые перегородки. Для обогаще­ния урана изотопом 235 от исходно­го его содержания в природной сме­си до 95% требуется каскад в 5 тыс. ступеней.

Изотопы 235U и 238U обладают оди­наковыми химическими, но различ­ными ядерными свойствами. Так, ядра урана-235 при бомбардировке их медленными (тепловыми) нейтро­нами делятся на части, высвобождая колоссальное количество энергии:

  

Продуктами деления обычно являют­ся ядра элементов середины периоди­ческой системы, например бария, криптона, олова, лантанидов. При превышении критической массы (ми­нимальной массы радиоактивного нуклида, при достижении которой начинается самопроизвольная цепная ядерная реакция) процесс деления приобретает характер разветвлён­ной цепной реакции, которая приво­дит к ядерному взрыву.

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

 

Схема цепной ядерной реакции деления 235U.

Изотоп 238не способен делиться под действием пучка нейтронов. Его ядра, захватывая быстрые нейтроны, превращаются в ядра урана-239, ко­торый в свою очередь превращается последовательно в нептуний-239 и плутоний-239:

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

 

Изотоп 239Pu, образующийся в ядерных реакторах, тоже использует­ся в качестве ядерного топлива: его ядра способны к делению под дейст­вием нейтронов с выделением энер­гии аналогично урану-235. Плутоний возникает из урана-238 прямо в реак­торе и тут же вовлекается в процесс деления.

Изотоп 239Pu, как и 235U, использу­ют и при изготовлении ядерного ору­жия. Для 235U критическая масса соста­вляет около 0,8 кг, для 239Pu — 0,5 кг. В момент ядерного взрыва в атомной бомбе специальным образом соединя­ются два куска ядерного топлива, мас­са каждого из которых немного мень­ше критической. Уран — один из самых тяжёлых металлов (его плот­ность 19 г/см3, что почти вдвое превы­шает плотность свинца), поэтому урановый шар с массой равной кри­тической имел бы радиус всего 2,2 см.

 

 



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.