Extracted isotope uranium 235 5 letra. Uranium fission. Paano gumagana ang isang breeder?

Saan nagmula ang uranium? Malamang, lumilitaw ito sa panahon ng mga pagsabog ng supernova. Ang katotohanan ay para sa nucleosynthesis ng mga elemento na mas mabigat kaysa sa bakal, dapat mayroong isang malakas na daloy ng mga neutron, na nangyayari nang eksakto sa panahon ng pagsabog ng supernova. Tila pagkatapos, sa panahon ng paghalay mula sa ulap ng mga bagong sistema ng bituin na nabuo nito, ang uranium, na nakolekta sa isang protoplanetary na ulap at napakabigat, ay dapat lumubog sa kailaliman ng mga planeta. Ngunit hindi iyon totoo. Ang uranium ay isang radioactive na elemento at kapag ito ay nabubulok ay naglalabas ito ng init. Ipinakikita ng mga kalkulasyon na kung ang uranium ay pantay na ipinamahagi sa buong kapal ng planeta, kahit na may parehong konsentrasyon tulad ng sa ibabaw, ito ay maglalabas ng sobrang init. Bukod dito, ang daloy nito ay dapat humina habang natupok ang uranium. Dahil walang naobserbahang tulad nito, naniniwala ang mga geologist na hindi bababa sa isang katlo ng uranium, at marahil lahat ng ito, ay puro sa crust ng lupa, kung saan ang nilalaman nito ay 2.5∙10 –4%. Hindi pinag-uusapan kung bakit nangyari ito.

Saan mina ang uranium? Walang masyadong maliit na uranium sa Earth - ito ay nasa ika-38 na lugar sa mga tuntunin ng kasaganaan. At karamihan sa elementong ito ay matatagpuan sa mga sedimentary rock - carbonaceous shales at phosphorite: hanggang 8∙10 –3 at 2.5∙10 –2%, ayon sa pagkakabanggit. Sa kabuuan, ang crust ng lupa ay naglalaman ng 10 14 tonelada ng uranium, ngunit ang pangunahing problema ay na ito ay napaka-dispersed at hindi bumubuo ng malakas na deposito. Humigit-kumulang 15 uranium mineral ang may kahalagahan sa industriya. Ito ay uranium tar - ang batayan nito ay tetravalent uranium oxide, uranium mica - iba't ibang silicates, phosphates at mas kumplikadong mga compound na may vanadium o titanium batay sa hexavalent uranium.

Ano ang mga sinag ni Becquerel? Matapos ang pagtuklas ng X-ray ni Wolfgang Roentgen, naging interesado ang French physicist na si Antoine-Henri Becquerel sa glow ng uranium salts, na nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw. Gusto niyang intindihin kung may X-ray din dito. Sa katunayan, sila ay naroroon - ang asin ay nag-iilaw sa photographic plate sa pamamagitan ng itim na papel. Sa isa sa mga eksperimento, gayunpaman, ang asin ay hindi naiilaw, ngunit ang photographic plate ay nagdilim pa rin. Kapag ang isang metal na bagay ay inilagay sa pagitan ng asin at ng photographic plate, ang pagdidilim sa ilalim ay mas mababa. Samakatuwid, ang mga bagong sinag ay hindi lumitaw dahil sa paggulo ng uranium sa pamamagitan ng liwanag at hindi bahagyang dumaan sa metal. Noong una ay tinawag silang "Becquerel's rays." Kasunod na natuklasan na ang mga ito ay pangunahing mga alpha ray na may maliit na pagdaragdag ng mga beta ray: ang katotohanan ay ang pangunahing isotopes ng uranium ay naglalabas ng isang alpha particle sa panahon ng pagkabulok, at ang mga produktong anak na babae ay nakakaranas din ng beta decay.

Gaano ka radioactive ang uranium? Ang uranium ay walang matatag na isotopes; Ang pinakamahabang buhay ay ang uranium-238 na may kalahating buhay na 4.4 bilyong taon. Susunod ang uranium-235 - 0.7 bilyong taon. Pareho silang sumasailalim sa pagkabulok ng alpha at naging kaukulang isotopes ng thorium. Ang Uranium-238 ay bumubuo ng higit sa 99% ng lahat ng natural na uranium. Dahil sa malaking kalahating buhay nito, mababa ang radyaktibidad ng elementong ito, at bilang karagdagan, ang mga particle ng alpha ay hindi nakapasok sa stratum corneum sa ibabaw ng katawan ng tao. Sinabi nila na pagkatapos magtrabaho sa uranium, pinunasan lamang ni I.V Kurchatov ang kanyang mga kamay ng isang panyo at hindi nagdusa sa anumang mga sakit na nauugnay sa radioactivity.

Ang mga mananaliksik ay paulit-ulit na bumaling sa mga istatistika ng mga sakit ng mga manggagawa sa mga minahan ng uranium at mga halaman sa pagproseso. Narito, halimbawa, ang isang kamakailang artikulo ng mga espesyalista sa Canada at Amerikano na nagsuri ng data ng kalusugan ng higit sa 17 libong manggagawa sa minahan ng Eldorado sa lalawigan ng Canada ng Saskatchewan para sa mga taong 1950–1999 ( Pananaliksik sa Kapaligiran, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Nagpatuloy sila mula sa katotohanan na ang radiation ay may pinakamalakas na epekto sa mabilis na pagpaparami ng mga selula ng dugo, na humahantong sa mga kaukulang uri ng kanser. Ipinakita ng mga istatistika na ang mga manggagawa sa minahan ay may mas mababang saklaw ng iba't ibang uri ng kanser sa dugo kaysa sa karaniwang populasyon ng Canada. Sa kasong ito, ang pangunahing pinagmumulan ng radiation ay hindi itinuturing na uranium mismo, ngunit ang gas na radon na nabuo nito at ang mga produkto ng pagkabulok nito, na maaaring pumasok sa katawan sa pamamagitan ng mga baga.

Bakit nakakapinsala ang uranium?? Ito, tulad ng ibang mabibigat na metal, ay lubhang nakakalason at maaaring magdulot ng pagkabigo sa bato at atay. Sa kabilang banda, ang uranium, bilang isang dispersed na elemento, ay hindi maiiwasang naroroon sa tubig, lupa at, tumutok sa food chain, ay pumapasok sa katawan ng tao. Makatuwirang ipagpalagay na sa proseso ng ebolusyon, natutunan ng mga nabubuhay na nilalang na i-neutralize ang uranium sa mga natural na konsentrasyon. Ang uranium ay ang pinaka-mapanganib sa tubig, kaya ang WHO ay nagtakda ng isang limitasyon: sa una ito ay 15 μg / l, ngunit noong 2011 ang pamantayan ay nadagdagan sa 30 μg / g. Bilang isang patakaran, mayroong mas kaunting uranium sa tubig: sa USA sa average na 6.7 μg / l, sa China at France - 2.2 μg / l. Ngunit mayroon ding mga malakas na paglihis. Kaya sa ilang mga lugar ng California ito ay isang daang beses na higit sa pamantayan - 2.5 mg / l, at sa Southern Finland umabot ito sa 7.8 mg / l. Sinusubukan ng mga mananaliksik na maunawaan kung ang pamantayan ng WHO ay masyadong mahigpit sa pamamagitan ng pag-aaral ng epekto ng uranium sa mga hayop. Narito ang isang karaniwang trabaho ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Pinakain ng mga Pranses na siyentipiko ang tubig ng daga sa loob ng siyam na buwan na may mga additives ng naubos na uranium, at sa medyo mataas na konsentrasyon - mula 0.2 hanggang 120 mg/l. Ang mas mababang halaga ay tubig malapit sa minahan, habang ang itaas na halaga ay hindi matatagpuan kahit saan - ang maximum na konsentrasyon ng uranium, na sinusukat sa Finland, ay 20 mg/l. Sa sorpresa ng mga may-akda - ang artikulo ay tinatawag na: "Ang hindi inaasahang kawalan ng isang kapansin-pansing epekto ng uranium sa mga physiological system ..." - ang uranium ay halos walang epekto sa kalusugan ng mga daga. Ang mga hayop ay kumain ng mabuti, tumaba ng maayos, hindi nagreklamo ng sakit at hindi namatay sa kanser. Ang uranium, gaya ng nararapat, ay pangunahing idineposito sa mga bato at buto at sa isang daang beses na mas maliit na dami sa atay, at ang akumulasyon nito ay inaasahang nakasalalay sa nilalaman sa tubig. Gayunpaman, hindi ito humantong sa pagkabigo sa bato o kahit na ang kapansin-pansing hitsura ng anumang molekular na marker ng pamamaga. Iminungkahi ng mga may-akda na dapat magsimula ang pagsusuri sa mga mahigpit na alituntunin ng WHO. Gayunpaman, mayroong isang caveat: ang epekto sa utak. Mayroong mas kaunting uranium sa utak ng mga daga kaysa sa atay, ngunit ang nilalaman nito ay hindi nakadepende sa dami ng tubig. Ngunit naapektuhan ng uranium ang paggana ng antioxidant system ng utak: ang aktibidad ng catalase ay tumaas ng 20%, glutathione peroxidase ng 68-90%, at ang aktibidad ng superoxide dismutase ay bumaba ng 50%, anuman ang dosis. Nangangahulugan ito na ang uranium ay malinaw na nagdulot ng oxidative stress sa utak at ang katawan ay tumugon dito. Ang epektong ito - ang malakas na epekto ng uranium sa utak sa kawalan ng akumulasyon nito, sa pamamagitan ng paraan, pati na rin sa mga maselang bahagi ng katawan - ay napansin bago. Bukod dito, ang tubig na may uranium sa konsentrasyon na 75–150 mg/l, na pinapakain ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Nebraska ng mga daga sa loob ng anim na buwan ( Neurotoxicology at Teratology, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), nakaapekto sa pag-uugali ng mga hayop, pangunahin ang mga lalaki, na inilabas sa bukid: tumawid sila sa mga linya, tumayo sa kanilang mga hulihan na binti at nag-ayos ng kanilang mga balahibo nang iba kaysa sa mga kontrol. May katibayan na ang uranium ay humahantong din sa kapansanan sa memorya sa mga hayop. Ang mga pagbabago sa pag-uugali ay nauugnay sa mga antas ng lipid oxidation sa utak. Lumalabas na ang tubig ng uranium ay nagpalusog sa mga daga, ngunit sa halip ay hangal. Ang mga datos na ito ay magiging kapaki-pakinabang sa amin sa pagsusuri ng tinatawag na Gulf War Syndrome.

Ang uranium ba ay nakakahawa sa mga site ng pagbuo ng shale gas? Depende ito sa kung gaano karaming uranium ang nasa mga batong naglalaman ng gas at kung paano ito nauugnay sa kanila. Halimbawa, pinag-aralan ni Associate Professor Tracy Bank ng Unibersidad sa Buffalo ang Marcellus Shale, na umaabot mula sa kanlurang New York hanggang Pennsylvania at Ohio hanggang West Virginia. Ito ay lumabas na ang uranium ay tiyak na nauugnay sa kemikal sa pinagmulan ng mga hydrocarbon (tandaan na ang mga nauugnay na carbonaceous shales ay may pinakamataas na nilalaman ng uranium). Ipinakita ng mga eksperimento na ang solusyon na ginamit sa panahon ng fracturing ay perpektong natutunaw ang uranium. "Kapag ang uranium sa mga tubig na ito ay umabot sa ibabaw, maaari itong magdulot ng kontaminasyon sa nakapalibot na lugar. Hindi ito nagdudulot ng panganib sa radiation, ngunit ang uranium ay isang makamandag na elemento,” ang sabi ni Tracy Bank sa isang pahayag sa unibersidad na may petsang Oktubre 25, 2010. Wala pang detalyadong artikulo ang inihanda tungkol sa panganib ng kontaminasyon sa kapaligiran na may uranium o thorium sa panahon ng paggawa ng shale gas.

Bakit kailangan ang uranium? Noong nakaraan, ginamit ito bilang pigment para sa paggawa ng mga keramika at kulay na salamin. Ngayon ang uranium ay ang batayan ng nuclear energy at atomic weapons. Sa kasong ito, ginagamit ang natatanging pag-aari nito - ang kakayahan ng nucleus na hatiin.

Ano ang nuclear fission? Ang pagkabulok ng isang nucleus sa dalawang hindi pantay na malalaking piraso. Ito ay dahil sa pag-aari na ito na sa panahon ng nucleosynthesis dahil sa neutron irradiation, ang nuclei na mas mabigat kaysa sa uranium ay nabuo nang may matinding kahirapan. Ang kakanyahan ng kababalaghan ay ang mga sumusunod. Kung ang ratio ng bilang ng mga neutron at proton sa nucleus ay hindi optimal, ito ay nagiging hindi matatag. Kadalasan, ang naturang nucleus ay naglalabas ng alinman sa isang alpha particle - dalawang proton at dalawang neutron, o isang beta particle - isang positron, na sinamahan ng pagbabago ng isa sa mga neutron sa isang proton. Sa unang kaso, ang isang elemento ng periodic table ay nakuha, na may pagitan ng dalawang cell pabalik, sa pangalawa - isang cell pasulong. Gayunpaman, bilang karagdagan sa pagpapalabas ng mga particle ng alpha at beta, ang uranium nucleus ay may kakayahang fission - nabubulok sa nuclei ng dalawang elemento sa gitna ng periodic table, halimbawa barium at krypton, na ginagawa nito, na nakatanggap ng bagong neutron. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay natuklasan sa ilang sandali pagkatapos ng pagtuklas ng radyaktibidad, nang ilantad ng mga pisiko ang bagong natuklasang radiation sa lahat ng kanilang makakaya. Narito kung paano isinulat ni Otto Frisch, isang kalahok sa mga kaganapan, ang tungkol dito (“Advances in Physical Sciences,” 1968, 96, 4). Matapos ang pagtuklas ng beryllium rays - neutrons - Enrico Fermi irradiated uranium sa kanila, sa partikular, upang maging sanhi ng beta decay - inaasahan niyang gamitin ito upang makuha ang susunod, ika-93 elemento, na tinatawag na neptunium. Siya ang nakatuklas ng bagong uri ng radioactivity sa irradiated uranium, na iniugnay niya sa paglitaw ng mga elemento ng transuranium. Kasabay nito, ang pagbagal ng mga neutron, kung saan ang pinagmumulan ng beryllium ay natatakpan ng isang layer ng paraffin, ay nagpapataas ng sapilitan na radyaktibidad na ito. Iminungkahi ng Amerikanong radiochemist na si Aristide von Grosse na ang isa sa mga elementong ito ay protactinium, ngunit siya ay mali. Ngunit si Otto Hahn, na noon ay nagtatrabaho sa Unibersidad ng Vienna at itinuturing na protactinium na natuklasan noong 1917 bilang kanyang utak, ay nagpasya na obligado siyang alamin kung anong mga elemento ang nakuha. Kasama ni Lise Meitner, sa simula ng 1938, iminungkahi ni Hahn, batay sa mga eksperimentong resulta, na ang buong mga kadena ng mga radioactive na elemento ay nabuo dahil sa maraming beta decay ng neutron-absorbing nuclei ng uranium-238 at ang mga elementong anak nito. Di-nagtagal, napilitan si Lise Meitner na tumakas patungong Sweden, sa takot sa posibleng paghihiganti mula sa mga Nazi pagkatapos ng Anschluss ng Austria. Si Hahn, na nagpatuloy sa kanyang mga eksperimento kay Fritz Strassmann, ay natuklasan na kabilang sa mga produkto ay mayroon ding barium, elementong numero 56, na sa anumang paraan ay hindi makukuha mula sa uranium: lahat ng mga kadena ng alpha decays ng uranium ay nagtatapos sa mas mabigat na tingga. Ang mga mananaliksik ay labis na nagulat sa resulta na hindi nila ito nai-publish sa mga kaibigan lamang, lalo na kay Lise Meitner sa Gothenburg. Doon, noong Pasko 1938, binisita siya ng kanyang pamangkin, si Otto Frisch, at, naglalakad sa paligid ng lungsod ng taglamig - siya sa skis, ang tiyahin na naglalakad - tinalakay nila ang posibilidad ng paglitaw ng barium sa panahon ng pag-iilaw ng uranium bilang isang resulta ng nuclear fission (para sa karagdagang impormasyon tungkol kay Lise Meitner, tingnan ang "Chemistry and Life ", 2013, No. 4). Pagbalik sa Copenhagen, literal na nahuli ni Frisch si Niels Bohr sa gangway ng isang barko na paalis patungong Estados Unidos at sinabi sa kanya ang tungkol sa ideya ng fission. Si Bohr, na sinampal ang kanyang sarili sa noo, ay nagsabi: "Oh, anong tanga namin! Dapat kanina pa natin ito napansin." Noong Enero 1939, inilathala nina Frisch at Meitner ang isang artikulo sa fission ng uranium nuclei sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron. Sa oras na iyon, nagsagawa na si Otto Frisch ng isang control experiment, pati na rin ang maraming grupong Amerikano na nakatanggap ng mensahe mula kay Bohr. Sinabi nila na ang mga pisiko ay nagsimulang maghiwa-hiwalay sa kanilang mga laboratoryo sa panahon mismo ng kanyang ulat noong Enero 26, 1939 sa Washington sa taunang kumperensya sa teoretikal na pisika, nang maunawaan nila ang kakanyahan ng ideya. Matapos ang pagtuklas ng fission, binago nina Hahn at Strassmann ang kanilang mga eksperimento at natagpuan, tulad ng kanilang mga kasamahan, na ang radioactivity ng irradiated uranium ay nauugnay hindi sa mga transuranium, ngunit sa pagkabulok ng mga radioactive na elemento na nabuo sa panahon ng fission mula sa gitna ng periodic table.

Paano nangyayari ang isang chain reaction sa uranium? Sa lalong madaling panahon matapos ang posibilidad ng fission ng uranium at thorium nuclei ay napatunayan sa eksperimento (at walang iba pang mga elemento ng fissile sa Earth sa anumang makabuluhang dami), sina Niels Bohr at John Wheeler, na nagtrabaho sa Princeton, gayundin, nang nakapag-iisa sa kanila, ang Ang teoretikal na pisisista ng Sobyet na si Ya I. Frenkel at ang mga German na sina Siegfried Flügge at Gottfried von Droste ay lumikha ng teorya ng nuclear fission. Dalawang mekanismo ang sumunod mula rito. Ang isa ay nauugnay sa threshold absorption ng mabilis na mga neutron. Ayon dito, upang simulan ang fission, ang isang neutron ay dapat magkaroon ng medyo mataas na enerhiya, higit sa 1 MeV para sa nuclei ng pangunahing isotopes - uranium-238 at thorium-232. Sa mas mababang enerhiya, ang pagsipsip ng neutron ng uranium-238 ay may resonant na karakter. Kaya, ang isang neutron na may enerhiya na 25 eV ay may capture cross-sectional area na libu-libong beses na mas malaki kaysa sa iba pang mga energies. Sa kasong ito, hindi magkakaroon ng fission: ang uranium-238 ay magiging uranium-239, na may kalahating buhay na 23.54 minuto ay magiging neptunium-239, na may kalahating buhay na 2.33 araw ay magiging mahabang buhay. plutonium-239. Ang Thorium-232 ay magiging uranium-233.

Ang pangalawang mekanismo ay ang non-threshold absorption ng isang neutron, sinusundan ito ng pangatlo higit pa o hindi gaanong karaniwang fissile isotope - uranium-235 (pati na rin ang plutonium-239 at uranium-233, na hindi matatagpuan sa kalikasan): sa pamamagitan ng sumisipsip ng anumang neutron, kahit na mabagal, tinatawag na thermal, na may enerhiya tulad ng para sa mga molecule na nakikilahok sa thermal motion - 0.025 eV, ang naturang nucleus ay mahahati. At ito ay napakahusay: ang mga thermal neutron ay may capture cross-sectional area na apat na beses na mas mataas kaysa sa mabilis, megaelectronvolt neutrons. Ito ang kahalagahan ng uranium-235 para sa buong kasunod na kasaysayan ng nuclear energy: ito ang nagsisiguro sa pagpaparami ng mga neutron sa natural na uranium. Matapos matamaan ng neutron, ang uranium-235 nucleus ay nagiging hindi matatag at mabilis na nahahati sa dalawang hindi pantay na bahagi. Sa daan, ilang (sa average na 2.75) ang mga bagong neutron ang ibinubuga. Kung natamaan nila ang nuclei ng parehong uranium, magdudulot sila ng mga neutron na dumami nang husto - isang chain reaction ang magaganap, na hahantong sa isang pagsabog dahil sa mabilis na pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init. Ang alinman sa uranium-238 o thorium-232 ay hindi maaaring gumana nang ganoon: pagkatapos ng lahat, sa panahon ng fission, ang mga neutron ay ibinubuga na may average na enerhiya na 1-3 MeV, iyon ay, kung mayroong isang energy threshold ng 1 MeV, isang makabuluhang bahagi ng ang mga neutron ay tiyak na hindi makakapagdulot ng isang reaksyon, at hindi magkakaroon ng pagpaparami. Nangangahulugan ito na ang mga isotopes na ito ay dapat makalimutan at ang mga neutron ay kailangang pabagalin sa thermal energy upang sila ay makipag-ugnayan nang mahusay hangga't maaari sa nuclei ng uranium-235. Kasabay nito, ang kanilang resonant absorption ng uranium-238 ay hindi maaaring pahintulutan: pagkatapos ng lahat, sa natural na uranium ang isotope na ito ay bahagyang mas mababa sa 99.3% at ang mga neutron ay mas madalas na bumangga dito, at hindi sa target na uranium-235. At sa pamamagitan ng pagkilos bilang isang moderator, posible na mapanatili ang pagpaparami ng mga neutron sa isang pare-parehong antas at maiwasan ang isang pagsabog - kontrolin ang chain reaction.

Ang isang pagkalkula na isinagawa ni Ya B. Zeldovich at Yu B. Khariton sa parehong nakamamatay na taon ng 1939 ay nagpakita na para dito kinakailangan na gumamit ng isang neutron moderator sa anyo ng mabigat na tubig o grapayt at pagyamanin ang natural na uranium-. 235 ng hindi bababa sa 1.83 beses. Pagkatapos ang ideyang ito ay tila purong pantasya sa kanila: "Dapat tandaan na humigit-kumulang doble ang pagpapayaman ng mga medyo makabuluhang dami ng uranium na kinakailangan upang maisagawa ang isang pagsabog ng kadena,<...>ay isang napakahirap na gawain, malapit sa praktikal na imposibilidad." Ngayon ang problemang ito ay nalutas na, at ang industriya ng nuklear ay gumagawa ng mass uranium na pinayaman ng uranium-235 hanggang 3.5% para sa mga planta ng kuryente.

Ano ang spontaneous nuclear fission? Noong 1940, natuklasan ni G. N. Flerov at K. A. Petrzhak na ang fission ng uranium ay maaaring mangyari nang spontaneously, nang walang anumang panlabas na impluwensya, kahit na ang kalahating buhay ay mas mahaba kaysa sa ordinaryong pagkabulok ng alpha. Dahil ang naturang fission ay gumagawa din ng mga neutron, kung hindi sila pinapayagang makatakas mula sa reaction zone, sila ay magsisilbing mga nagsisimula ng chain reaction. Ito ang kababalaghang ito na ginagamit sa paglikha ng mga nuclear reactor.

Bakit kailangan ang nuclear energy? Sina Zeldovich at Khariton ay kabilang sa mga unang nagkalkula ng pang-ekonomiyang epekto ng nuclear energy (Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1940, 23, 4). “...Sa ngayon, imposible pa ring gumawa ng mga pangwakas na konklusyon tungkol sa posibilidad o imposibilidad ng pagsasagawa ng nuclear fission reaction sa uranium na may walang katapusang sumasanga na mga kadena. Kung ang ganoong reaksyon ay magagawa, pagkatapos ay ang rate ng reaksyon ay awtomatikong nababagay upang matiyak ang maayos na pag-unlad nito, sa kabila ng napakalaking dami ng enerhiya sa pagtatapon ng eksperimento. Ang sitwasyong ito ay lubos na kanais-nais para sa paggamit ng enerhiya ng reaksyon. Kaya't ipakita natin - kahit na ito ay isang dibisyon ng balat ng isang unkilled bear - ilang mga numero na nagpapakilala sa mga posibilidad ng paggamit ng enerhiya ng uranium. Kung ang proseso ng fission ay nagpapatuloy sa mabilis na mga neutron, samakatuwid, nakukuha ng reaksyon ang pangunahing isotope ng uranium (U238), kung gayon<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>ang halaga ng calorie mula sa pangunahing isotope ng uranium ay lumalabas na humigit-kumulang 4000 beses na mas mura kaysa sa karbon (maliban kung, siyempre, ang mga proseso ng "pagkasunog" at pag-alis ng init ay nagiging mas mahal sa kaso ng uranium kaysa sa kaso ng karbon). Sa kaso ng mabagal na mga neutron, ang halaga ng isang "uranium" na calorie (batay sa mga figure sa itaas) ay, isinasaalang-alang na ang kasaganaan ng U235 isotope ay 0.007, na 30 beses na mas mura kaysa sa isang "karbon" na calorie, lahat ng iba pang bagay ay pantay-pantay.”

Ang unang kinokontrol na chain reaction ay isinagawa noong 1942 ni Enrico Fermi sa Unibersidad ng Chicago, at ang reaktor ay kinokontrol nang manu-mano - itinutulak ang mga graphite rod papasok at palabas habang nagbabago ang neutron flux. Ang unang planta ng kuryente ay itinayo sa Obninsk noong 1954. Bilang karagdagan sa pagbuo ng enerhiya, ang mga unang reactor ay nagtrabaho din upang makabuo ng plutonium na may gradong armas.

Paano gumagana ang isang nuclear power plant? Sa ngayon, karamihan sa mga reactor ay gumagana sa mabagal na neutron. Ang pinayaman na uranium sa anyo ng isang metal, isang haluang metal tulad ng aluminyo, o isang oksido ay inilalagay sa mahabang mga silindro na tinatawag na mga elemento ng gasolina. Ang mga ito ay naka-install sa isang tiyak na paraan sa reaktor, at ang mga moderator rod ay ipinasok sa pagitan nila, na kumokontrol sa chain reaction. Sa paglipas ng panahon, ang mga lason ng reaktor ay naipon sa elemento ng gasolina - mga produkto ng fission ng uranium, na may kakayahang sumipsip ng mga neutron. Kapag ang konsentrasyon ng uranium-235 ay bumaba sa ibaba ng isang kritikal na antas, ang elemento ay tinanggal sa serbisyo. Gayunpaman, naglalaman ito ng maraming mga fragment ng fission na may malakas na radioactivity, na bumababa sa paglipas ng mga taon, na nagiging sanhi ng mga elemento na naglalabas ng isang malaking halaga ng init sa loob ng mahabang panahon. Ang mga ito ay itinatago sa mga cooling pool, at pagkatapos ay inilibing o sinubukang iproseso - upang kunin ang hindi nasusunog na uranium-235, gumawa ng plutonium (ginamit ito upang gumawa ng mga atomic bomb) at iba pang mga isotopes na maaaring magamit. Ang hindi nagamit na bahagi ay ipinadala sa libingan.

Sa tinatawag na mga fast reactor, o breeder reactor, ang mga reflector na gawa sa uranium-238 o thorium-232 ay inilalagay sa paligid ng mga elemento. Ang mga ito ay bumagal at nagpapadala pabalik sa reaction zone ng mga neutron na masyadong mabilis. Ang mga neutron ay bumagal sa mga resonant na bilis ay sumisipsip ng mga isotopes na ito, na nagiging plutonium-239 o uranium-233, ayon sa pagkakabanggit, na maaaring magsilbing gasolina para sa isang nuclear power plant. Dahil ang mga mabilis na neutron ay hindi maganda ang reaksyon sa uranium-235, ang konsentrasyon nito ay dapat na makabuluhang tumaas, ngunit ito ay nagbabayad ng mas malakas na neutron flux. Sa kabila ng katotohanan na ang mga breeder reactor ay itinuturing na kinabukasan ng nuclear energy, dahil gumagawa sila ng mas maraming nuclear fuel kaysa sa kanilang natupok, ipinakita ng mga eksperimento na mahirap silang pamahalaan. Ngayon mayroon na lamang isang reaktor na natitira sa mundo - sa ika-apat na yunit ng kuryente ng Beloyarsk NPP.

Paano pinupuna ang enerhiyang nuklear? Kung hindi natin pinag-uusapan ang tungkol sa mga aksidente, kung gayon ang pangunahing punto sa mga argumento ng mga kalaban ng enerhiyang nuklear ngayon ay ang panukala na idagdag sa pagkalkula ng kahusayan nito ang mga gastos sa pagprotekta sa kapaligiran pagkatapos ng pag-decommissioning ng istasyon at kapag nagtatrabaho sa gasolina. Sa parehong mga kaso, ang mga hamon ng maaasahang pagtatapon ng radioactive na basura ay lumitaw, at ang mga ito ay mga gastos na pinapasan ng estado. May isang opinyon na kung ililipat mo ang mga ito sa halaga ng enerhiya, mawawala ang pagiging kaakit-akit nito sa ekonomiya.

Mayroon ding pagsalungat sa mga tagasuporta ng nuclear energy. Ang mga kinatawan nito ay tumutukoy sa pagiging natatangi ng uranium-235, na walang kapalit, dahil ang mga alternatibong isotopes na fissile ng thermal neutrons - plutonium-239 at uranium-233 - dahil sa kanilang kalahating buhay ng libu-libong taon, ay hindi matatagpuan sa kalikasan. At sila ay nakuha nang tumpak bilang isang resulta ng fission ng uranium-235. Kung ito ay maubusan, isang kahanga-hangang likas na pinagmumulan ng mga neutron para sa isang nuclear chain reaction ay mawawala. Bilang resulta ng naturang pag-aaksaya, mawawalan ng pagkakataon ang sangkatauhan sa hinaharap na isali ang thorium-232, ang mga reserbang kung saan ay ilang beses na mas malaki kaysa sa uranium, sa ikot ng enerhiya.

Sa teorya, ang mga particle accelerator ay maaaring gamitin upang makabuo ng isang flux ng mabilis na mga neutron na may megaelectronvolt energies. Gayunpaman, kung pinag-uusapan natin, halimbawa, ang tungkol sa mga paglipad sa pagitan ng mga planeta sa isang nuclear engine, kung gayon ang pagpapatupad ng isang pamamaraan na may napakalaking accelerator ay magiging napakahirap. Ang pagkaubos ng uranium-235 ay nagtatapos sa mga naturang proyekto.

Ano ang armas-grade uranium? Ito ay lubos na pinayaman ng uranium-235. Ang kritikal na masa nito - ito ay tumutugma sa laki ng isang piraso ng sangkap kung saan ang isang chain reaction ay kusang nangyayari - ay sapat na maliit upang makagawa ng mga bala. Ang nasabing uranium ay maaaring gamitin upang gumawa ng atomic bomb, at bilang isang fuse para sa isang thermonuclear bomb.

Anong mga sakuna ang nauugnay sa paggamit ng uranium? Ang enerhiya na nakaimbak sa nuclei ng mga elemento ng fissile ay napakalaki. Kung ito ay mawawalan ng kontrol dahil sa pangangasiwa o sinasadya, ang enerhiya na ito ay maaaring magdulot ng maraming problema. Ang dalawang pinakamasamang sakuna sa nuklear ay naganap noong Agosto 6 at 8, 1945, nang ihulog ng US Air Force ang mga bomba atomika sa Hiroshima at Nagasaki, na ikinamatay at nasugatan ng daan-daang libong sibilyan. Ang mga maliliit na sakuna ay nauugnay sa mga aksidente sa mga nuclear power plant at nuclear cycle na negosyo. Ang unang malaking aksidente ay naganap noong 1949 sa USSR sa planta ng Mayak malapit sa Chelyabinsk, kung saan ginawa ang plutonium; Ang likidong radioactive na basura ay napunta sa Techa River. Noong Setyembre 1957, isang pagsabog ang naganap dito, na naglabas ng malaking halaga ng radioactive material. Makalipas ang labing-isang araw, nasunog ang British plutonium production reactor sa Windscale, at ang ulap na may mga produkto ng pagsabog ay nagkalat sa Kanlurang Europa. Noong 1979, nasunog ang isang reaktor sa Three Mail Island Nuclear Power Plant sa Pennsylvania. Ang pinakalaganap na mga kahihinatnan ay sanhi ng mga aksidente sa Chernobyl nuclear power plant (1986) at ang Fukushima nuclear power plant (2011), nang milyun-milyong tao ang nalantad sa radiation. Ang unang nagkalat sa malalawak na lugar, naglalabas ng 8 toneladang uranium fuel at mga produktong nabubulok bilang resulta ng pagsabog, na kumalat sa buong Europa. Ang pangalawa ay nadumihan at, tatlong taon pagkatapos ng aksidente, ay patuloy na nagpaparumi sa Karagatang Pasipiko sa mga lugar ng pangingisda. Ang pag-aalis ng mga kahihinatnan ng mga aksidenteng ito ay napakamahal, at kung ang mga gastos na ito ay hatiin sa halaga ng kuryente, ito ay tataas nang malaki.

Ang isang hiwalay na isyu ay ang mga kahihinatnan para sa kalusugan ng tao. Ayon sa opisyal na istatistika, maraming mga tao na nakaligtas sa pambobomba o naninirahan sa mga kontaminadong lugar ang nakinabang sa radiation - ang una ay may mas mataas na pag-asa sa buhay, ang huli ay may mas kaunting kanser, at ang mga eksperto ay nag-uugnay ng ilang pagtaas sa dami ng namamatay sa panlipunang stress. Ang bilang ng mga tao na tiyak na namatay mula sa mga kahihinatnan ng mga aksidente o bilang isang resulta ng kanilang pagpuksa ay umaabot sa daan-daang tao. Itinuturo ng mga kalaban ng mga nuclear power plant na ang mga aksidente ay humantong sa ilang milyong napaaga na pagkamatay sa kontinente ng Europa, ngunit sila ay hindi nakikita sa istatistikal na konteksto.

Ang pag-alis ng mga lupain mula sa paggamit ng tao sa mga lugar ng aksidente ay humahantong sa isang kawili-wiling resulta: sila ay nagiging isang uri ng mga reserbang kalikasan kung saan lumalaki ang biodiversity. Totoo, ang ilang mga hayop ay dumaranas ng mga sakit na nauugnay sa radiation. Ang tanong kung gaano kabilis sila makakaangkop sa tumaas na background ay nananatiling bukas. Mayroon ding opinyon na ang kinahinatnan ng talamak na pag-iilaw ay "pagpili para sa mga tanga" (tingnan ang "Chemistry and Life", 2010, No. 5): kahit na sa embryonic stage, mas maraming primitive na organismo ang nabubuhay. Sa partikular, na may kaugnayan sa mga tao, ito ay dapat humantong sa isang pagbawas sa mga kakayahan sa pag-iisip sa henerasyong ipinanganak sa mga kontaminadong lugar pagkatapos ng aksidente.

Ano ang depleted uranium? Ito ay uranium-238, na natitira pagkatapos ng paghihiwalay ng uranium-235 mula dito. Ang dami ng basura mula sa produksyon ng mga armas-grade uranium at mga elemento ng gasolina ay malaki - sa Estados Unidos lamang, 600 libong tonelada ng naturang uranium hexafluoride ang naipon (para sa mga problema dito, tingnan ang Chemistry and Life, 2008, No. 5) . Ang nilalaman ng uranium-235 sa loob nito ay 0.2%. Ang basurang ito ay dapat na maiimbak hanggang sa mas magandang panahon, kung kailan malilikha ang mga mabilis na neutron reactor at posibleng maproseso ang uranium-238 sa plutonium, o magamit kahit papaano.

Nakahanap sila ng gamit para dito. Ang uranium, tulad ng iba pang mga elemento ng paglipat, ay ginagamit bilang isang katalista. Halimbawa, ang mga may-akda ng artikulo sa ACS Nano na may petsang Hunyo 30, 2014, isinulat nila na ang isang katalista na gawa sa uranium o thorium na may graphene para sa pagbabawas ng oxygen at hydrogen peroxide ay "may napakalaking potensyal para magamit sa sektor ng enerhiya." Dahil ang uranium ay may mataas na density, ito ay nagsisilbing ballast para sa mga barko at counterweight para sa sasakyang panghimpapawid. Ang metal na ito ay angkop din para sa proteksyon ng radiation sa mga medikal na aparato na may mga mapagkukunan ng radiation.

Anong mga armas ang maaaring gawin mula sa naubos na uranium? Mga bala at core para sa mga projectiles na nakabutas ng sandata. Ang kalkulasyon dito ay ang mga sumusunod. Ang mas mabigat na projectile, mas mataas ang kinetic energy nito. Ngunit kung mas malaki ang projectile, hindi gaanong puro ang epekto nito. Nangangahulugan ito na kailangan ang mga mabibigat na metal na may mataas na density. Ang mga bala ay gawa sa tingga (Ang mga mangangaso ng Ural sa isang pagkakataon ay gumamit din ng katutubong platinum, hanggang sa napagtanto nila na ito ay isang mahalagang metal), habang ang mga core ng shell ay gawa sa tungsten alloy. Itinuturo ng mga environmentalist na ang tingga ay nakakahawa sa lupa sa mga lugar ng operasyon ng militar o pangangaso at mas mahusay na palitan ito ng isang bagay na hindi gaanong nakakapinsala, halimbawa, tungsten. Ngunit ang tungsten ay hindi mura, at ang uranium, na katulad ng density, ay isang nakakapinsalang basura. Kasabay nito, ang pinahihintulutang kontaminasyon ng lupa at tubig na may uranium ay humigit-kumulang dalawang beses na mas mataas kaysa sa tingga. Nangyayari ito dahil ang mahinang radyaktibidad ng naubos na uranium (at ito rin ay 40% na mas mababa kaysa sa natural na uranium) ay napapabayaan at ang isang tunay na mapanganib na kemikal na kadahilanan ay isinasaalang-alang: ang uranium, gaya ng naaalala natin, ay lason. Kasabay nito, ang density nito ay 1.7 beses na mas malaki kaysa sa tingga, na nangangahulugan na ang laki ng mga bala ng uranium ay maaaring mabawasan ng kalahati; Ang uranium ay mas matigas ang ulo at mas matigas kaysa sa tingga - mas kaunti itong sumingaw kapag pinaputok, at kapag tumama ito sa isang target, mas kakaunting microparticle ang nagagawa nito. Sa pangkalahatan, ang isang bala ng uranium ay hindi gaanong polusyon kaysa sa isang bala ng tingga, bagama't ang gayong paggamit ng uranium ay hindi tiyak na kilala.

Ngunit alam na ang mga plato na gawa sa naubos na uranium ay ginagamit upang palakasin ang sandata ng mga tangke ng Amerikano (ito ay pinadali ng mataas na density at punto ng pagkatunaw nito), at gayundin sa halip na tungsten alloy sa mga core para sa mga armor-piercing projectiles. Ang uranium core ay mabuti din dahil ang uranium ay pyrophoric: ang mainit na maliliit na particle nito ay nabuo sa pagtama ng armor na sumiklab at nagliyab sa lahat ng bagay sa paligid. Ang parehong mga aplikasyon ay itinuturing na ligtas sa radiation. Kaya, ang pagkalkula ay nagpakita na kahit na matapos ang pag-upo ng isang taon sa isang tangke na may uranium armor na puno ng uranium ammunition, ang mga tripulante ay makakatanggap lamang ng isang-kapat ng pinapayagang dosis. At upang makuha ang taunang pinahihintulutang dosis, kailangan mong i-tornilyo ang naturang bala sa ibabaw ng balat sa loob ng 250 oras.

Ang mga shell na may uranium core - para sa 30-mm aircraft cannons o artillery sub-calibers - ay ginamit ng mga Amerikano sa mga kamakailang digmaan, simula sa kampanya ng Iraq noong 1991. Noong taong iyon, pinaulanan nila ang Iraqi armored unit sa Kuwait at sa kanilang pag-urong, 300 tonelada ng naubos na uranium, kung saan 250 tonelada, o 780 libong mga round, ang pinaputok sa mga baril ng sasakyang panghimpapawid. Sa Bosnia at Herzegovina, sa panahon ng pambobomba ng hukbo ng hindi kilalang Republika Srpska, 2.75 tonelada ng uranium ang ginugol, at sa panahon ng pag-shell ng hukbo ng Yugoslav sa rehiyon ng Kosovo at Metohija - 8.5 tonelada, o 31 libong mga round. Dahil ang WHO sa panahong iyon ay nag-aalala tungkol sa mga kahihinatnan ng paggamit ng uranium, isinagawa ang pagsubaybay. Ipinakita niya na ang isang salvo ay binubuo ng humigit-kumulang 300 rounds, kung saan 80% ay naglalaman ng naubos na uranium. 10% ang tumama sa mga target, at 82% ang nahulog sa loob ng 100 metro mula sa kanila. Ang natitira ay nagkalat sa loob ng 1.85 km. Ang isang shell na tumama sa isang tangke ay nasunog at naging isang aerosol ang uranium shell na tumusok sa mga light target tulad ng mga armored personnel carrier. Kaya, hindi hihigit sa isa at kalahating tonelada ng mga shell ay maaaring maging uranium dust sa Iraq. Ayon sa mga eksperto mula sa American strategic research center RAND Corporation, higit pa, mula 10 hanggang 35% ng ginamit na uranium, ay naging aerosol. Ang Croatian anti-uranium munitions activist na si Asaf Durakovic, na nagtrabaho sa iba't ibang organisasyon mula sa Riyadh's King Faisal Hospital hanggang sa Washington Uranium Medical Research Center, ay tinatantya na sa katimugang Iraq lamang noong 1991, 3-6 tonelada ng submicron uranium particle ang nabuo, na nakakalat sa isang malawak na lugar, iyon ay, ang uranium contamination doon ay maihahambing sa Chernobyl.

Ang plutonium ay isang elementong gawa ng tao. Bago ang panahon ng atomic, "mga bakas" lamang nito ang natagpuan sa kalikasan - ilang sampu-sampung kilo sa buong kapal ng crust ng lupa. Ngayon - daan-daang tonelada, at hindi sa buong crust ng lupa, ngunit sa mga bomba at sa mga bodega, kasama ang mga toneladang nakakalat sa ibabaw ng planeta.

Sa loob lamang ng isang taon, ang lahat ng mga reactor sa mundo ay gumagawa ng 10 libong tonelada ng ginastos na gasolina, na naglalaman ng 100 tonelada ng plutonium, iyon ay, ang bawat tonelada ng ginastos na gasolina ay naglalaman ng ~ 10 kg ng plutonium (para sa paghahambing, mayroon lamang 6.2 kg ng plutonium sa bombang ibinagsak sa Nagasaki ).

Kahit na ang reactor plutonium na inilabas sa panahon ng ginastos na fuel reprocessing ay hindi armas-grade, posible pa ring gumawa ng bomba mula rito. Ang mundo ay puno na ng hiwalay na plutonium para sa paggawa ng bomba. Marami nito: sa mga naka-deploy na sistema ng armas, sa mga warhead na inilaan para sa pagtatanggal-tanggal, sa basura mula sa paglilinis ng mga nuclear weapons complex, sa mga bodega sa mga planta ng pagproseso.

Ang fissile, iyon ay, ang isotope na may grade na armas ay plutonium-239. Upang makagawa nito, bilang karagdagan sa pinayaman na uranium (gatong), hindi pinayaman, ang natural na uranium ("mga hilaw na materyales") ay inilagay sa isang reaktor ng militar sa anyo ng mga bloke ng metal na nakapaloob sa isang selyadong aluminyo na shell. Sa panahon ng reaksyon ng fission, lumilitaw ang isang malaking flux ng mga neutron sa core ng reactor at ang mga bloke ng uranium ay na-irradiated sa mga neutron na ito (kaya ang terminong "irradiated uranium" o irradiated nuclear fuel).

Kapag ang mga neutron ay nakuha, ang nuclei ng uranium atoms ay nagiging plutonium nuclei, kaya sa loob ng mga bloke, ang non-fissile uranium-238 ay unti-unting naging fissile (weapon-grade) plutonium-239. Sa panahon ng pagkakalantad sa reaktor (3-6 na buwan), ilang daang gramo ng uranium-238 ang na-convert mula sa bawat tonelada ng natural na uranium sa plutonium-239.

Ang pangunahing lugar ng aktibidad ni G. Winsor ay mga pampublikong lektura, kung saan naglakbay siya sa buong bansa, mga palabas sa radyo at kahit na paggawa ng pelikula ng maliliit na pelikula kung saan sinubukan niyang sabihin sa mga Amerikano ang tungkol sa pandaigdigang pagsasabwatan sa pandaigdigang industriya ng nukleyar.

Ang layunin ng pagsasabwatan ay upang takutin ang mga tao hangga't maaari sa radiation, upang ang isang maliit na grupo ng mga hindi kilalang indibidwal ay malayang makapagtapon ng pinakamahalagang mapagkukunan ng enerhiya sa mundo. At upang matiyak na ang mga salita ay hindi naiiba sa mga gawa, gumawa si G. Winsor ng isang nakamamanghang pelikula na sumasalamin sa kanyang panayam, na naitala noong 1986.

Bilang karagdagan sa mga naturang demonstrasyon, sa panahon ng pagtatayo ng kanyang bahay, si G. Winsor ay nagbuhos ng napakaraming radioactive na materyal sa kongkreto na kapag papalapit sa gusali, ang Geiger counter ay nasira dahil sa labis na karga. At sa kabila ng lahat ng ito, si Galen Winsor ay nabuhay sa katandaan sa mabuting kalusugan, na namatay sa edad na 82 dahil sa natural na mga sanhi para sa kanyang edad, na hindi nauugnay sa radiation.

“Bakit may pandaigdigang pagsasabwatan ng uranium? "tanong ni Galen Winsor. At sinagot niya ito:

Sa kaibuturan nito, ang pederal na batas sa pagkontrol ng materyal na nuklear ay tungkol sa pagpapanatili ng kapangyarihan at pagkontrol sa masa sa pamamagitan ng pag-aalis ng mga mapagkukunan ng enerhiya na sapat sa sarili. Malinaw, kung ang isang tao ay may maliit na mapagkukunan ng enerhiya na mura at mahusay, ang taong iyon ay magiging independyente, hindi nila kakailanganing kumonekta sa isang uri ng "electric grid". Ang grid ay hindi isang sistema ng paghahatid ng kuryente, ngunit isang control network na ginagamit ng aming mga pinuno upang panatilihin kaming nasa linya.

Nagbigay ng halimbawa si Galen Winsor sa simpleng nuclear waste, kung saan ang mga kiloton ay naipon sa mundo. Bukod dito, ang bawat tonelada ay nagkakahalaga ng 10 milyong dolyar ng US sa mga presyo noong 1986. Magagamit ang mga ito sa pag-recycle ng uranium fuel, ngunit ang mga mahalagang isotopes ay sadyang pinananatili sa ilalim ng lupa, sa gayon ay lumilikha ng napakataas na presyo para sa nuclear fuel sa pandaigdigang merkado.

Dito dapat nating idagdag ang planetary distribution ng pera para sa "disposal", "transportasyon" at "storage" ng mga nuclear materials, na madaling madala ng ordinaryong transportasyon at maiimbak sa mga ordinaryong gusali. Ngunit sa halip, ang gobyerno ay nag-drill ng basalt holes para sa kanila, sa proseso kung saan maraming pera ang sumingaw.

Gayunpaman, ang pinakamahalagang bagay ay hindi kahit na ang napakayamang uranium, ngunit ang lahat ng basurang nuklear na ito sa pamamagitan ng thermionic transformation noong kalagitnaan ng 1950s ay maaaring ma-convert sa medyo walang hanggan na portable na mapagkukunan ng libreng enerhiya, na ang isa ay magiging sapat para sa buong buhay. ng isang karaniwang pamilyang Amerikano. Ang ganitong mga mapagkukunan ay nagpapalakas sa network ng nabigasyon ng mga submarino ng US sa loob ng maraming taon, na magiging sapat para sa 50 taon ng pag-iilaw at pag-init sa bahay, mga washing machine, telebisyon at refrigerator. Ngunit pagkatapos ay magiging independyente ang mga tao mula sa mga kumpanya ng enerhiya, na hindi katanggap-tanggap para sa anumang pamahalaan.

Komento mula sa mga editor ng The Big The One: Ang kamangha-manghang mga eksperimento sa sarili ni G. Galen Winsor ay talagang kahanga-hanga, ngunit hindi maaaring hindi mapansin na ang radiation sickness bilang isang nosological unit ay umiiral pa rin, bagaman imposibleng matiyak kung ang uranium ang dahilan ba talaga nito? Gayunpaman, ang paksa ng pagsasabwatan sa nuclear energy mismo ay napaka-interesante, dahil may ilang mga teorya ng pagsasabwatan sa bagay na ito.

Sa partikular, maraming tao ang naniniwala na ang mga nuclear power plant na itinayo sa lahat ng dako ay hindi hihigit sa mga dummies. Sa totoo lang, sa loob ng power unit ay may ilang uri ng maliit na lihim na device na gumagawa ng elektrikal na enerhiya, ang bahagi nito ay ginagamit upang pakuluan ang "cooler" at paikutin ang mga pekeng "generators" at "turbine". Walang makapagpapatunay na ganito talaga ang mga bagay sa mga nuclear power plant, dahil kahit ang mga tauhan doon ay pumupunta lamang kung saan sila pinahihintulutan ayon sa admission rules, na nagdudulot ng mas maraming hinala sa mga conspiracy theorists, gayunpaman, posible na Si G. Galen Winsor ay nagbigay liwanag din sa sitwasyong ito.

Ang pangalawang kawili-wiling punto sa liwanag ng pagsasabwatan ng uranium ay ang kontrol ng estado sa naturang mapagkukunan tulad ng mercury, ang panganib na hindi lamang pinalaki, ngunit binubuo ng manipis na hangin. Maaaring inumin ang mercury at malawakang ginamit noong ika-19 na siglo upang gamutin ang mga sagabal sa bituka. Gayunpaman, ang libreng sirkulasyon ng metal na ito ay ipinagbabawal kahit sa Hilagang Korea at Honduras. Ang tanong ay lumitaw: bakit?

Hindi namin alam ang sagot sa tanong na ito. Ngunit kung ano ang alam namin at kung ano ang sinabi ni G. Galen Winsor na ganap na tama ay ang estado ay nangangailangan ng kumpletong kontrol sa kawan at ang mga pangunahing tool ng kontrol ay enerhiya at pagkain.

Noong huling bahagi ng 1940s at unang bahagi ng 1950s, isang grupo ng mga biologist ng Leningrad na nakaligtas sa pagkubkob ay nagsimulang lumikha ng isang espesyal na kultura ng lebadura na, tulad ng mga halaman, ay maaaring mag-synthesize ng mga carbohydrate at protina mula sa hangin kapag ang maliliit na bahagi ng liwanag at kuryente ay ibinibigay sa substrate. At kahit na ito ay halos isang pribadong proyekto, iyon ay, ang mga tao ay kumuha lamang ng mga kagamitan at reagents mula sa estado, walang mga pamumuhunan, matagumpay na nalutas ng mga biologist ang problema.

Ang mikroorganismo na nakuha nila ay gumawa ng halos libreng protina sa tonelada, ang pag-asam nito ay kamangha-manghang. Ito ay mainam na pagkain para sa mga manok at alagang hayop, na magiging posible upang punan ang nagugutom na bansa pagkatapos ng digmaan ng karne. At sa patuloy na pag-unlad, posibleng makakuha ng mas advanced na mga produkto, upang ihiwalay ang mga kinakailangang asukal, lipid at amino acid, na lumilikha ng halos libreng mga briquette ng pagkain para sa mga tao.

Ang mga nasisiyahang siyentipiko ay tumakbo kasama ang mga resulta upang mag-ulat sa Politburo, na iniisip na ngayon ay direktang bibigyan sila ng Lenin Prize at papayagang magtayo ng mga pabrika para sa bansa. Pero... dahil sa inisyatiba, nagkalat ang laboratoryo at nabaon ang paksa. Ang tanong ay muling lumitaw: bakit?

Ang sagot dito ay pareho sa tanong kung bakit sa malaking USSR, na sumasakop sa 1/6 ng landmass, ang mga tao ay binigyan ng mga land plot na 10 ektarya (6 sa timog na rehiyon). Ang lupa ay pinagmumulan ng pagkain, at ang pagkain ang batayan ng kalayaan, na hindi katanggap-tanggap para sa "kawan".

Kaya, kahit na hindi natin mapabulaanan o makumpirma ang anumang bagay tungkol sa nutritional value ng enriched uranium, alam natin ang isang bagay na sigurado: walang mga portable na mapagkukunan ng murang enerhiya sa mundo sa loob ng mahabang panahon, hindi, at, malamang, doon. ay hindi magiging para sa isang napakatagal na panahon. At ang pinaka nakakagulat: lahat ng gobyerno ng lahat ng bansa ay sabay-sabay sa isyung ito, na para bang may ibang gobyerno na kumokontrol sa lahat ng gobyernong ito.

Ang ikadalawampu siglo ay nagbigay ng napakaraming pagtuklas sa Sangkatauhan! Para sa marami sa kanila, ang layunin ay gawing mas madali ang buhay para sa pinakamataas na nilalang sa planetang Earth, ngunit ang katotohanan, gaya ng dati, ay mapanlinlang at ang pagiging makasarili ng tao kung minsan ay lumalampas sa mga simpleng konsepto ng mabuti at masama. Hindi pinahihintulutan ng egoism ang pakiramdam ng higit na kahusayan at kapangyarihan sa mundo na makatulog, at ang pinakadakilang mga pagtuklas ay humahantong sa landas ng pagkawasak. Ang unang yugto ng pagtuklas ng fission ng pinaka-mapanirang sangkap sa Earth ay ang mabilis na pag-unlad ng industriya, na nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya - at ang enerhiya na ito ay natagpuan! Natuklasan ng mga Aleman na siyentipiko na sina Otto Hahn at Fritz Strassmann ang isang kamangha-manghang kababalaghan: ang fission ng isang uranium nucleus (U) kapag binomba ng mga neutron (n), habang sa proseso ng fission isang malaking halaga ng enerhiya ang inilabas sa bawat atom ng sangkap (mga 202.5 MeV). = 3.24 * 10 -11 J), pati na rin ang isa pang 2-3 neutron na nakipag-ugnayan sa kalapit na nuclei. Ngunit hindi posible na gumamit ng naturang gasolina - ang reaksyon sa sample ng uranium, para sa hindi kilalang mga kadahilanan, ay mabilis na namatay. Nang maglaon ay natagpuan na ang kurso ng reaksyon ay negatibong naapektuhan ng isa sa mga isotopes, katulad ng uranium 238, na, kapag sumisipsip ng isang neutron (n), ay hindi naglalabas ng mga bagong neutron sa panahon ng proseso ng fission. Gayunpaman uranium isotope 235 may kakayahang magparami.
Ang isang malaking pagtuklas ay ang proseso ng kusang fission ng uranium 235 nucleus Sa 1 gramo ng metal bawat oras, mga 20 kusang fission ang nangyayari, ngunit ang isang chain reaction ay hindi nangyayari, bakit? Ang sagot sa tanong na ito ay medyo banal - ang mga neutron ay nawawala sa isang medyo maliit na dami ng bagay at lumabas sa metal nang walang pakikipag-ugnayan. Sa pamamagitan ng mga kalkulasyon, natukoy ang pinakamababang masa ng uranium 235 sample, na humigit-kumulang 48 kilo. Sa tulad ng isang sample - isang bola na may diameter na 25 cm - ang reaksyon ay hindi dapat mamatay. Ngunit paano ihiwalay ang uranium 235 isotope? Subukan nating sagutin ang tanong na ito.
Ang natural na uranium ay isang kulay-pilak na metal, madaling makina, na may punto ng pagkatunaw na 1130 degrees Celsius. Ang uranium ay mahusay na nag-oxidize sa hangin at nag-aapoy sa atmospera sa temperatura na 100 degrees Celsius, ay lubhang nakakalason, at ito ay pinagmumulan ng matapang na alpha at beta radiation. Ang natural na uranium ay binubuo ng ilang isotopes:
Uranium 235 - 0,7184%;
Uranium 238 - 99.2760%;
Uranium 234 - 0.0056%.
Tanging ang isotope na may mass number 235 ay angkop para sa pang-industriya na paggamit; Hindi napakadali na ihiwalay ang kinakailangang isotope: ang pangunahing paraan upang makakuha ng enriched uranium 235 ay ang pagbomba ng uranium fluoride sa pamamagitan ng isang sistema ng mga centrifuges, kung saan ang mas mabibigat na isotope ay naninirahan sa mga dingding, at ang 235 ay dumadaan. Sa ganitong paraan, maaaring makamit ang pagpapayaman ng hanggang 99%.
Pangunahing ginagamit ang pang-industriyang uranium 235 bilang panggatong para sa mga planta ng kuryente, ngunit ang metal ay orihinal na ginamit para sa mga layuning militar bilang ang pinakamalakas na paputok sa Earth. Ang mga kahihinatnan ng paggamit ng militar ng uranium 235 ay gumawa ng isang malaking kontribusyon na tiyak sa mapayapang pag-unlad ng enerhiya ng atomic nucleus. Ang enerhiya na inilabas ng 1 gramo ng uranium ay maihahambing sa pagsunog ng 2.5 toneladang langis. Ang pakinabang ay halata - ang paggamit ng metal bilang gasolina ay ginagawang posible upang mabawasan ang pagkuha ng mga mineral at lumipat sa antas ng "malinis na enerhiya", sa kondisyon na ang maaasahang mga sistemang pang-emergency para sa operasyon ng reaktor ay dinisenyo at ang reaktor mismo ay may mataas na kalidad. Ang isang reactor ay ang pangunahing bahagi ng isang nuclear power plant (nuclear power plant), kung saan ang proseso ng fission ng matter nuclei at ang paglipat ng enerhiya sa coolant ay direktang nagaganap. Ang coolant ay naglilipat ng enerhiya sa turbine, na, naman, ay bumubuo ng elektrikal na enerhiya. Ang coolant ay maaaring iba't ibang mga sangkap na may mataas na kapasidad ng init: tubig, inert gas, likidong alkali metal.
Sa kasalukuyan, ang enerhiya ng uranium 235 ay ginagamit upang makabuo ng elektrikal na enerhiya, ngunit ang mga reserba ng metal sa Earth ay limitado at, ayon sa mga siyentipiko, sila ay tatagal lamang ng 50 taon ng masinsinang paggamit. At ito ay sa aming mga interes upang i-save ang mga de-koryenteng enerhiya, na kung saan ay napakahirap para sa amin upang makakuha ng mula sa Kalikasan!

Tulad ng madalas sa kasamaang palad, ang mga kapaki-pakinabang na imbensyon ay kadalasang ginagamit para sa masamang layunin. Nalalapat din ito sa paggamit ng fission chain reaction. Ang paglaban sa paglaganap ng mga sandatang atomiko ay nagpapatuloy sa iba't ibang antas ng tagumpay. Ang pinakamalaking panganib ay dulot ng pagkakaroon ng mga sandatang atomiko ng mga awtoritaryan na rehimen at, lalo na, ng mga terorista. Tingnan natin ang iba't ibang uri ng atomic bomb at ang mga panganib na nauugnay sa posibilidad ng pagkalat ng kanilang mga teknolohiya sa produksyon.

Bomba ng Uranium-235

Maaaring gumawa ng atomic bomb mula sa U-235, Pu-239 at U-233. Sa mga ito, ang U-235 lamang ang umiiral sa kalikasan. Ang Pu-239 at U-233 ay ginawa sa pamamagitan ng pagbomba sa iba pang isotopes na may mga neutron.
Ang pinakamadaling paraan upang makagawa ng atomic bomb ay mula sa uranium. Hindi mo kailangan ng reactor para dito. Halimbawa, para dito kailangan mong magkaroon ng kinakailangang halaga ng natural na uranium at gas centrifuges. Ang uranium ay na-convert sa isang gas na estado - uranium hexafluoride UF 6, na ipinapasa sa mga centrifuges. Ang antas ng paghihiwalay ay tinutukoy ng bilang ng mga indibidwal na centrifuges na binuo sa isang kaskad. Isang "kaunting" pasensya at mayroon kang armas-grade uranium (>90% 235 U). Upang makalikha ng uranium bomb na walang plutonium, humigit-kumulang 15-20 kg ng armas-grade uranium ang kailangan.
Gayunpaman, kahit na ang proseso ng uranium enrichment ay kilala sa prinsipyo, upang makakuha ng sapat na dami ng mataas na enriched uranium, hilaw na materyales, kasanayan, imprastraktura at malaking halaga ng enerhiya ay kinakailangan. Kaya't kahit na ang mga terorista ay nakakakuha ng mataas na pinayaman na uranium ay lubos na hindi malamang. Malamang, susubukan lang nilang nakawin ito. Kaya, dapat na mahigpit na subaybayan ng mga bansang may reserbang uranium sa antas ng armas ang kanilang mga pasilidad sa imbakan. Ang paggawa ng armas-grade uranium ay magagawa lamang para sa mga bansang may sapat na binuong teknolohikal na base.
Bilang karagdagan, ang isang bomba ay dapat gawin mula sa enriched uranium. Ang pinaka primitive atomic bomb − tinatawag na"cannon" type na bomba.

"Cannon" type na bomba
Ang "cannon" type bomb ay simple sa disenyo. Sa loob nito, ang isang "piraso" ng U-235 ay pinaputok na may katumbas na singil sa isa pang "piraso", na lumilikha ng isang kritikal na masa Ang napakayaman na uranium sa ganitong uri ng bomba ay na-fission. Ang bombang ito ay ibinagsak sa Hiroshima. Ito ay masyadong malaki para sa isang rocket, ngunit maaaring maihatid, halimbawa, sa pamamagitan ng eroplano.

Bomba ng Plutonium-239

Ang plutonium ay isang byproduct ng lahat ng mga reactor. Gayunpaman, upang magamit bilang isang materyal na fissile, dapat itong linisin ng kemikal mula sa mga nalalabi sa mataas na antas ng basura. Ito ay isang mahal at mapanganib na proseso na nangangailangan ng espesyal na kaalaman at kagamitan.

Ang plutonium ay nabuo sa isang nuclear reactor kapag ang U-238 ay binomba ng mga thermal neutron

Ang Pu-239 ay ginagamit upang makabuo ng mga sandatang nuklear. Ang fission at scattering cross section, pati na rin ang bilang ng mga neutron sa panahon ng fission, ay mas malaki para sa Pu-239 kaysa sa U-235 at, nang naaayon, ay may mas mababang kritikal na masa, i.e. Upang ipatupad ang isang self-sustaining fission reaction, ang plutonium ay nangangailangan ng mas mababa sa uranium. Ang isang plutonium atomic bomb ay karaniwang nangangailangan ng 3-5 kg ​​ng Pu-239.
Dahil sa medyo maikling kalahating buhay nito (kumpara sa U-235), kapansin-pansing umiinit ang Pu-239 dahil sa radiation na ibinubuga nito. Ang paglabas ng init ng Pu-239 ay 1.92 W/kg. Kaya, ang isang well-insulated na piraso ng plutonium ay umiinit mula sa temperatura ng silid hanggang 100 o sa loob ng dalawang oras. Ito ay natural na lumilikha ng mga paghihirap kapag nagdidisenyo ng isang bomba. Ang mga pisikal na katangian ng plutonium ay tulad na ang isang bomba na uri ng baril ay hindi maaaring pagsamahin nang mabilis ang dalawang piraso ng plutonium upang makabuo ng isang kritikal na masa. Para sa plutonium, isang mas kumplikadong pamamaraan ang dapat gamitin.

Bomba ng pagsabog
Sa gitna ng isang implosion-type na bomba ay plutonium, mataas na enriched uranium, o isang halo ng pareho. Ang isang pagsabog na nakadirekta papasok sa core ng plutonium ay naisasakatuparan gamit ang isang sistema ng mga espesyal na lente na sabay-sabay na sunog. Ang plutonium ay pinipiga nang malakas at pantay. Nagiging kritikal ang masa. Gayunpaman, ang simpleng pag-compress ng plutonium sa isang kritikal na masa ay hindi ginagarantiyahan ang pagsisimula ng isang chain reaction. Nangangailangan ito ng mga neutron mula sa isang mapagkukunan ng neutron, na matatagpuan sa gitna ng aparato at sabay-sabay na nag-iilaw sa plutonium na may compression.
Ang plutonium na nakuha mula sa irradiated fuel at ginamit muli sa reactor ay nagiging mas at mas angkop para sa paggawa ng mga armas dahil sa pagtaas sa proporsyon ng Pu-238, Pu-240 at Pu-242.
Ang pangunahing nakakapinsalang karumihan para sa mga armas-grade plutonium ay Pu-240 dahil sa mataas na rate ng spontaneous fission nito. Ito ay 30,000 beses na mas malaki kaysa sa Pu-239. 1% Pu-240 lamang sa pinaghalong gumagawa ng napakaraming neutron na posible ang pagsabog sa isang implosion system. Ang pagkakaroon ng huli sa malalaking proporsyon ay makabuluhang kumplikado ang gawain ng pagdidisenyo ng isang maaasahang warhead na may tinukoy na mga katangian (rated na kapangyarihan, kaligtasan sa pangmatagalang imbakan, atbp.)
Ang plutonium na may antas ng armas ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakataas (higit sa 90%) na nilalaman ng fissile 239 Pu isotope at isang mababang nilalaman ng 240 Pu isotope (hanggang ~5%).
"Civilian" plutonium, na inilabas sa panahon ng pagproseso (reprocessing) ng ginastos na gasolina mula sa mga nuclear reactor ng mga nuclear power plant at nailalarawan sa pamamagitan ng isang average na isotope content ratio na 239 (60%) at 240 (40%). Ang paggamit ng "sibilyan" na plutonium para sa paggawa ng mga nukleyar na warhead ay posible.

Bomba ng Uranium-233

Sa mga bansa kung saan kakaunti ang uranium ngunit maraming thorium (halimbawa, India), interesadong makuha ang fissile isotope U-233 gamit ang isang chain of reactions:

Bilang isang paputok na materyal, ang 233 U ay halos kasing epektibo ng 239 Pu. Ang nagpapalubha sa sitwasyon sa paggamit ng militar ng 233 U ay ang 232 U na karumihan, ang mga produktong anak na kung saan ay malakas na pinagmumulan ng gamma, na nagpapalubha sa pagtatrabaho dito.
Ang 232 U ay nabuo bilang resulta ng reaksyon.