ОКРРТ

[zerko]

Очередная часть
Очень Краткого Курса Радиационной Технологии

1. ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦЫКЛ
ОТКУДА ЧТО БЕРЕТСЯ,
откуда есть пошёл мирный атом.

*сразу оговорюсь: тут мы будем говорить исключительно о мирном атоме. Кому интересно про бомбы – дайте знать – я про них не собираюсь ваще-то рассказывать, но могу и собраться))).

Мастера Ку спросили – что такое изотопы?
И Мастер Ку ответил – изотопы, это когда химический элемент один, а массы у него разные. [да-да, бывает, когда изотопы разных элементов имеют одну массу] Как правило у элемента один (в крайнем случае парочка) изотопов стабильные и довольно широко в природе распространенные; бывают изотопы элементов полностью искусственные (их из основного природного изотопа данного элемента человек нарочно «натыркал» для разных своих целей); бывают элементы, у которых стабильных изотопов вообще нету; но, как правило, широкие наборы изотопов разных элементов и так в природе существуют, но в оОчень малых количествах относительно основного изотопа (того самого который в таблице Менделеева записан). Но вообще ничего совсем чистого-стерильного в природе нету, поэтому радиохимики и ядерщики строго по-научному говорят об изотопном составе вещества. Это значит, что если есть, например, вода – Н2О – то в ней на самом деле есть не только водород с массой 1 и кислород с массой 16 – Н-1 и О-16– но еще и сотые доли процентов водорода с массой 2 (дейтерий (D2O – тяжелая вода, хороший замедлитель для реакторов) не радиоактивный, не бойтесь) и водорода с массой 3 (тритий (Т2О – сверхтяжелая вода) а вот он радиоактивный), а также, например, кислорода с массой 18 (О-18 – очень ценный в медицинских целях изотоп). Изотопный состав вещества бывает природный и не-природный – чтобы, например, получить тяжелую воду как замедлитель для реакторов, проводят сложный технологический процесс изотопного обогащения, и тогда процент дейтерия в воде (относительно обычного водорода (протия)) природного изотопного состава возрастает от нихуя до дохуя.
Но вообще мы с вами не про воду [это я, на самом деле, немножко «водник» и поэтому про водород могу долго и с любовью] а про мирный атом. Но то, что я рассказал, очень пригодится для понимания дальнейшей истории.
Итак...
Круговорот мирного атома - ядерный топливный цЫкл
во имя тепла, света и интернета
Всем известен цикл воды: лёд-вода-пар-вода-лёд-вода... и так далее. Это цикл природный, поэтому он красивый, совершенно бесполезный безотходный и полностью замкнутый – всё в природе плавно и естественно перетекает из одного в другое и возвращается к первоначалу. Но человек несовершенен, а создания его и подавно))) поэтому любой цикл, который он придумал сам, далек от природной красоты и гармонии.
Цикл мирного атома это по сути его жизненный путь от рождения до смерти – от проклятого уранового рудника до священного ядерного могильника. Вот смотрите (вход снизу, слева от центра):


*видите - цикл разомкнутый. поставьте себе в этом месте галочку в памяти))

Всё начинается с урана. Всем известно, что в атомной станции горит уран.
Ага ))))))) Примерно так: в ядро урана попадает нейтрон, ядро переходит в нестабильное состояние и распадается на два осколка. При этом выделяется колоссальное количество энергии, и вылетает 2-3 нейтрона. Эти нейтроны пыщ-пыщ другие ядра (помните про ионизацию, да?) и пошло-поехало.
Но нихера не только уран в реакторах горит (про это потом), и нихера не всякий уран (а про это щас).
Тот уран, который можно достать из земли, сам по себе не «горит». У него изотопный состав такой, что больше всего в нем изотопа урана-238 (его там 99,3%!), который сам по себе не пыщ-пыщ. А урана-235, который пыщ-пыщ, всего 0,72%. И это все в ЧИСТОМ уране. А такого в рудниках не водится. Потому что уран содержится в руде, притом содержится в очень малых количествах. Например самые охереть богатые месторождения (в австралии) богаты ураном АШ ДО ТРЁХ прОцентов. Три процента урана, ребята – опупеть как богато! Руду добывают двумя основными способами – открытым (если копать неглубоко) и закрытым (если глубоко, чтоб не копать). При открытом способе руду просто выкапывают, а при закрытом бурят две скважины и через одну закачивают внутрь серную кислоту, которая окисляет уран, вступает с ним в половую связь соединение и в виде этих соединений выкачивается наверх через другую скважину. Затем руду сперва дробят в дробилках, потом поливают всякими злыми кислотно-щелочными химикатами, получая очищенные соединения урана; затем уран переводят в газ – фторид урана (UF6) – и отправляют на обогащение для увеличения в природном уране содержания пыщ-пыщ-урана (U-235).
Про обогащение интересно: Это ваще можно делать разными способами, но сейчас чаще всего уран обогащают на… центрифугах. Да-да, принцип тот же что и при отжиме белья! Все помнят, что эти цифры при элементах – U-235, U-238, Н-1, О-16 – это массы? Так вот: если мы будем крутить в центрифуге горсть тяжелого гороха и горсть легкого пшена, то более тяжелый горох будет стремиться «бежать» по более широкому кругу, чем легкое пшено. С более тяжелым по массе изотопом урана-238 та же хрень))). На этом принципе основано центрифужное разделение изотопов – покруче покрутишь, побольше обогатится. Но вообще нам сильно много не надо. Большинство (не все) станций отменно работает на уране с обогащением по U-235 в 6%. Можно в принципе и до 90% обогатить, но мы же не бомбу делаем))). И вот мы получили обогащенный уран (в виде газа)! И этот обогащенный урановый газ на заводе переводят в оксид урана и получают всем известные урановые топливные таблетки супрастина, которые… ну, я про это уже рассказывал тутъ.
В принципе, можно и не оксид урана… Урановое топливо бывает не только оксидным, а ещё металлическим, нитридным и прочим))). Но лучше всего себя зарекомендовала оксидная керамика, поэтому на большинстве типов реакторов используют именно её.
А тот уран, который открутился на центрифуге и не обогатился, а, соответственно, обеднился по урану 235, и теперь в нём его содержится не 0,72 а 0,1-0,3%. Этот уран уходит в отвалы – считай, в мусор. И учитывая процентное соотношение изотопов, можно представить себе, сколько того мусора образуется… [это ужасно, но не спешите пугаться – ядерная наука и технология уже здесь. Обедненным ураном запросто можно «топить печку», только надо знать как. Уран-238 обедненный по урану-235 используют в особом типе реакторов – в реакторах на быстрых нейтронах, где не поддерживающий цепную реакцию Уран-238 может трансмутировать в Плутоний-239, поддерживающий цепную реакцию. Например, на Белоярской АЭС такой реактор пашет не перепашет.]
***
Ну, вот мы и пробежались стремительным домкратом по первой (синей) половине цЫкла. Дальше упакованное в ТВЭЛы топливо загружается в реакторы. И в следующий раз я расскажу про типы и виды мирных «ядерных печек».
-------------------------------------------------
СПАСИБАЗАВНИМАНИЕ!

P.S.: Оглавление чекаем по тэгу "ядрён-батон!"
Вводная первая часть
вторая часть
третья часть