уран атом
Автор Дарья задал вопрос в разделе Естественные науки
Почему природный уран не является атомным горючим, а его хранение не связано с опасностью взрыва? и получил лучший ответ
Ответ от Корпускуляр[гуру]
"Почему природный уран не является атомным горючим.... "
С чего Вы это взяли? Природный уран вполне может использоваться в качестве топлива на атомных станциях. Например, на первых английских реакторах с газовым теплоносителем использовался именно природный уран без обогащения. Но реакторы и парогенераторы таких станций оказались очень громоздки и сложны в изготовлении, поэтому англичане постепенно от такой линии отошли и приняли стандартную схему водяных реакторов на слабообогащённом топливе.
Природый уран состоит из двух изотопов: 0.73% U235 и 99.27% U238 (в природной смеси есть ещё крохи U233, но именно что крохи) . Для реакторов на тепловых нейтронах годится только U235. Когда в активной зоне идёт цепная реакция, много нейтронов поглощается без пользы в теплоносителе, металлических конструкциях, замедлителе и т. д. И до самого топлива доходит не так уж много нейтронов. Если количество нейтронов, достигших урановых ядер, окажется меньше некоторого критического уровня, то реакция затухает. И чтобы не дать ей затухнуть, можно использовать два способа: 1) снизить до минимума вредное поглощение нейтронов в активной зоне; 2) поднять количество находящихся в активной зоне ядер U235. Англичане как раз и решили пойти по первому пути. С этой целью они в качестве теплоносителя использовали углекислый газ, который практически не поглощает нейтроны. И т. к. вредное поглощение нейтронов в их реакторах было очень мало, им удалось достичь протекания ядерной реакции на природном уране. Но газ из-за малой плотности плохо снимает тепло, поэтому их теплообменное оборудование получилось очень громоздким и дорогим. Все другие страны решили использовать второй способ. Для этого они обогащают топливо, то есть доводят концентрацию U235 в топливе до нескольких процентов. Хотя вредное поглощение нейтронов в таких реакторах достаточно велико, зато сравнительно большая концентрация U235 в топливе способствует частому столкновению нейтронов с этим изотопом и успешному протеканию реакции.
"....а его хранение не связано с опасностью взрыва? " По той же самой причине. Чтобы началась ядерная реакция в природном уране, нужно удалить из него все вредные примеси. В природе такого не происходит. Несколько миллиардов лет назад в местечке Окло (Габон, Центральная Африка) случайным образом сложились все нужные условия для протекания ядерной реакции. И природный реактор заработал. Он работал несколько миллионов лет, пока топливо не выгорело, после чего выключился. Но работал именно как реактор, а не как атомная бомба. Для атомной бомбы нужна исключительно высокая концентрация, которой в природных условиях возникнуть не может.
Потому что чистого урана в природе нету. Есть руда, содержащая уран. Ее следует обогатить, чтобы получить более-менее концентрированный продукт. И это, кстати, довольно сложная технически задача. И не всяким государствам она по плечу.
Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: U 238 (изотопная распространённость 99,2745 %, период полураспада T1/2 = 4,468×109 лет) , U 235 (0,7200 %, T1/2 = 7,04×108 лет) и U 234 (0,0055 %, T1/2 = 2,455×105 лет) . Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда U 238.
Наибольшее применение имеет изотоп урана U 235, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии.
Изотоп U 238 способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия (используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией) .
Т. е. в обычных условиях в U 238, из которого более чем на 99% состоит весь природный уран не происходит самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.