урановая руда

Ответ от Денис костылёв[гуру]
Ядерный топливный цикл включает в себя добычу урановой руды, химическое выделение из нее урана, процессы обогащения, изготовления твэлов, использование твэлов в реакторе, выдержку отработанного топлива, его переработку и захоронение радиоактивных отходов. Добыча урана и переработка руды являются основными источниками эмиссии 222Rn в атмосферу.
В различных странах мира применяются три основных способа добычи урана (табл. 9.1). Наибольшая доля при этом приходится на открытый способ добычи в карьерах, который составляет более 40 %; на подземную добычу с использованием шахт приходится около 30 %, на подземное выщелачивание — примерно 20 % и примерно 10 % урана является примесью при добыче меди, титана и других металлов. Традиционные горношахтные (подземные) и карьерные (открытые) способы разработки месторождений связаны с подъемом на поверхность огромной массы (миллионы тонн) горных пород в условиях контакта человека с урановой рудой. Основным фактором воздействия на человека в этой стадии является эмиссия 222Rn и пыль, содержащая радиоактивные вещества.
При добыче 40 тысяч тонн в год металлического урана суммарная радиоактивность высвобождаемого при этом радона составит 5·1014Бк (1,59 · 104 Ки). Следующая стадия — обогащение урановой руды в цепочке работы с ураном — является менее радиационноопасной. В зависимости от типа руды, применяются четыре вида обогащения: а) механическое, основанное на различии механических свойств урановых минералов и пустой породы; б) гравитационное, основанное на большей плотности урановых минералов; в) радиометрическое; г) флотационное. Так как полностью отделить руду от пустой породы практически невозможно, то после этой стадии остаются первые так называемые «хвосты» — пустая порода, содержащая небольшое количество урана и, следовательно, продукты его распада. Обогащенная руда подвергается тонкому измельчению, и эта стадия, как и добыча урана, представляет серьезную радиологическую опасность, так как сопровождается значительной эмиссией радона в атмосферу. Стадия выщелачивания урана из руды сопровождается незначительной эмиссией радиоактивных веществ в окружающую среду. Обычно процедура растворения руды проводится растворами серной кислоты в присутствии природного диоксида марганца для перевода четырехвалентного урана в шестивалентный. При этом получаются растворы сульфата уранила. Если же в урановой руде имеется большое количество карбонатов, то расход серной кислоты будет слишком большим, и тогда применяется содовое (карбонатное) выщелачивание.
После выщелачивания часть нерастворившейся твердой массы отделяется в отходы декантацией, а раствор подается на сорбцию уранила. Оставшиеся «хвосты» содержат нерастворившиеся частицы пустой породы и не полностью растворенный уран. В «хвостах» находится и весь 226Ra и 210Pb, которые образуют практически нерастворимые сульфаты или карбонаты. После извлечения урана из руды в «хвостах» остается около 85% всей активности, которая является основным источником загрязнения окружающей среды, что наглядно видно из оценок, выполненных для открытого комплекса рудник — завод производительностью 730000 тонн урановой руды в год, представленных в табл. 9.2. Из таблицы следует, что в основном эмиссия 222Rn в Бк/[ГВт (эл. ) × г. ] происходит при добыче урана — 4,1 · 1013, из хвостохранилищ — 8,5 · 1012 и при размоле концентрата — 2,2 · 1011. При этом после 20-летней эксплуатации такого комплекса эмиссия 222Rn из хвостохранилища в течение многих сотен лет будет составлять 3,5 · 1013 Бк/[ГВт (эл. ) × г.] . Объем отходов в хвостохранилищах определяется количеством добываемого урана. Так, при 0,2%-м содержании урана на каждые 200 т металлического урана образуется 100 000 т отходов. Содержимое хвостохранилищ в перспективе представляет определенную радиологическую опасность, поскольку из них не только постоянно (см. табл. 9.2) эмитирует радон, но происходит постепенное выщелачивание радия и других радионуклидов атмосферными осадками и грунтовыми водами.