Який склад ядра урану

Ядро Урану

Крижаний гігант по масі перевершує Землю в 14.5 разів, що ставить її на останнє місце за масивністю серед гігантів. Дослідники знають, що подібні планети складаються з водних, аміачних та метанових льодів. Але є думка, що Уран має тверде ядро.

Воно охоплює 20% від радіусу планети та займає 0.55% земної маси. Якщо відштовхуватися від сили тяжкості та атмосфери, то тиск становитиме 8 мільйонів бар, а температурний показник – 5000 К. Жарко, але не забуватимемо, що ядро Юпітера розжарюється до 24000 К. Щільність ядра - 9 г/см3.

Дослідники все ще дивуються, чому планета має таке низьке нагрівання. Вважають, що вся справа в стародавній події зіткнення, яка витіснила більшу частину споконвічної спеки. Або ж у верхньому атмосферному шарі знаходиться бар'єр, що не допускає тепло до поверхні. На фото відобразили будову Урана та його ядро.

Положення та рух Урану

Уран: все про таємниці «зеленої» планети

Уран - перша планета, про яку дізналися астрономи. Довгий час вчені стежили за нею, помилково беручи за зірку чи комету. Вільям Гершель спостерігав за небесним тілом протягом року і в 1781 встановив, що воно знаходиться на планетарній орбіті Сонця.

Уран єдиний отримав свою назву із грецької, а не римської міфології. Планету назвали на честь однойменного бога неба.

Складається з кремневмісних порід і льоду

Складається з води, льоду, метану, аміаку та іонів.

Навколо мантії може існувати ще одна оболонка із рідкого молекулярного водню, рідкого гелію та невеликої частки метану.

В атмосфері присутні водень, метан, гелій та невелика кількість ацетилену та інших вуглеводнів.У телескоп ця планета виглядає як синювато-зелений диск.

12 цікавих фактів про Уран

Вісь нахилена майже під 100-градусним кутом (планета лежить на боці).
Доба триває близько 17 земних годин, рік майже 85 земних років.
Має 27 природних супутників.
Розташований на сьомій орбіті.
Найхолодніша планета Сонячної системи.
За величиною поступається тільки Юпітеру та Сатурну.
Рухає орбітою проти годинникової стрілки.
Відсутня тверда поверхня, оболонка – газоподібна, з домішкою метану, аміаку та льоду.
Змін погодних умов немає.
Магнітне поле схоже на земне (є ймовірність полярних сяйв).
Температура крижаного ядра сягає 7000 градусів.
Хмари містять багато метану, який надає планеті гарного синьо-зеленого відтінку.

Супутники та кільця та інші цікаві особливості

Усі супутники Урана названо на честь персонажів книг Поупа та Шекспіра. Особливо виділяються два гіганти - Оберон і Титанія.

Діаметр першого – 1,5 тисячі кілометрів. Його відстань від Урану трохи більше 550 тис. км. Завжди повернутий до планети одним боком і один виток довкола неї проходить за 13 днів. Температура крижаного гіганта - не вище мінус 200 градусів.

Титанія аналогічна Оберону за діаметром (1,5 тис. км) та за віддаленістю від Урана (близько 440 тис. км). Проходить оберт навколо планети за 9 днів.

Найнеймовірніший супутник на орбіті зеленої планети — Міранда. Її діаметр – 400 км, при цьому на поверхні є гори до 5 км заввишки та аналогічної глибини ущелини.

Кільцева система планети - 13 неяскравих обідків. Є припущення, що це залишки колишнього супутника, які набули вигляду кіл після руйнування внаслідок катастрофи.

Планету Уран погано вивчено, але все попереду.І у вас є шанс якщо не стати астрономом, то хоча б трохи відчути себе звездочетом Доторкніться до загадок Всесвіту, станьте її невід'ємною частиною.

Що таке уран?

Хочете дізнатися більше про діяльність МАГАТЕ?

Уран відіграє ключову роль у виробництві ядерного палива, яке використовується в ядерних енергетичних реакторах по всьому світу.

Уран - це радіоактивний елемент, що зустрічається в природі, з атомним номером 92, що позначається в періодичній таблиці хімічним символом U. Він відноситься до особливої групи елементів, званих «актинідами», які були відкриті відносно недавно Як і всі інші актиніди, уран радіоактивний - він поступово. розпадається, виділяючи при цьому енергію. Завдяки своїм особливим властивостям уран є основним джерелом палива для ядерних реакторів: з кількості уранового палива розміром з куряче яйце можна зробити таку ж кількість електроенергії, як із 88 тонн вугілля.

Уран належить до досить поширених у земній корі елементів: він зустрічається приблизно в 500 разів частіше, ніж золото. В організмі. Велика кількість урану в низькій концентрації присутня також в океані — приблизно чотири мільярди тонн.

Як і будь-який інший елемент, уран має кілька різновидів із різною масою та фізичними властивостями, але однаковими хімічними властивостями. Такі різновиди називаються ізотопами.

Які ізотопи мають уран?

Більше 99 відсотків з усіх трьох ізотопів урану, які природно присутні на нашій планеті, припадає на U-238. (Інфографіка: А. Варгас/МАГАТЕ)

У природних умовах зустрічаються три ізотопи урану: уран-234 (U-234), уран-235 (U-235) та уран-238 (U-238). Найбільш поширений U-238: на нього припадає близько 99 відсотків всього природного урану Землі. У більшості ядерних реакторів використовується паливо, що містить U-235, проте природний уран зазвичай містить лише 0,72 відсотка U-235, а для роботи більшості реакторів потрібно більш високий вміст ізотопу. Тому концентрація U-235 штучно підвищується – цей процес називається збагаченням. На незбагаченому урані працюють лише канадські реактори CANDU.

Що таке збагачення урану?

Збагачення урану - це процес, в ході якого частка ізотопу U-235 збільшується з 0,72 до 94 відсотків.

Уран вважається низькозбагаченим, якщо частка ізотопу U-235 у ньому залишається нижчою за 20 відсотків. У більшості промислових реакторів як паливо використовується низькозбагачений уран (НОУ) зі ступенем збагачення менше ніж п'ять відсотків; такий уран ще називають "реакторним". Якість НОУ згодом не погіршується, тому може безпечно зберігатися протягом багатьох років.

Якщо ступінь збагачення урану перевищує 20 відсотків, він вважається високозбагаченим.Уран з такою високою часткою ізотопу U-235 в основному використовується на флоті в ядерних силових установках (наприклад, на підводних човнах), в ядерній зброї та деяких дослідницьких реакторах.

Збільшити частку ізотопу U-235 можна у різний спосіб. Зазвичай при цьому використовується так званий жовтий кек, який перетворюється на газоподібний гексафторид урану. Потім цей газ закачується в циліндри, що швидко обертаються (центрифуги), де більш важкі ізотопи, такі як U-238, виштовхуються до стінок циліндрів, а більш легкі ізотопи U-235 залишаються в середині. Це дозволяє відсіювати і збирати газ з вищою концентрацією U-235. Цей процес повторюється доти, доки буде досягнуто необхідна частка ізотопу U-235. Потім отриманий газ проходить процес реконверсії, під час якого U-235 перетворюється на діоксид урану — порошок чорного кольору.

Як добувають уран?

Спільне підприємство «Орано» та «Казатомпрому» веде видобуток урану в Казахстані. (Фото: КАТКО)

У XX столітті уранова руда добувалась переважно у відкритих кар'єрах або підземних рудниках; руда дробилася і подрібнювалася відділення урану з інших елементів.

У XXI столітті цей метод був поступово замінений методом підземного вилуговування. У 2000 році методом підземного вилуговування видобувало лише 16 відсотків урану, але зараз він став найбільш поширеним методом. У 2020 році цим методом добувалося близько 58 відсотків урану у світі.

Підземне вилуговування. (Інфографіка: А. Варгас/МАГАТЕ)

При підземному вилуговуванні підземні поклади урану промиваються багаторазово водою, що містить додаткові елементи, такі як комплексоутворювачі, окислювачі або кислоти.Цей метод дозволяє розчиняти уран у покладах. Отриманий розчин піднімається на поверхню і обробляється для отримання оксиду урану (жовтого кеку), який служить сировиною для збагачення урану.

Жовтий кек, що надходить із фільтр-пресу. (Фото: "Орано")

Поетапний процес видобутку урану, перетворення його в ядерне паливо, опромінення палива на атомній електростанції і видалення відходів, що утворилися, називається ядерним паливним циклом.

Ядерний паливний цикл

Відпрацьоване паливо може бути також перероблено та використано повторно. (Інфографіка: А. Варгас/МАГАТЕ)

Ядерний паливний цикл — це виробничий процес, який включає кілька етапів, необхідний для виробництва електроенергії в ядерних енергетичних реакторах з використанням уранового палива. Після розвідки покладів урану виробляється видобуток та переробка природної уранової руди. Потім сирий уран надходить на хімічну переробку, у тому числі шляхом збагачення, щоб максимально підвищити його ефективність як паливо. Після опромінення в реакторах відпрацьоване паливо необхідно охолодити, помістивши його на зберігання до того моменту, як воно може бути остаточно поховано, або воно може бути рециклирован для отримання переробленого урану, який може використовуватися повторно в якості джерела енергії. Відходи, що утворюються після рециклування, і збіднений уран також необхідно видаляти.

Перегляньте це відео, щоб дізнатися більше.

Як уран перетворюється на ядерне паливо?

(Інфографіка: Адріана Варгас/МАГАТЕ)

Перед тим як стати ядерним паливом, уран встигає побути у твердому, рідкому та газоподібному станах.Тверда уранова руда перетворюється в рідину і піднімається на поверхню в ході підземного вилуговування, перетворюється на тверду речовину у вигляді жовтого кека, перетворюється в газоподібний гексафторид урану, поміщається в центрифуги і переробляється в збагачувальний діоксид урану, з якого виготовляють збірок для АЕС

Діоксид урану є порошкоподібною речовиною чорного кольору. Порошок під впливом тепла ущільнюється та спікається, утворюючи уранові пігулки. Потім пігулки по одній вставляються в довгі металеві стрижні, які збираються в пучок, утворюючи тепловиділяючі зборки - основне джерело палива для ядерних реакторів.

Що таке перероблений уран (RepU)?

Ядерне паливо може перероблятись на спеціалізованих заводах з переробки. Відновлений (перероблений) уран може бути повторно використаний як новий вид палива.

Що таке збіднений уран (ОУ)?

Як ми довідалися з розділу, присвяченого збагаченню, на центрифугах виробляється уран з більш високою часткою ізотопу U-235. Отже, залишковий матеріал його містить менше. Якщо частка ізотопу U-235 у такому побічному продукті збагачення становить менше 0,7 відсотка, він вважається збідненим.

ОУ менш радіоактивний, ніж природний уран, оскільки містить менше U-235 на одиницю маси. У процесі хімічного очищення урану перед збагаченням було видалено всі сліди продуктів розпаду.Таким чином, ОУ може підлягати похованню як низькоактивні радіоактивні відходи або використовуватися при виготовленні змішаного оксидного (МОХ) палива з виділеним плутонією, отриманим в результаті переробки ядерного палива, що відпрацювало.

Наскільки сильний вплив робить на нас уран у повсякденному житті?

Радіація — це частина нашого повсякденного життя, і ми постійно наражаємося на її вплив. Невеликі кількості природного урану щодня потрапляють в організм із їжею, водою та повітрям. (Інфографіка: А. Варгас/МАГАТЕ)

Як правило, середня доза опромінення при попаданні урану в організм з повітрям, водою і їжею становить менше 1 мкЗв на рік - для порівняння, за один 11-годинний авіапереліт людина піддається впливу космічного випромінювання, що дорівнює приблизно 58,8 мкЗв. Крім того, людина в середньому отримує дозу близько 120 мкЗв на рік внаслідок потрапляння в організм з їжею, водою та повітрям таких продуктів розпаду урану, як радій-226 та його дочірні продукти у воді, радон-222 у будівельних матеріалах будинків та полоній. 210 у сигаретному димі. Однак через відмінності в раціоні харчування і зміст урану в питній воді його кількість, що потрапляє в організм людини, в різних країнах світу сильно різниться.

Попадання в організм із їжею, водою та повітрям значних кількостей урану може завдати шкоди здоров'ю, оскільки уран є хімічно токсичним елементом. Люди, які займаються розвідкою, видобутком та переробкою урану, перебувають у групі ризику і повинні користуватися засобами захисту, а також неухильно дотримуватись відповідних правил і процедур, щоб уникнути проблем зі здоров'ям.

Яку роль грає МАГАТЕ?

МАГАТЕ проводить місії з комплексної оцінки циклу виробництва урану (ІУПСР), завдяки яким країни вдосконалюють свої національні програми виробництва урану та відповідну інфраструктуру. Ці місії дозволяють визначити області, які потребують більшої уваги чи додаткових ресурсів.
МАГАТЕ розробило керівні документи з видобутку урану, виготовлення уранового палива та поводження з залишковими речовинами, що утворюються під час виробництва урану, з метою врахування вимог ядерної та фізичної безпеки на кожній стадії процесу поводження з ураном.
МАГАТЕ у своїх Центральних установах у Відні, Австрія, проводить міжнародний симпозіум «Виробництво урану та уранову сировину для ядерного паливного циклу», на якому обговорюються всі аспекти уранової сировини для уранового паливного циклу, що забезпечує довгострокову стійкість ядерно-енергетичних програм.
МАГАТЕ розробляє норми безпеки для радіаційного захисту під час професійного опромінення працівників, зайнятих у сферах видобутку та переробки урану.
МАГАТЕ проводить всеосяжний аналіз сучасного стану геології родовищ урану та його запасів, який дозволяє отримати уявлення про відкриті родовища урану та обсяги його видобутку, а також про відповідні потенційні сценарії в майбутньому. Агентство також веде базу даних технічних, географічних та геологічних характеристик родовищ урану по всьому світу. Натисніть тут, щоб переглянути карту уранових родовищ у світі.
МАГАТЕ надає керівні матеріали щодо використання методів аналізу нерозвіданих запасів, включаючи уран.
Координаційна група з колишніх уранових об'єктів (КДБУО) МАГАТЕ сприяє співпраці між державами-членами, в яких розташовані колишні уранові об'єкти — кинуті об'єкти з видобутку урану, що містять залишкові радіоактивні та токсичні речовини, — і зміцнює співробітництво з організаціями та національними безпечної реабілітації цих об'єктів. Перегляньте це відео, щоб дізнатися більше.
МАГАТЕ аналізує та узагальнює інформацію про поводження з переробленим ураном, у тому числі з техніко-економічних питань, пов'язаних із зберіганням, повторним використанням RepU та поводженням з ним для виробництва ядерної енергії.

Матеріали на тему

На симпозіумі МАГАТЕ обговорюється цикл виробництва урану з метою сталої ядерної енергетики (англ. мовою)

Інфографіка: ядерна енергія порівняно

Пропозиція щодо подання доповідей на міжнародному симпозіумі «Уранова сировина для ядерного паливного циклу (УРАМ-2023)». (Англійською мовою)

Новий конкурс творів МАГАТЕ «Інновації, які допомагають у розвідці та видобутку урану» (англійською мовою)

Нова доповідь АЯЕ та МАГАТЕ: в найближчій перспективі світових запасів урану буде достатньо