कैसे कई तरीके यूरेनियम समृद्ध करने के लिए

यूरेनियम परमाणु रिएक्टरों में एक ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जाता है और पहले परमाणु बम 1945.O यूरेनियम में हिरोशिमा पर गिरा दिया एक अयस्क pitchblende कहा जाता है के रूप में खनन किया जाता है बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया था, और विभिन्न परमाणु वजन और विभिन्न स्तरों के विभिन्न आइसोटोप के होते हैं रेडियोधर्मिता का विखंडन प्रतिक्रियाओं में इस्तेमाल करने के लिए, आइसोटोप यू की मात्रा²³⁵

सामग्री

चरणों

विधि 1मूल यूरेनियम संवर्धन प्रक्रिया
विधि 2गैसीय प्रसार प्रक्रिया
विधि 3गैसीय सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया
विधि 4वायुगतिकीय जुदाई प्रक्रिया
विधि 5तरल थर्मल प्रसार प्रक्रिया
विधि 6आइसोटोप के विद्युत चुम्बकीय जुदाई की प्रक्रिया
विधि 7लेजर आइसोटोप को अलग करने की प्रक्रिया

युक्तियाँ
चेतावनी
सूत्रों और कोटेशन

को एक स्तर तक बढ़ाया जाना चाहिए जो रिएक्टर या पंप में विखंडन की अनुमति देता है। इस प्रक्रिया को यूरेनियम संवर्धन कहा जाता है, और इसे पूरा करने के कई तरीके हैं।

चरणों

विधि 1
मूल यूरेनियम संवर्धन प्रक्रिया

तय करें कि किस यूरेनियम का उपयोग किया जाएगा। निकाले गए यूरेनियम में से ज्यादातर यू के केवल 0.7% ही होते हैं²³⁵, और इसके शेष हिस्से को सबसे स्थिर आइसोटोप से अपेक्षाकृत यू है²³⁸. यू के स्तर को निर्धारित करने के लिए यूरेनियम विखंडन प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाएगा²³⁸ बढ़ने की जरूरत है ताकि यूरेनियम का इस्तेमाल प्रभावी ढंग से किया जा सके।

अधिकांश परमाणु संयंत्रों में यूरेनियम का उपयोग 3 से 5% यू के स्तर पर समृद्ध होना चाहिए²³⁵. (कुछ परमाणु रिएक्टर, जैसे कनाडा में कैंडु रिएक्टर और संयुक्त राज्य अमेरिका में मैग्नॉक्स रिएक्टर, गैर-समृद्ध युरेनियम का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।)
परमाणु बम और हथियार द्वारा यूरेनियम का उपयोग किया जाता है, इसके विपरीत, 90% यू से समृद्ध होना चाहिए²³⁵.

एनिच यूरेनियम चरण 2 नामक चित्र का शीर्षक

यूरेनियम अयस्क को गैस में कनवर्ट करें यूरेनियम संवर्धन के मौजूदा तरीकों में से ज्यादातर अयस्क को कम तापमान गैस में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। गैसीय फ्लोरिन को सामान्य रूप से एक अयस्क रूपांतरण सुविधा के लिए पंप किया जाता है - यूरेनियम ऑक्साइड गैस यूरेनियम हेक्सफ्लोराइड (यूएफ) का उत्पादन करने के लिए फ्लोरीन से प्रतिक्रिया करता है⁶)। गैस तब अलग करती है और आइसोटोप यू को इकट्ठा करती है²³⁵.

एनिच यूरेनियम चरण 3 नामक चित्र का शीर्षक

यूरेनियम समृद्ध करें इस लेख के अन्य खंड यूरेनियम को समृद्ध करने के लिए उपलब्ध विभिन्न प्रक्रियाओं का वर्णन करते हैं। इनमें से, गैस प्रसार और गैस सेंट्रीफ्यूजेशन दो सबसे आम हैं, लेकिन लेजर आइसोटोप जुदाई की प्रक्रिया उन्हें बदलने की उम्मीद है।

एनिच यूरेनियम चरण 4 नामक चित्र का शीर्षक

कन्वर्ट यूएफ गैस₆ यूरेनियम डाइऑक्साइड में (ओयू₂)। एक बार समृद्ध, यूरेनियम को अपने इच्छित उपयोग के लिए एक स्थिर ठोस रूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में इस्तेमाल किए जाने वाले यूरेनियम डाइऑक्साइड को 4 मीटर बार बनाने वाले ट्यूबों में स्थित सिरेमिक गोलियों के रूप में तैयार किया जाता है।

विधि 2
गैसीय प्रसार प्रक्रिया

पम्प यूएफ₆ पाइपलाइनों के माध्यम से

एक झरझरा फिल्टर या झिल्ली के माध्यम से गैस को मजबूर करें। आइसोटोप यू के कारण²³⁵235 आइसोटोप यू से हल्का होना²³⁸, यूएफ₆ हल्का आइसोटोप युक्त अधिक से अधिक भारी आइसोटोप की तुलना में झिल्ली के माध्यम से फैल जाएगा।

प्रसार प्रक्रिया की पुनरावृत्ति यू तक²³⁵ एकत्र करने के लिए पर्याप्त दोहराया प्रसार को "झरना" कहा जाता है यह पर्याप्त यू पाने के लिए छिद्रपूर्ण झिल्ली के माध्यम से 1,400 विसरणों तक ले जा सकता है²³⁵ यूरेनियम को समृद्ध करने के लिए

एनरिक यूरेनियम चरण 8 के शीर्षक वाला चित्र

कंडेनसेट यूएफ गैस₆ तरल रूप में जब गैस पर्याप्त रूप से समृद्ध है, यह तरल में सघन होता है और फिर कंटेनर में संग्रहीत होता है, जहां वह ठंडा हो जाता है और ठोस ईंधन छर्रों में परिवर्तित हो जाता है।

आवश्यक प्रसारणों की संख्या के कारण, इस प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत की आवश्यकता होती है और इसलिए, अब इसका उपयोग नहीं किया जा रहा है संयुक्त राज्य अमेरिका में, केवल एक गैसीय प्रसार संवर्धन संयंत्र रहता है, और Paducah, केंटकी में स्थित है

विधि 3
गैसीय सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया

उच्च गति घूर्णन सिलेंडरों की एक संख्या को माउंट करें ये सिलेंडर सेंट्रीफ्यूज हैं सेंटीफ्यूज को दो श्रृंखलाओं में और समानांतर में रखा जाता है।

पंप यूएफ गैस₆ सेंट्रीफ्यूज के अंदर अपकेंद्रित्र भारी गैस, यू को भेजने के लिए केंद्रियता त्वरण का उपयोग करेगा²³⁸, सिलेंडर की दीवार और लाइटर गैस के लिए, यू²³⁵, केंद्र के लिए

एनरिक यूरेनियम चरण 11 के शीर्षक वाला चित्र

प्रक्रिया में पृथक गैसों को निकालें।

एनरिक यूरेनियम चरण 12 के शीर्षक वाला चित्र

अलग-अलग गैसों को अलग-अलग सेंट्रीफ्यूज में पुन: प्रक्रिया करें। यू-समृद्ध गैसों²³⁵ एक अपकेंद्रित्र के लिए भेजा जाता है, जहां भी अधिक यू²³⁵ निकाला जाता है, जबकि यू गैस²³⁵ निकलने वाला एक अलग अपकेंद्रित्र के लिए यू से भी अधिक निकालने के लिए चला जाता है²³⁵. यह कताई प्रक्रिया को अधिक यू को आकर्षित करने की अनुमति देता है²³⁵ गैस प्रसार प्रक्रिया की तुलना में

गैस सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया को पहली बार 1 9 40 में विकसित किया गया था लेकिन 1 9 60 के दशक तक समृद्ध यूरेनियम के उत्पादन के लिए इसकी कम ऊर्जा आवश्यकताओं को महत्वपूर्ण बनाने के लिए महत्वपूर्ण उपयोग नहीं किया गया था। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक सेंट्रीफ्यूज के माध्यम से यूनिस, न्यू मैक्सिको में एक गैस प्रसंस्करण इकाई है। इसकी तुलना में, रूस में वर्तमान में इनमें से चार इकाइयां हैं, जापान और चीन में दो-दो हैं, जबकि यूनाइटेड किंगडम, नीदरलैंड और जर्मनी का एक है।

विधि 4
वायुगतिकीय जुदाई प्रक्रिया

स्थिर संकीर्ण सिलेंडरों की एक श्रृंखला का निर्माण

एनरिक यूरेनियम चरण 14 के शीर्षक वाला चित्र

यूएफ गैस इंजेक्षन₆ उच्च गति पर सिलेंडर के अंदर गैस को सिलेंडरों में उड़ा दिया जाता है जिससे कि यह चक्र के बीच घूमने के लिए प्रेरित हो, यू के बीच एक ही तरह की जुदाई का निर्माण²³⁵ और यू²³⁸ जो केन्द्रापसारक रोटेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

दक्षिण अफ्रीका में विकसित होने वाली एक विधि टैन्जेंट द्वारा गैस को सिलेंडर में पेश करती है। यह वर्तमान में प्रकाश आइसोटोप के साथ परीक्षण किया जा रहा है, जैसे कि सिलिकॉन में पाया जाता है

विधि 5
तरल थर्मल प्रसार प्रक्रिया

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लाइन यूएफ गैस₆ दबाव में

गाढ़ा ट्यूबों की एक जोड़ी बनाएं ट्यूबों को ऊँचा होना चाहिए, साथ ही उच्चतर ट्यूबों को यू-आइसोटोप के अधिक पृथक्करण की अनुमति दें²³⁵ और यू²³⁸.

एक तरल पानी की जैकेट के साथ ट्यूबों के चारों ओर। यह बाहरी ट्यूब को शांत करेगा

पंप यूएफ तरल₆ ट्यूबों के बीच

भाप के साथ भीतरी ट्यूब गरम करें गर्मी यूएफ में एक संवहन वर्तमान बना देगा₆ जो यू आइसोटोप को आकर्षित करेगा²³⁵ सबसे भीतरी ट्यूब में लाइटर और आइसोटोप यू को दबाएं²³⁸ कूलर बाहरी ट्यूब की ओर भारी

मैनहट्टन प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में इस प्रक्रिया की जांच 1 9 40 में हुई थी, लेकिन अभी तक विकास के शुरुआती चरण में जब सबसे प्रभावी गैसीय प्रसार प्रक्रिया विकसित की गई थी तब उसे छोड़ दिया गया था।

विधि 6
आइसोटोप के विद्युत चुम्बकीय जुदाई की प्रक्रिया

एनरिक यूरेनियम चरण 20 के शीर्षक वाला चित्र

यूएफ गैस को आयनियोजित करें₆.

एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से गैस पास करें

एनरिक यूरेनियम चरण 22 के शीर्षक वाला चित्र

Ionized यूरेनियम के आइसोटोप को अलग करें, जब वे चुंबकीय क्षेत्र से गुजरते हैं, तो उन ट्रेल्स के द्वारा उन्हें पहचानते हैं। यू का आयन²³⁵ यू द्वारा छोड़ी गई उन लोगों से भिन्न रूप से वक्र का पता लगाता है²³⁸. ये आयन यूरेनियम को समृद्ध करने के लिए पृथक किया जा सकता है

इस विधि कार्रवाई करने के लिए यूरेनियम परमाणु बम 1945 में हिरोशिमा पर गिरा दिया इस्तेमाल किया गया था, और यह भी संवर्धन 1992 परमाणु हथियार कार्यक्रम में इराक द्वारा प्रयोग किया जाता विधि थी यह गैसीय विसरण से 10 गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता है जो बड़े पैमाने पर संवर्धन कार्यक्रमों के लिए यह अव्यावहारिक बनाता है

विधि 7
लेजर आइसोटोप को अलग करने की प्रक्रिया

एनिच यूरेनियम चरण 23 के शीर्षक वाला चित्र

एक विशिष्ट रंग के लिए लेजर समायोजित करें लेजर प्रकाश किसी विशेष (मोनोक्रैमेट्रिक) तरंग की पूरी लंबाई होना चाहिए। यह तरंग दैर्ध्य केवल यू-परमाणुओं को लक्षित करेगा²³⁵, यू के परमाणुओं को छोड़कर²³⁸ अछूता।

लेजर प्रकाश के साथ यूरेनियम हल्का। अन्य यूरेनियम संवर्धन प्रक्रियाओं के विपरीत, आपको यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड गैस का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है, हालांकि अधिकांश लेजर प्रक्रियाएं ऐसा करती हैं। आप यूरेनियम के स्रोत के रूप में लोहे और यूरेनियम मिश्र धातु का उपयोग भी कर सकते हैं, जैसा कि आप परमाणु वाष्प आइसोटोप पृथक्करण प्रक्रिया (एवीएलआईएस) के माध्यम से हासिल कर सकते हैं।

उत्साहित राज्य में इलेक्ट्रॉनों के साथ यूरेनियम परमाणु निकालें। ये यू-परमाणु होंगे²³⁵.

युक्तियाँ

कुछ देशों ने विखंडन प्रक्रिया के दौरान बनाए गए यूरेनियम और प्लूटोनियम को प्राप्त करने के लिए परमाणु ईंधन को पुन: प्रसंस्करण किया। आइसोटोप यू से पुनःप्रसारित यूरेनियम को वापस लिया जाना चाहिए²³² और यू²³⁶ विखंडन के दौरान गठित, और अगर वे समृद्ध हो जाते हैं, तो यह प्रक्रिया एक नए स्तर पर उच्च स्तर पर लेनी चाहिए जो कि नए यूरेनियम में इस्तेमाल होती है (जिसका उपयोग नहीं किया गया था), क्योंकि यू²³⁶ न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है और विखंडन प्रक्रिया को रोकता है। इस कारण से, पुनप्रक्रिया यूरेनियम यूरेनियम से अलग रखा जाना चाहिए जो पहली बार समृद्ध होगा।

चेतावनी

यूरेनियम वास्तव में केवल कमजोर रेडियोधर्मी है - हालांकि, जब इसे यूएफ गैस में बदल दिया जाता है₆, यह एक विषाक्त रासायनिक हो जाता है जो संक्षारक हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनाने के लिए पानी से प्रतिक्रिया करता है। (इस एसिड को आमतौर पर कांच के एच्चिंग में उपयोग के कारण "रिकॉर्डिंग के लिए एसिड" कहा जाता है।) इसलिए, यूरेनियम संवर्धन इकाइयों को फ्लोरिन आधारित रासायनिक संयंत्रों के रूप में एक ही सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है, जिसमें शामिल हैं यूएफ गैस रखें₆ कम दबाव के तहत अधिकांश समय और बढ़ते दबाव की आवश्यकता होती है क्षेत्रों में अतिरिक्त रोकथाम के स्तर का उपयोग करें।
पुनर्रचित यूरेनियम को भारी परिरक्षण में रखा जाना चाहिए क्योंकि यू²³² जो इसमें तत्वों में विघटित होता है जो कि बड़ी मात्रा में गामा विकिरण का उत्सर्जन करता है
समृद्ध यूरेनियम सामान्य रूप से केवल एक बार पुनः प्रसंस्करण किया जा सकता है।