著者:
Gregory Harris
作成日:
14 4月 2021
更新日:
26 六月 2024
コンテンツ
- ステップ
- 方法1/7：基本的な選鉱プロセス
- 方法2/7：ガス拡散プロセス
- 方法3/7：ガス接合プロセス
- 方法4/7：空力分離プロセス
- 方法5/7：液体熱拡散プロセス
- 方法6/7：電磁同位体分離プロセス
- 方法7/7：レーザー同位体分離プロセス
- チップ
- 警告
ウランは原子炉の燃料として使用され、1945年に広島に投下された最初の原子爆弾の作成にも使用されました。ウランは、異なる原子量と異なるレベルの放射能のいくつかの同位体を含むウラン樹脂鉱石から採掘されます。崩壊反応で使用するには、U同位体の量を特定のレベルまで増やす必要があります。このプロセスはウラン濃縮と呼ばれます。これを行うにはいくつかの方法があります。
ステップ
方法1/7：基本的な選鉱プロセス
1 ウランを何に使うかを決めます。 通常、ウラン鉱石には0.7％のUしか含まれておらず、残りは比較的安定した同位体Uで構成されています。ウランを使用する反応のタイプによって、使用するために鉱石を濃縮する必要があるUのレベルが決まります。可能な限り効率的に利用可能なウラン.... - 原子力発電で使用されるウランは、3〜5％Uのレベルまで濃縮する必要があります（一部の原子炉では、濃縮されていないウランを使用する必要があります）。
- 核兵器の製造に使用されるウランは、90％Uまで濃縮する必要があります。
2 ウラン鉱石をガスに変換します。 ほとんどのウラン濃縮方法では、鉱石を低温ガスに変換する必要があります。フッ素ガスは鉱石変換ユニットにポンプで送られます。酸化ウランはフッ素と相互作用して六フッ化ウラン（UF）を生成します6）。その後、同位体Uがガスから分離されます。 
3 ウラン濃縮。 このテキストの残りの部分では、ウラン濃縮のさまざまな方法について説明します。最も一般的なのはガス拡散とガス遠心分離機ですが、レーザー同位体分離がすぐにそれらに取って代わるはずです。 
4 六フッ化ウランを二酸化ウラン（UO）に変換する2). 濃縮後、ウランはさらに使用するために安定した強力な形態に変換する必要があります。 - 二酸化ウランは、4メートルの棒を形成する金属管に配置された顆粒の形で原子炉の燃料として使用されます。
方法2/7：ガス拡散プロセス
1 UFポンピング6 パイプを通して。
2 ガスを多孔質フィルターまたはメンブレンに通します。 同位体UはUより軽いので、UF6軽い同位体を含むものは、重い同位体よりも速く膜を通過します。 
3 十分なUを収集するまで、拡散プロセスを繰り返します。 繰り返し拡散はカスケードと呼ばれます。十分なUが収集されるまでに、膜を通過するのに最大1400回かかる場合があります。 
4 UFを凝縮する6 液体に。 ガスが濃縮された後、それは液体に凝縮され、容器に入れられ、そこで冷却されて固化され、輸送および顆粒への変換が行われます。 - 多数のガスがフィルターを通過するため、このプロセスはエネルギーを消費するため、使用されなくなります。
方法3/7：ガス接合プロセス
1 高速で回転するいくつかのシリンダーを収集します。 これらのシリンダーは遠心分離機です。遠心分離機は、並列と直列の両方で組み立てられます。 
2 フロリダ大学をアップロード6 遠心分離機で。 遠心分離機は遠心力を使用して、それを含む重いガスをシリンダーの壁に押し付け、Uの付いた軽いガスを中央に残します。 
3 分離したガスを分離します。
4 異なる遠心分離機でこれらのガスを使用してプロセスを繰り返します。 U含有量の高いガスを遠心分離機に通してさらに多くのUを回収し、U含有量の少ないガスを絞り出して残りのUを回収します。したがって、ガス拡散よりも多くのUが得られます。 - ガス遠心分離機を使用するプロセスは1940年代に発明されましたが、エネルギー消費量の削減が重要になり始めた1960年代まであまり使用されませんでした。現在、このプロセスを使用している施設は、米国のユーニスにあります。そのような企業は、ロシア、日本、中国に4つあり、英国、オランダ、ドイツにそれぞれ2つ、それぞれ1つあります。
方法4/7：空力分離プロセス
1 いくつかの静止した狭いシリンダーを構築します。
2 フロリダ大学に入る6 高速でシリンダーに。 このようにして導入されたガスは、サイクロンのようにシリンダー内を回転し、その結果、回転遠心分離機のようにUとUに分割されます。 - 南アフリカでは、彼らは接線方向にシリンダーにガスを注入することを思いついた。現在、シリコンのように軽い同位体でテストされています。
方法5/7：液体熱拡散プロセス
1 圧力下でUFガスを回します6 液体に。
2 2つの同心パイプを作成します。 パイプはかなり高いはずです。パイプが長いほど、より多くのガスを分離できます。 
3 パイプを液体の水の鞘で囲みます。 これにより、アウターチューブが冷却されます。 
4 パイプの間に液体の六フッ化ウランを注入します。
5 インナーチューブを蒸気で加熱します。 熱はフロリダ大学に対流を発生させます6、これにより、軽いU同位体が暖かい内管に移動し、重いU同位体が冷たい外管に移動します。 - このプロセスは、マンハッタン計画の一環として1940年に発明されましたが、より効率的なガス拡散プロセスの開発後、早期に廃止されました。
方法6/7：電磁同位体分離プロセス
1 ガスUFをイオン化する6.
2 ガスを強い磁場に通します。
3 イオン化されたウラン同位体を、磁場を通過するときにそれらが残す痕跡から分離します。 Uイオンは、Uとは異なる方法で曲がる痕跡を残します。これらのイオンを分離して、濃縮ウランを生成することができます。 - この方法は、1945年に広島に投下された原子爆弾のウランを製造するために使用され、1992年にイラクの核兵器計画に使用されました。この方法は、ガス拡散法の10倍のエネルギーを必要とするため、大規模なプログラムには実用的ではありません。
方法7/7：レーザー同位体分離プロセス
1 レーザーを特定の周波数に調整します。 レーザー光は特定の波長（単色）でなければなりません。特定の波長では、レーザーはU原子のみをターゲットにし、U原子はそのまま残します。 
2 ウランにレーザーを向けます。 他のウラン濃縮法とは異なり、このプロセスでは六フッ化ウランガスを使用する必要はありません。産業界で最も一般的に行われているウランと鉄の合金を使用できます。 
3 励起された電子でウラン原子を放出します。 これらはU原子になります。
チップ
- 一部の国では、核廃棄物は、崩壊プロセスからウランとプルトニウムを分離するために再利用されます。再利用可能なウランは、崩壊過程で得られたUとUから抽出する必要があります。また、Uは中性子を吸収して崩壊過程を遅くするため、ウランは最初よりも高いレベルまで濃縮する必要があります。このため、初めて使用するウランは、リサイクルされたウランとは別に保管する必要があります。
警告
- 実際、ウランは弱い放射性です。しかし、それをフロリダ大学に変えるとき6 、それは有毒な化学物質に変わり、水と接触するとフッ化水素酸を形成します。したがって、ウラン濃縮プラントは、UFガスの貯蔵を含む、フッ素で稼働する化学プラントと同じレベルの安全性と保護を必要とします。6 低圧下で、高圧下で作業する場合は追加のシーリングを使用します。
- リサイクル可能なウランは、含まれているU同位体が強力なガンマ線を放出する元素に崩壊するため、真剣に保護する必要があります。
- 濃縮ウランは通常、一度しか再利用できません。
