Contente

• Passos
• Método 1 de 7: Processo de Beneficiamento Básico
• Método 2 de 7: Processo de Difusão de Gás
• Método 3 de 7: Processo de junção de gás
• Método 4 de 7: Processo de Separação Aerodinâmica
• Método 5 de 7: Processo de Difusão Térmica de Líquido
• Método 6 de 7: Processo de separação de isótopos eletromagnéticos
• Método 7 de 7: Processo de separação de isótopos a laser
• Pontas
• Avisos

O urânio é usado como combustível para reatores nucleares e também foi usado para criar a primeira bomba atômica lançada em Hiroshima em 1945. O urânio é extraído de minério de resina de urânio contendo vários isótopos de diferentes massas atômicas e diferentes níveis de radioatividade. Para uso em uma reação de decaimento, a quantidade do isótopo U deve ser aumentada até um certo nível. Este processo é denominado enriquecimento de urânio. Existem várias maneiras de fazer isso.

Passos

Método 1 de 7: Processo de Beneficiamento Básico

1. 1 Decida para que usará o urânio. Normalmente, o minério de urânio contém apenas 0,7% de U, e o resto consiste em um isótopo U relativamente estável. O tipo de reação em que você pretende usar o urânio determina o nível de U para o qual você precisa enriquecer o minério para usar o urânio disponível da forma mais eficiente possível. ...
   • O urânio usado na energia nuclear deve ser enriquecido a um nível de 3-5% U. (alguns reatores nucleares requerem o uso de urânio não enriquecido).
   • O urânio usado para criar armas nucleares deve ser enriquecido a 90% U.
2. 2 Converta minério de urânio em gás. A maioria dos métodos de enriquecimento de urânio requer a conversão do minério em gás de baixa temperatura. O gás flúor é bombeado para a unidade de conversão de minério. O óxido de urânio interage com o flúor para produzir hexafluoreto de urânio (UF₆) Depois disso, o isótopo U é isolado do gás.
3. 3 Enriquecimento de urânio. O restante deste texto descreve as diferentes maneiras de enriquecer urânio. Os mais comuns são difusão de gás e centrifugação de gás, mas a separação de isótopos a laser deve substituí-los em breve.
4. 4 Converter hexafluoreto de urânio em dióxido de urânio (UO₂). Após o enriquecimento, o urânio deve ser convertido em uma forma estável e forte para uso posterior.
   • O dióxido de urânio é usado como combustível para reatores nucleares na forma de grânulos colocados em tubos de metal que formam barras de 4 metros.

Método 2 de 7: Processo de Difusão de Gás

1. 1 Bombeamento UF₆ através dos canos.
2. 2 Passe o gás por um filtro poroso ou membrana. Como o isótopo U é mais leve que U, UF₆contendo um isótopo mais leve passará através da membrana mais rápido do que um isótopo mais pesado.
3. 3 Repita o processo de difusão até coletar U suficiente. A difusão repetitiva é chamada de cascata. Pode levar até 1400 passagens através da membrana antes que U suficiente seja coletado.
4. 4 Condensar UF₆ em líquido. Depois de enriquecido, o gás é condensado em um líquido e colocado em recipientes, onde é resfriado e solidificado para transporte e transformação em grânulos.
   • Devido ao grande número de gases que passam pelos filtros, esse processo consome energia e, portanto, fica fora de uso.

Método 3 de 7: Processo de junção de gás

1. 1 Colete vários cilindros girando em alta velocidade. Esses cilindros são centrífugas. As centrífugas são montadas em paralelo e em série.
2. 2 Carregar UF₆ em centrífugas. As centrífugas usam a força centrífuga para forçar o gás mais pesado, que o contém, a ficar nas paredes do cilindro, e o mais leve, com o U, a permanecer no centro.
3. 3 Gases separados separados.
4. 4 Repita o processo com esses gases em diferentes centrífugas. O gás com alto teor de U é passado por uma centrífuga para recuperar ainda mais U, e o gás com baixo teor de U é espremido para recuperar o U restante.Assim, mais U é obtido do que com difusão de gás.
   • O processo de uso de centrífugas a gás foi inventado na década de 1940, mas não foi muito usado até a década de 1960, quando o menor consumo de energia começou a importar. Atualmente, a instalação que utiliza esse processo está localizada em Eunice, nos Estados Unidos. Existem 4 dessas empresas na Rússia, no Japão e na China - 2 cada, na Grã-Bretanha, Holanda e Alemanha - uma cada.

Método 4 de 7: Processo de Separação Aerodinâmica

1. 1 Construa vários cilindros estreitos estacionários.
2. 2 Entrar UF₆ nos cilindros em alta velocidade. O gás assim introduzido irá rodar no cilindro como um ciclone, por isso é dividido em U e U, como numa centrífuga rotativa.
   • Na África do Sul, eles começaram a injetar gás em um cilindro tangencialmente. No momento, ele está sendo testado em isótopos leves, como o silício.

Método 5 de 7: Processo de Difusão Térmica de Líquido

1. 1 Sob pressão, gire o gás UF₆ em líquido.
2. 2 Construa dois tubos concêntricos. Os canos devem ser bem altos. Quanto mais longos os tubos, mais gás pode ser separado.
3. 3 Envolva os canos com uma bainha de água líquida. Isso esfriará o tubo externo.
4. 4 Injete hexafluoreto de urânio líquido entre os tubos.
5. 5 Aqueça o tubo interno com vapor. O calor criará um fluxo de convecção na UF₆, que fará com que os isótopos U leves se movam para o tubo interno quente e o U pesado para o externo frio.
   • Esse processo foi inventado em 1940 como parte do Projeto Manhattan, mas foi abandonado logo no início, após o desenvolvimento de um processo de difusão de gás mais eficiente.

Método 6 de 7: Processo de separação de isótopos eletromagnéticos

1. 1 Ionizar gás UF₆.
2. 2 Passe o gás por um forte campo magnético.
3. 3 Separe os isótopos de urânio ionizado dos traços que eles deixam ao passar pelo campo magnético. Os íons de U deixam traços que se dobram de maneira diferente de U. Esses íons podem ser separados para produzir urânio enriquecido.
   • Este método foi usado para produzir urânio para a bomba atômica lançada em Hiroshima em 1945 e foi usado pelo Iraque para seu programa de armas nucleares em 1992. Este método requer 10 vezes mais energia do que o método de difusão de gás, o que o torna impraticável para programas em grande escala.

Método 7 de 7: Processo de separação de isótopos a laser

1. 1 Sintonize o laser em uma frequência específica. A luz laser deve ter um comprimento de onda específico (cor única). Em um determinado comprimento de onda, o laser terá como alvo apenas os átomos de U, deixando os átomos de U intactos.
2. 2 Apontar o laser para o urânio. Ao contrário de outros métodos de enriquecimento de urânio, este processo não requer o uso de gás hexafluoreto de urânio. Você pode usar uma liga de urânio e ferro, o que é mais comumente feito na indústria.
3. 3 Vai liberar átomos de urânio com elétrons excitados. Esses serão os átomos de U.

Pontas

• Em alguns países, o lixo nuclear é reutilizado para separar o urânio e o plutônio do processo de decomposição. O urânio reutilizável terá que ser extraído do U e U obtidos no processo de decaimento, e agora o urânio deve ser enriquecido a um nível mais alto do que inicialmente, já que o U absorve nêutrons e, portanto, retarda o processo de decaimento. Por causa disso, o urânio usado pela primeira vez deve ser mantido separado do urânio reciclado.

Avisos

• Na verdade, o urânio é fracamente radioativo. No entanto, ao transformá-lo em UF₆ , ele se transforma em um produto químico tóxico que, ao entrar em contato com a água, forma ácido fluorídrico. Portanto, as plantas de enriquecimento de urânio exigem o mesmo nível de segurança e proteção que as plantas químicas que operam com flúor, o que inclui o armazenamento de gás UF₆ sob baixa pressão e o uso de vedação adicional ao trabalhar sob alta pressão.
• O urânio reciclável deve ser seriamente protegido, pois os isótopos U que ele contém se decompõem em elementos que emitem forte radiação gama.
• O urânio enriquecido geralmente só pode ser reutilizado uma vez.