Uranni boyitish

link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/25/Uranium_enrichment_proportions.svg/200px-Uranium_enrichment_proportions.svg.png|right|thumb|587x587px| Turli boyitish bosqichlarida uran-238 (ko'k) va uran-235 (qizil) ning nisbiy nisbati.
Uranni boyitish - urandagi 235 U izotopining ulushini oshirishning texnologik jarayoniga aytiladi. Natijada, tabiiy uran , boyitilgan uran va kambag'al uranga bo'linadi.

Tabiiy uran tarkibida uranning uchta izotoplari mavjud bo'ladi: 238 U (massa ulushi 99,2745%), 235 U (0,72%) va 234 U (0,0055%). 238U izotopi nisbatan barqaror izotop boʻlib, u kamdan-kam uchraydigan 235U dan farqli oʻlaroq oʻz-oʻzidan paydo boʻladigan zanjirli yadroviy reaksiyaga qodir emas.Hozirgi vaqtda 235U yadroviy reaktor va yadroviy qurol texnologiyasi zanjirida asosiy parchalanuvchi material hisoblanadi. Biroq, ko'pgina birikmalar uchun tabiiy urandagi 235U izotopining ulushi kichikdir va yadro yoqilg'isini tayyorlash odatda uranni boyitish bosqichini o'z ichiga oladi.

 Boyitish sabablari 
Yadro zanjiri reaksiyasi uran atomining parchalanishi natijasida hosil boʻlgan neytronlarning kamida bittasi boshqa atom tomonidan tutilishini va shunga mos ravishda uning parchalanishiga olib kelishini anglatadi. Birinchi taxminda, bu neytron reaktorni tark etishidan oldin 235 U atomiga "qoqilishi" kerakligini anglatadi. Bu neytron uchun keyingi uran atomini topish ehtimoli etarlicha yuqori bo'lishi uchun uran bilan dizayn etarlicha ixcham bo'lishi kerakligini anglatadi. Ammo reaktor ishlayotganida, 235 U asta-sekin yonib ketadi, bu neytron va 235 U atomi o'rtasidagi uchrashish ehtimolini kamaytiradi, bu esa bu ehtimollikning ma'lum chegarasini reaktorlarga o'rnatishga majbur qiladi. Shunga ko'ra, yadro yoqilg'isi tarkibidagi 235 U ning past nisbati quyidagilarni talab qiladi:

 neytron unda uzoqroq turishi uchun reaktorning kattaroq hajmi;
 neytron va uran atomi o'rtasidagi to'qnashuv ehtimolini oshirish uchun reaktor hajmining katta qismini yoqilg'i egallashi kerak;
 ko'pincha reaktorda 235 U hajmli zichlikni saqlab turish uchun yoqilg'ini yangi yoqilg'i bilan qayta yuklash talab qilinadi;
 sarflangan yoqilg'ida qimmatli 235 U ning yuqori ulushi.

Yadro texnologiyalarini takomillashtirish jarayonida yoqilg'i tarkibidagi 235 U ni ko'paytirishni, ya'ni uranni boyitishni talab qiladigan iqtisodiy va texnologik jihatdan maqbul echimlar topildi.

Yadro qurolida boyitish vazifasi amalda bir xil: yadro portlashining juda qisqa vaqt ichida maksimal soni 235 U atomi o'zining neytronini, parchalanishini va energiyasini chiqarishi talab qilinadi. Buning uchun maksimal boyitishda erishish mumkin boʻlgan 235 U atomining maksimal mumkin boʻlgan hajmli zichligi talab qilinadi.

 Uranni boyitish darajasi 
Tarkibida 235U 0,72% boʻlgan tabiiy uran baʼzi quvvatli reaktorlarda (masalan, Kanadadagi CANDUda), plutoniy ishlab chiqaruvchi reaktorlarda (masalan, A-1) ishlatiladi.

Tarkibi 235 U dan 20% gacha boʻlgan uran past boyitilgan deb ataladi (LEU ,). 2-5% boyitilgan uran hozirda butun dunyo bo'ylab energiya reaktorlarida keng qoʻllanadi. 20% gacha boyitilgan uran tadqiqot va eksperimental reaktorlarda ishlatiladi. Namunalarning yuqori miqdori boʻlgan LEU (Yuqori tahlil LEU, HALEU) - 5-20% gacha boyitilgan uran.

Tarkibi 235 U 20% dan yuqori boʻlgan uran yuqori boyitilgan deb ataladi yoki qurol darajasi. Yadro davrining boshida uranga asoslangan 90% ga yaqin boyitilgan yadroviy qurollarning bir nechta qurilgan. Yuqori darajada boyitilgan uran termoyadroviy qurollarda termoyadro zaryadini o'zgartirish (siqish qobig'i) sifatida ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, yuqori darajada boyitilgan uran uzoq vaqt yoqilg'i bilan ishlaydigan (ya'ni kamdan-kam yoqilg'i quyish yoki umuman yonilg'i quyish bo'lmagan) atom energetikasi reaktorlarida, masalan, kosmik kema reaktorlari yoki kema reaktorlarida qoʻllanadi.

0,1-0,3% miqdorida 235U boʻlgan kamaygan uran boyitish zavodlari chiqindilarida qoladi. Uranning yuqori zichligi va kamaygan uranning arzonligi tufayli zirh teshuvchi artilleriya snaryadlarining yadrosi sifatida keng qoʻllanadi. Kelajakda qisqargan uranni tez neytron reaktorlarida qo'llash rejalashtirilgan, bu yerda zanjir reaksiyasini qo'llab-quvvatlamaydigan Uran-238 zanjirli reaksiyani qo'llab-quvvatlovchi Plutoniy -239 ga o'tkazilishi mumkin. Olingan MOX yoqilg'isi an'anaviy termal neytron quvvat reaktorlarida ishlatilishi mumkin.

 Texnologiya 
Izotoplarni ajratishning ko'plab usullari mavjud. Usullarning aksariyati turli izotoplar atomlarining turli massalariga asoslangan: yadrodagi neytronlar sonining farqi tufayli 235 238 dan bir oz engilroq. Bu atomlarning turli inertsiyalarida namoyon bo'ladi. Misol uchun, agar siz atomlarni yoy bo'ylab harakatlantirsangiz, og'ir atomlar engil atomlarga qaraganda kattaroq radius bo'ylab harakatlanadi. Elektromagnit va aerodinamik usullar shu printsip asosida qurilgan. Elektromagnit usulda uran ionlari elementar zarracha tezlatgichida tezlashtiriladi va magnit maydonda buriladi. Aerodinamik usulda gazsimon uran birikmasi maxsus volutli nozul orqali puflanadi. Xuddi shunga o'xshash printsip gazni santrifüjlashda : uranning gazsimon birikmasi santrifugaga joylashtiriladi, bu yerda inertsiya og'ir molekulalarni santrifuga devoriga to'plashga olib keladi. Termal diffuziya va gaz diffuziya usullari molekulalarning harakatchanligidagi farqdan foydalanadi: uranning engil izotopi boʻlgan gaz molekulalari og'irlarga qaraganda ko'proq harakatchan. Shuning uchun ular gaz diffuziya texnologiyasidan foydalangan holda maxsus membranalarning kichik teshiklariga osonroq kirib boradi. Termal diffuziya usuli bilan kamroq harakatlanuvchi molekulalar ajratish ustunining sovuqroq pastki qismida to'planib, yuqori issiq qismda ko'proq harakatlanuvchilarni almashtiradi. Ko'pgina ajratish usullari gazsimon uran birikmalari bilan ishlaydi, ko'pincha UF 6.

Uranni sanoatda boyitish uchun ko'plab usullar sinab ko'rilgan, ammo hozirda deyarli barcha boyitish ob'ektlarida gazni sentrifugalash asosida ishlaydi. Santrifugalash bilan bir qatorda qadimda gaz diffuziya usuli keng qo'llanilgan. Yadro davrining boshida elektromagnit, issiqlik diffuziya va aerodinamik usullar qo'llanilgan. Bugungi kunga kelib, santrifugalash uranni boyitishning eng yaxshi iqtisodiy parametrlarini namoyish etadi. Biroq, lazer izotoplarini ajratish kabi istiqbolli ajratish usullari bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.

 Dunyoda boyitilgan uran ishlab chiqarish 
СтранаКомпания, завод20122013201520182020РоссияРосатом2500026000265782821528663Германия, Голландия, АнглияURENCO1280014200144001860014900ФранцияOrano25005500700075007500КитайCNNC150022004220675010700+СШАURENCO200035004700 ?4700Пакистан, Бразилия, Иран, Индия, Аргентина10075100 ?170ЯпонияJNFL1507575 ?75СШАUSEC: Paducah & Piketon50000000Суммарное4900051550570736111166700

 Eslatmalar 

 

 Yadro yoqilg'isining jahon bozori, Kembrij, 2013-yil.
 Uran
 Terminlar lug'ati // Minatom
 Ma'lumotnoma: uranni boyitish
 Radioaktiv o'g'il skaut. Ken Silversteyn. (tarjima. rus 
Turkum:Rudalarni boyitish
Turkum:Uran
Turkum:Yadro fizikasi
Turkum:Pages with unreviewed translations