Снаряды с обедненным ураном имеют продолженное воздействие, если такие бомбы бросить на территорию Украины, они будут иметь продолженное воздействие 4-5 млрд лет, таков период его распада, это значит, что обедненный уран, который будет применен на Украине.
Химический элемент уран: интересные факты
Танковые снаряды с урановым сердечником стоят на вооружении некоторых стран. В числе прочих, их применяет и Великобритания для своих Challenger, 28 танков которой в мае были доставлены на Украину. И как на применение оружия с ядерным компонентом ответит Россия Последствия применения обедненного урана Металл повышает число онкологических и редких заболеваний как среди жителей пострадавших поселений, так и среди военнослужащих. Известен так называемый «балканский синдром», когда люди, находившиеся в зоне поражения изотопом, чаще других заболевали лейкемией. Офицер югославской армии показывает место, где военные обнаружили стреляные пули с обедненным ураном в деревне Релина, примерно в 7 км от южного сербского города Прешево, 7 января 2001 года Фото: REUTERS Еще в 1999 году российские и югославские ученые подготовили доклады о возможных тяжелых последствиях применения снарядов, содержащих уран, а в директивах НАТО прямым текстом рекомендовалось «держаться подальше от танков, транспортных средств и зданий, поврежденных обычными или крылатыми ракетами с обедненным ураном». Считалось, что специалисты, занимающиеся исследованием разрушенных и поврежденных бронемашин, должны обязательно надевать «защитные маски и перчатки, чтобы урановая пыль не попала в организм». Применение на Украине снарядов с обедненным ураном угрожает загрязнением, которое может распространиться на большие территории из-за ветров и течений, способных вынести радиацию даже в Черное море, пояснил РИА Новости завкафедрой экспериментальной физики Крымского федерального университета им. Вернадского Сергей Полулях. А вокруг страны появятся залежи урановых сердечников с высокой степенью токсичности, будут заражены посевные площади. Главный маршрут поставок проходил через Польшу Судьба урановых боеприпасов, поставленных на Украину 11 мая Министерство обороны Великобритании подтвердило, что Украина получила 28 обещанных танков Challenger 2, а также до трех тысяч боеприпасов к ним, в том числе радиоактивных.
Самый простой и распространенный способ разделения изотопов — это газовая диффузия. Технология подразумевает помещение газообразного соединения урана в центрифугу, где инерция заставляет тяжелые молекулы концентрироваться у стенки центрифуги. Известно, что 235-й изотоп немного легче 238-го из-за разницы в количестве нейтронов в ядре, поэтому во время работы центрифуги он остается в середине, а более тяжелые липнут к стенкам. Газовые центрифуги для обогащения урана Где добывается больше всего урана? Уран можно найти практически в любой точке земного шара, но лидерами по его добыче являются Австралия, Канада и Казахстан. В некоторые годы в список самых крупных производителей урана попадают Китай и некоторые африканские страны. Безусловным лидером по запасам урана в мире уже много лет является Австралия. В этом нет ничего удивительного, потому что на территории Австралии имеется целых 19 месторождений урана. Среди них есть шахта Олимпик Дам, где ежегодно добывается до 3 000 тонн сырья для ядерного топлива. Австралийская шахта Олимпик Дам Как можно понять, Россия редко оказывается лидером в добыче урана. Но не все так плохо — страна занимает первое место по производству обогащенного урана, что является еще более сложной задачей, чем добыча. В России больше всего урана добывается в Краснокаменске Читайте также: Что делать во время ядерного взрыва? Сколько стоит уран? Сырьем для изготовления ядерного топлива является закись-окись урана. Урановый рынок находился в не лучшем состоянии после ужасной аварии на японской атомной электростанции «Фукусима-1» в 2011 году. Но в 2020 году ситуация стала улучшаться и стоимость урана значительно возросла.
Дело тут в следующем. Обедненным ураном называют отходы, полученные при обогащении урановой руды. А гексафторид урана, составляющий основную массу руды, отделяют. Он содержит уран-238, имеющий низкую радиоактивность: период полураспада у него 4,5 миллиарда лет. С точки зрения физики уран-238 достаточно безвреден, чтобы хранить его в цистернах на открытом воздухе. Так и поступают на урановых обогатительных фабриках. Лучевой болезни, как в случае с советскими атомными батарейками , обедненный уран не вызывает. Его используют даже для утяжеления килей яхт и изготовления грузиков в гироскопах. Но у урана-238 есть два ценных с точки зрения оружейной промышленности свойства.
В частности, значительная часть теплового потока — это остаточное явление от процесса формирования Земли. Самая популярная модель - "валовая силикатная Земля" bulk silicate Earth, сокращенно BSE - предполагает, что радиоактивные материалы , такие как уран и торий , содержатся в силикатной части Земли и отсутствуют в железной части. Согласно ей, объем радиоактивного вещества может быть измерен путем изучения магматических пород, излитых на поверхность планеты, а также состава некоторых метеоритов. Работая с этой моделью, ученые пришли к мнению, что радиоактивность дает порядка 20 ТВт тепловой энергии : 8 ТВт от распада урана-238, еще 8 от тория-232 и последние 4 тераватта от калия-40. В процессе распада происходит также выброс антинейтрино, которые проходят сквозь Землю и могут быть обнаружены детекторами.
Можно ли увидеть, как распадается атом урана?
Ощущение того, что ты, маленький человек, управляешь такой большой энергией, понимаешь, как это работает, можешь контролировать процессы — очень вдохновляет, — рассказала Алина. Свое будущее она связывает только с атомной энергетикой. На случай нештатных ситуаций у персонала разработаны необходимые инструкции. Например, при пожаре необходимо остановить работу реактора, объявить об эвакуации, предупредить охрану.
Пожарным, когда они приедут на место, начальник смены должен доложить, что оборудование обесточено, и дать информацию о радиационном фоне в предполагаемом месте возгорания. Нештатные ситуации на исследовательском реакторе отрабатывают во время учений. Спасительная радиация У исследовательского реактора Томского политеха несколько направлений работы — ядерная медицина, изотопное конструирование, нейтрон-активационный анализ, а также радиационные и ресурсные испытания приборов.
Обо всем по порядку. С помощью реактора политехнический университет разрабатывает и производит радиофармпрепараты — лекарственные средства, содержащие радиоизотопы. Их применяют при диагностике и лечении онкологических заболеваний.
При диагностике радиоактивная метка «прикрепляется» к реагенту и накапливается в определенном органе. Далее по количественному накоплению, скорости накопления и выведения выявляют работоспособность органа. Так, на базе реактора ученые получают диагностический изотоп технеций-99м.
Это один из самых популярных радиоактивных изотопов в медицинской диагностике. Для получения технеция специалисты облучают оксид молибдена. После этого радиоактивный порошок растворяется в колоннах, где формируется водная фаза радиоактивного препарата молибден.
В течение 66 часов он распадается на технеций. В дальнейшем технеций растворяют в физрастворе. Готовый препарат фасуют по флаконам и отвозят в медучреждения.
А несколько лет назад ТПУ начал выпуск «чистых» изотопов лютеция лютеций-177 для лечения рака. Преимущество лютеция-177 в том, что лечит он локально — убивает только патологические участки в организме, то есть раковые клетки. Также разработаны оригинальные технологии получения иридия-192, вольфрама-188, рения-188, итрия-90.
Лаборатория включает в себя комплекс ядерного легирования кремния. Сам по себе кремний является диэлектриком.
После катастрофы в течение 16 лет в странах Европы и Северной Америки не построили ни одной атомной электростанции, в России было заморожено строительство 10 АЭС.
Авария на Чернобыльской АЭС во многих источниках позиционируется как первая в истории человечества авария на атомной электростанции. Однако это не так. Были и другие опасные инциденты.
Чернобыль — это первая катастрофа, которую не удалось скрыть, потому что радиоактивное облако накрыло не только часть территории Украины, России и Белоруссии, но и ряд европейских стран, вплоть до Италии». Взрыв на энергоблоке произошел ночью 26 апреля 1986 года. Специалисты, изучающие аварию выявили несколько причин, совокупность которых и привела к катастрофе: технические недоработки реактора, ошибки персонала, халатность заместителя руководителя главного инженера ЧАЭС Анатолия Дятлова, который отказывался верить в то, что взорвался реактор, так как на тот момент считалось, что это теоретически невозможно.
Радиоактивные вещества были выброшены как в сам момент взрыва, так и в течение длительного времени после. Это объясняется тем, что после взрыва активная зона реактора была открыла, горел графит и радиоктивные вещества продолжали выделяться в атмосферу. В докладе, подготовленном советскими специалистами для Международного агентства по атомной энергии выделялось четыре стадии выбросов: На первой в атмосферу произошел выброс диспергированного топлива из реактора.
Состав радионуклидов соответствовал составу в облученном топливе и включал в себя изотопы урана, плутония, иода-131, цезия-134, цезия-137, стронция-90, теллура; Вторая стадия длилась с 26 апреля по 2 мая 1986 года. Мощность выбросов уменьшалась благодаря работе ликвидаторов, которые тушили графит. Состав радионуклидов оставался таким же.
За пределы реактора выбрасывалось мелкодиспергированное топливо. На третьей стадии увеличилась мощность выбросов продуктов деления. В начале выносился преимущественно йод, затем состав опять приблизился к составу облученного топлива.
На четвертой стадии — после 6 мая — количество выбросов начало резко сокращаться из-за действий ликвидаторов и ряда химических процессов на месте аварии. Как отмечается в докладе, 6 мая объем выбросов был в 80 раз меньше, чем 5 мая, и в 120 раз меньше, чем 26 апреля. Однако сравнивать две этих трагедии не совсем корректно.
В Хирасиме порядка 700 грамм урана стали источником излучения, тогда как в Чернобыле АЭС была рассчитана на 180 тонн радиоактивного топлива, а непосредственно реакция затронула по некоторым данным 2 тонны урана. Состав излучения на ЧАЭС Уран У урана есть несколько радиоактивных изотопов — уран-238 период полураспада -4,4 млрд лет и уран — 235 полураспад — 0,7 млрд лет. Ядовит, в человеке при длительном контакте способен вызывать различные заболевания, в особенности почек и печени.
Радиоактивен, однако из-за очень долгого периода полураспада, его радиоактивность не так сильна. В частности, альфа-излучения урана-235 не способно преодолеть ороговевшую человеческую кожу. Плутоний Плутоний-238 и Плутоний-239 — радиоактивные элементы, по степени своей опасности превосходящие уран.
Биологический период полувыведения из костей — 100 лет, из печени — 40 лет. Максимальным безопасным количеством плутония, попавшего в организм человека, считается 0,0075г. При этом плутоний представляет серьезную опасность, только если источник попал внутрь организма — с пищей или водой.
Альфа-излучение плутония достаточно слабое и не способно поразить человека.
Основная реакция, делающая топливо радиоактивным, одна - это деление. В работающем реакторе происходит огромное количество делений в секунду, при этом появляется два новых ядра с различной массой и свойствами. Причем заранее определить, что именно получится - невозможно. Единственное что мы знаем - это вероятность появления осколка с той или иной массой. Есть даже красивый график, показывающий эту вероятность. Называется он "двугорбая кривая зависимости выхода продуктов деления от массового числа". Приведу его тут: По оси Х у нас возможная масса получившегося осколка, по оси Y - вероятность его появления, в процентах. Кроме реакции деления есть еще много других реакций, которые в меньшей мере, но тоже способствуют образованию новых ядер в топливе.
Как пример одной из них - реакция образования плутония-239 из урана-238. Ядро урана-238 захватывает нейтрон, превращается в нептуний-239, а затем, путём испускания электрона, превращается в плутоний-239.
Французский физик Анри Беккерель открыл радиоактивные свойства урана и радиоактивность как таковую в 1896 году. Он оставил уранилсульфат калия, разновидность соли, на фотографической пластинке в ящике и заметил, что уран оставил на ней такие же следы, какие могло оставить солнце. Это означало, что от урана исходит излучение. Преображения урана подтвердили некоторые утверждения алхимиков Уран распадается и превращается в некоторые другие элементы, такие как радий, радон, полоний.
Всего таких превращений у него может быть 14. Все они радиоактивны. Последнее превращение урана делает его свинцом. До того, как Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди открыли это его свойство, превращение одного элемента в другой упоминалось только в книгах алхимиков. Уран чрезвычайно нестабилен Атом урана настолько перегружен, что при малейшей возможности начинает отрывать куски от себя, как обезумевший человек делает это со своими одеждой и волосами.
Опасный или важный энергетический ресурс? Четыре важных вопроса про обогащение урана
В рамках этих определений "обеднённый уран" мог являться только "хвостом" процесса разделения изотопов урана на обогатительном производстве. В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. Когда атом урана-238 распадается, из него вылетает альфа-частица. При этом наблюдается то же самое, что при выстреле пушки — отдача. Родившийся атом урана-234 создает, по терминологии ученых, область разупорядочения, кристаллическая решетка здесь разрушается.
Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется?
Как и все другие актиниды, уран радиоактивен — он постепенно распадается, выделяя при этом энергию. Другие продукты распада урана высокорадиоактивны, но как раз поэтому ценны. 6. цепной распад Урана. Ц е п н о й р а с п а д на б ы с т р ы х н е й т р о н а х. Вылет более чем одного нейтрона при поглощении ураном одного нейтрона в принципе делает возможным осуществление ядерной цепной реак-ции с разветвляющимися цепями. Новости энгельса-покровска, губернии. Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций. "Исследования, затрагивающие воздействие обеднённого урана на ветеранов войны в Ираке, не обнаружили каких-либо проблем со здоровьем у оных.
ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
"Одно из крупнейших месторождений урана в мире перешло под контроль "Росатома", "Путин стал хозяином казахстанского урана", "сделка с Россией привела к конфликту между руководством "Казатомпрома" и властями, в результате которого несогласный. Конкретная деформация произошла из-за бомбежек обедненным ураном, которые были недалеко от Буяноваца и на границе с Косовым", – рассказал Миодрак Милкович, директор ветеринарной поликлиники города Буяновац. Например, уран-238, распадаясь, сначала превращается в торий-234, который, в свою очередь, также распадается. Конечными (стабильными) нуклидами для естественных цепочек распада урана являются изотопы свинца.
Уровень активности и длительность периода полураспада
В первом случае получается элемент таблицы Менделеева, отстоящий на две клетки назад, во втором — на одну клетку вперед. Однако ядро урана помимо излучения альфа- и бета-частиц способно делиться — распадаться на ядра двух элементов середины таблицы Менделеева, например бария и криптона, что и делает, получив новый нейтрон. Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш «Успехи физических наук», 1968, 96, 4. После открытия бериллиевых лучей — нейтронов — Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, — он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов.
При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся. Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии.
Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом. Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города — он на лыжах, тетя пешком, — они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра подробнее о Лизе Мейтнер см. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше».
В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов. К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора. Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева. Фото: ОАО Росатом, www.
Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет , работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один — связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232.
При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, — в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233. Второй механизм — беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп — уран-235 а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233 : поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, — 0,025 эВ, такое ядро разделится.
И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части. Попутно вылетает несколько в среднем 2,75 новых нейтронов. Если они попадут в ядра того же урана, то вызовут размножение нейтронов в геометрической прогрессии — пойдет цепная реакция, что приведет к взрыву из-за быстрого выделения огромного количества тепла.
Ни уран-238, ни торий-232 так работать не могут: ведь при делении вылетают нейтроны со средней энергией 1—3 МэВ, то есть при наличии энергетического порога в 1 МэВ значительная часть нейтронов заведомо не сможет вызвать реакцию, и размножения не будет. А значит, про эти изотопы следует забыть и придется замедлять нейтроны до тепловой энергии, чтобы они максимально эффективно взаимодействовали с ядрами урана-235. А действуя замедлителем, можно поддерживать размножение нейтронов на постоянном уровне и взрыва не допустить — управлять цепной реакцией. Расчет, проведенный Я. Зельдовичем и Ю.
Харитоном в том же судьбоносном 1939 году, показал, что для этого нужно применить замедлитель нейтронов в виде тяжелой воды или графита и обогатить ураном-235 природный уран по меньшей мере в 1,83 раза. Смоленская АЭС. В 1940 году Г. Флеров и К. Петржак обнаружили, что деление урана может происходить спонтанно, без всякого внешнего воздействия, правда, период полураспада гораздо больше, чем при обычном альфа-распаде.
Поскольку при таком делении тоже получаются нейтроны, если не дать им улететь из зоны реакции, они-то и послужат инициаторами цепной реакции. Именно это явление используют при создании атомных реакторов. Зачем нужна атомная энергетика? Зельдович и Харитон были в числе первых, кто посчитал экономический эффект атомной энергетики «Успехи физических наук», 1940, 23, 4. В настоящий момент еще нельзя сделать окончательных заключений о возможности или невозможности осуществления в уране ядерной реакции деления с бесконечно разветвляющимися цепями.
Если такая реакция осуществима, то автоматически осуществляется регулировка скорости реакции, обеспечивающая спокойное ее протекание, несмотря на огромное количество находящейся в распоряжении экспериментатора энергии. Это обстоятельство исключительно благоприятно для энергетического использования реакции. Приведем поэтому — хотя это и является делением шкуры неубитого медведя — некоторые числа, характеризующие возможности энергетического использования урана. В случае медленных нейтронов стоимость "урановой" калории если исходить из вышеприведенных цифр будет, принимая во внимание, что распространенность изотопа U235 равна 0,007, уже лишь в 30 раз дешевле "угольной" калории при прочих равных условиях». Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную — задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов.
Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году.
Соответственно, снижается и цена. Хомячки с лопатами уже не нужны. А значит метод можно применять и в тяжелых климатических условиях. Радон и пыль нас перестают беспокоить.
Выкачиваемый раствор также содержит по минимуму лишних компонентов, что значительно упрощает вопрос радиоактивного загрязнения. Влияние на окружающую среду Печальный пример. Суть в том, что в отходах добычи встречается много сульфидов, которые при наличии воды и кислорода дают нам серную кислоту. В случае заброшенных подземных шахт, изменение водных потоков делает этот процесс неизбежным. Более того, среди сульфидов встречаются и токсичные металлы медь, алюминий, мышьяк, ртуть.
При попадании всей этой радости в речку, пить и жить в ней уже не рекомендуется. Грусть вторая. После выделения из руды урана у нас остается куча ненужного мусора в твердой и жидкой форме. Он включает в себя как не добываемые нами радиоактивные элементы торий, радий , так и недособранный уран. Если все это просто свалить в кучу, то, как мы уже знаем, гамма-излучение и постоянно выделяющийся радон который, вообще говоря, образуется из радия могут нанести серьезный вред окружающей среде.
Грусть третья, касается метода подземного выщелачивания. Пользуясь этим методом мы почти не получаем мусора, и не загрязняем воздух. Но процесс неизбежно вызывает загрязнение подземных вод.
Энрико Ферми проводил облучение урана нейтронами , преследуя цель получить таким образом трансурановые элементы. Но в 1939 г. Ган и Ф. Штрассман смогли показать, что при поглощении нейтрона ядром урана происходит вынужденная реакция деления. Как правило, ядро делится на два осколка, при этом высвобождается 2-3 нейтрона см. Кривая зависимости относительного выхода изотопов, образующихся при облучении урана-235 медленными нейтронами, от массового числа — симметрична и по форме напоминает букву «M». Два выраженных максимума этой кривой соответствуют массовым числам 95 и 134, а минимум приходится на диапазон массовых чисел от 110 до 125.
Это прозрачная герметичная емкость, заполненная насыщенными парами спирта. Быстрые заряженные частицы, вылетающие при распаде ядер, ионизируют молекулы пара вдоль своего пути. А ионы становятся центрами конденсации капель, которые хорошо видны при правильном освещении на фото.
Эффект просушки: что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле
Они вступают в реакцию с другими атомами урана, в результате чего нейтронов становится больше. ERID: 2VtzqugvU83 Скопировано О рекламодателе Пожаловаться. Распад килограмма урана-235, самого распространенного топлива в энергетических реакторах, в среднем приносит 83 тераджоуля энергии. Это во впечатляющие полтора миллиона раз больше, чем можно. Новость про то, что Великобритания намерена передать Украине боеприпасы с обедненным ураном, всколыхнула умы общественности и политиков. В 1896 году, исследуя уран, французский учёный Антуан Анри Беккерель случайно открыл радиоактивный распад. Новости Новости.
Распад урана и тория генерирует половину тепла Земли
Иными словами, там работал настоящий ядерный реактор, только не рукотворный, а природный! В частности, при изучении продуктов деления одного из таких реакторов было установлено, что он действовал в течение нескольких сотен тысяч лет в импульсном режиме — с рабочим циклом в полчаса и перерывом 2,5 часа, — выжигая уран-235. Почему вообще так важна роль урана-235? Дело в том, что именно этот изотоп охотно делится под воздействием медленных нейтронов в отличие от преобладающего изотопа — урана-238, который может делиться только быстрыми нейтронами а быстрые — в среде замедляются, и цепная реакция гаснет, не успев начаться. Таким образом, за миллиарды лет до появления человека природа уже освоила технологию, над реализацией которой в середине ХХ в. Период полураспада урана-238 — 4,5 млрд лет, урана-235 — около 700 млн лет. Из-за разной скорости естественного распада соотношение изотопов в природе изменяется со временем: доля более легкого урана-235 неуклонно уменьшается. Например, уран-238, распадаясь, сначала превращается в торий-234, который, в свою очередь, также распадается. Конечными стабильными нуклидами для естественных цепочек распада урана являются изотопы свинца. Суммарное количество энергии, выделяющейся во всей цепочке реакций, около 50 МэВ. Суть цепной ядерной реакции деления заключается в том, что ядро радиоактивного элемента, например урана-235, захватывая нейтрон, становится неустойчивым и распадается преимущественно с образованием двух крупных осколков и — самое важное!
Эти нейтроны могут инициировать деление уже нескольких ядер — возникает цепная реакция. Если потери нейтронов в такой разветвленной цепи реакций будут меньше, чем число вновь образовавшихся, то выделение энергии будет нарастать лавинообразно. В одном акте деления урана высвобождается энергии в 4 раза больше, чем при естественном распаде, причем скорость энерговыделения очень велика. Самые известные примеры процессов такого типа — реакции в атомной бомбе и реакторах АЭС Сама идея атомного реактора в земных недрах возникла примерно в это же время — и почти за двадцать лет до открытия феномена Окло! В 1953 г. Везерилл и М. Ингрэм выдвинули смелую гипотезу, что в древнейшие времена в скоплениях радиоактивных элементов, главным образом урана и тория, могли протекать цепные ядерные реакции. Поиски геореакторов, подобных оклоскому, предпринимались впоследствии и в других древних месторождениях, но они успехом не увенчались. Может быть, африканский реактор — это шутка Бога, результат случайного стечения обстоятельств и он действительно уникален? Даже если это так, идея, что в Земле могут идти — причем и в далеком прошлом, и в настоящее время!
Красноречивый гелий Признаки работы природных реакторов ищут не только в земной коре, но и в недрах планеты. Одна из причин упорства исследователей заключается в том, что Земля излучает тепла примерно в 2,5 раза больше, чем должна отдавать в результате естественного распада радиоактивных элементов в коре радиогенное тепло и первичного нагрева. Тепловая энергия, получаемая от Солнца, в этом балансе не учитывается. Если такую большую разницу пытаться объяснить только радиогенным теплом из внутренних областей планеты, то Земля в целом должна иметь нереально большие запасы радиоактивных элементов. Но вот в цепных ядерных реакциях как раз выделяется тепла в несколько раз больше, чем при естественном радиоактивном распаде. Цепной механизм выделения энергии мог бы объяснить и упомянутый тепловой дисбаланс, и многие другие необычные явления. И если гипотетические реакторы расположены глубоко в недрах, то понятно, почему следы их активности не удалось найти в урановых месторождениях за исключением Окло. Искали где ближе, но, может, стоит «копнуть вглубь»? Итак, предположим, что где-то в теле Земли действует такой реактор. По каким признакам его можно обнаружить?
Один из методов поиска — анализ продуктов деления, мигрирующих из зоны реакции и достигающих земной поверхности. В частности, очень интересен изотопный состав «солнечного элемента» — гелия. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: 4He и 3He. Гелий-4 попадает в атмосферу в результате естественного распада урана и тория. В воздухе на миллион атомов гелия-4 приходится всего полтора атома гелия-3. Но в базальтах срединно-океанических хребтов изотопа 3He больше уже в 8 раз, а в некоторых изверженных магматических горных породах — в 40! Как объяснить происхождение гелия с высоким содержанием изотопа 3He? Какие физические процессы могут быть ответственны за это? Обычный радиоактивный распад явно не годится, так как он продуцирует исключительно гелий-4. Попробуем привлечь на помощь ядерные реакции деления.
Известно, что при работе реактора тяжелые ядра, поглощая нейтрон, становятся неустойчивыми и могут делиться на два крупных осколка с испусканием легких заряженных частиц и 2—3 нейтронов. В конечном продукте совокупности таких реакций доли обоих изотопов гелия хотя и отличаются, но представляют собой величины одного порядка. Напомним, что в «стандартном» атмосферном гелии их концентрации различаются на шесть порядков! Таким образом, относительно высокое содержание гелия-3, наблюдаемое в магматических породах, поднявшихся на поверхность из земных недр, может служить косвенным свидетельством работы глубинного геореактора. Уран выпал в осадок? Прежде чем продолжить разговор, хочется еще раз подчеркнуть принципиальное различие между естественным радиоактивным распадом и ядерной реакцией деления, ибо разница эта не всегда очевидна на неискушенный взгляд.
Ки и продолжает снижаться в течение последующих дней. Например, активность осадков, выпавших на японский рыбачий бот, находившийся в 100 милях от атолла Бикини в момент экспериментального взрыва американской водородной бомбы, в течение месяца уменьшилась примерно в 3 раза, а за 8 мес почти в 10 раз [Козлова А. Поэтому эффект действия продуктов деления урана на животный организм во многом зависит от времени, прошедшего с момента их образования до попадания в организм. Поражающее действие продуктов деления урана при взрыве атомных бомб обусловливается как за счет внешнего облучения от осевшей на поверхности одежды и тела радиоактивной пыли, так и за счет попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт.
Размножение достигается организацией такой геометрии из делящегося материала и замедлителя, при котором количество нейтронов возрастает после каждого акта деления, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию. Если же часть из нейтронов из нового поколения поглощать или давать им утекать из активной зоны таким образом, что количество их будет постоянным, то и мощность будет поддерживаться на одном и том же уровне. Организовать такое непросто, и для ЛТСМ в «Укрытии» расчеты показывают , что для запуска ускоряющейся цепной реакции необходимо было бы уменьшить поглощение нейтронов «нейтральными» материалами и их утечку за пределы застывшего расплава как минимум в 2,5 раза. Самостоятельно такие изменения в самой керамике происходить не могут, но в ней есть поры и трещины, так что кое-что меняться может. Основную роль в изменениях тут играет вода, которой в руинах четвертого энергоблока еще со времен аварии скопилось немало. После сооружения «Укрытия» оказалось, что дождевая и талая вода продолжает поступать внутрь, но к началу 1990 года установился некоторый баланс водного режима. Изменения нейтронной активности в помещениях под саркофагом, как пишут ученые в той же самой статье, были сезонными: сухие периоды сопровождались ростом плотности потока нейтронов, влажные наоборот. Эта ситуация изменилась, когда поверх «Укрытия» возвели в середине 2010-х Новый безопасный конфайнмент — поступление воды в остатки энергоблока резко сократилось. Из вышеупомянутой публикации по нейтронной физике ЛТСМ также следует, что существует точка «оптимального увлажнения», при которой нарастание количества нейтронов в каждом поколении достигает максимума. Соответственно, при высыхании залитых водой ЛТСМ нейтронный поток будет сначала увеличиваться и только после прохождения «оптимального увлажнения» начнет сокращаться — это, возможно, мы и видим сейчас. Это происходит потому, что вода является одновременно сильным замедлителем и сильным поглотителем нейтронов. Замедление нейтронов — это снижение их энергии от миллионов электронвольт при рождении в ядерной реакции до сотых долей электронвольта — средней тепловой энергии атомов при комнатной температуре. Оно важно, потому что ядро урана-235 или плутония-239 примерно в 1000 раз охотнее поглотит замедленный нейтрон, чем быстрый, только появившийся в реакции.
Ионизирующее излучение провоцирует развитие раковых заболеваний, что многим из нас уже хорошо известно. А накапливание в организме тяжелых металлов ведет к их разрушению: в опасности находятся головной мозг, сердце, легкие, почки и другие важные органы человеческого организма. А если уран попадает в организм беременной женщины или ребенка, могут возникнуть серьезные проблемы в развитии. Опасные частицы урана могут проникнуть в тело самыми разными способами: при заглатывании, вдыхании и даже через трещины на коже. Уран может нанести серьезный вред здоровью Что такое обогащение урана? В природном уране содержится три изотопа: уран-238, уран-235 и уран-234. Выше я уже отметил, что большая часть земного урана представляет собой изотоп 238, который достаточно стабилен и не способен к самостоятельному поддержанию цепной ядерной реакции. Чтобы создать ядерное топливо, среди всех изотопов нужно выделить именно изотоп уран-235 — этот процесс и называется обогащением урана. Уран-235 является самым ценным изотопом Разделить изотопы очень сложно. Несмотря на это, именно на разнице в массе атомов изотопов и заключается суть большинства методов обогащения. Самый простой и распространенный способ разделения изотопов — это газовая диффузия. Технология подразумевает помещение газообразного соединения урана в центрифугу, где инерция заставляет тяжелые молекулы концентрироваться у стенки центрифуги. Известно, что 235-й изотоп немного легче 238-го из-за разницы в количестве нейтронов в ядре, поэтому во время работы центрифуги он остается в середине, а более тяжелые липнут к стенкам. Газовые центрифуги для обогащения урана Где добывается больше всего урана? Уран можно найти практически в любой точке земного шара, но лидерами по его добыче являются Австралия, Канада и Казахстан. В некоторые годы в список самых крупных производителей урана попадают Китай и некоторые африканские страны.