Як видобувається радіоактивний уран і навіщо він використовується?

Уран є рідкісним і дорогим радіоактивнимметалом, що пофарбований у сріблястий колір. Раніше він використовувався як барвник для виготовлення кераміки та кольорового скла. Проте сьогодні уран високо цінується за здатність його ядер до поділу та виділення тепла — цей матеріал є основою атомної енергетики та атомної зброї. Існує думка, що у майбутньому уран можна буде використовуватиме створення ракетних двигунів. Виходить, що цей радіоактивний хімічний елемент відіграє в науці і навіть у житті звичайних людей дуже велику роль — від нього залежить не лише видобуток електроенергії та рівень озброєння, а й здатність людей у ​​майбутньому відвідувати далекі планети на зразок Марса тощо. Тому давайте з'ясуємо, як видобувається уран, скільки він коштує й іншу цікаву інформацію.

Зразок урану — потрібний у промисловості, але небезпечний для здоров'я хімічний елемент

зміст

• 1 Як видобувається уран?
• 2 Небезпека урану для здоров'я людини
• 3 Що таке збагачення урану?
• 4 Де видобувається найбільше урану?
• 5 Скільки коштує уран?

Як видобувається уран?

Уран є рідкісним радіоактивним металом,поширеність він знаходиться на 38-му місці. Його досить багато в земній корі, проте він дуже розпорошений і не утворює потужних родовищ. У чистому вигляді він практично не зустрічається, тому його виділяють із мінералів. Найбільш поширеним мінералом урану вважається уранова смолка, яка також відома як настуран. Крім самого урану, до складу цього мінералу входять радій, актіній, полоній та інші елементи – продукти радіоактивного розпаду його ізотопів. Приблизно 99,4% земного урану є уран-238, 0,6%, що залишилися, припадають на уран-235.

Настуран - мінерал, що містить уран

Оскільки уран є радіоактивним металом, йогородовища можна знайти за допомогою обладнання вимірювання рівня радіації. Але видобуток цього металу — дуже небезпечна витівка, бо радіація шкодить здоров'ю людини. Так як уран грає дуже велику роль у сучасній промисловості, без його видобутку нікуди.

Існує три основні види видобутку урану:

• відкритий, застосовується у випадках, коли уранова руда знаходиться на поверхневих шарах земної кори. Робітники копають бульдозерами велику яму, завантажують руду у вантажівки та відправляють у переробний комплекс;
• підземний, застосовуваний при глибокому розташуваннірадіоактивного матеріалу. Робітники бурять вертикальну шахту завглибшки до двох кілометрів та піднімають руду за допомогою спеціальних вантажних ліфтів. Порода подрібнюється і очищається від домішок, у результаті залишається лише осад солей урану — він називається жовтий кек (yellow cake) і після процесу прожарювання перетворюється на закис-окис урану, яким торгують на біржі;
• свердловинне підземне вилуговування, яке докорінно відрізняється від перших двохметодів. В цьому випадку робітники бурять 6 свердловин по кутах шестикутника, через які в руду закачують сірчану кислоту. Після цього в центрі фігури бурять ще одну дірку, яка використовується для вилучення насиченого солями урану розчину. Він пропускається через спеціальні колони, щоб солі урану залишилися лише на спеціальній смолі. Далі зі смоли виготовляється жовтий кек, та якщо з нього — закис-окис урану.

Процес видобутку урану з кар'єру

Небезпека урану для здоров'я людини

Уран небезпечний не тільки тому, що маєіонізуючим випромінюванням - він є важким металом, що має властивість накопичуватися в організмі. Іонізуюче випромінювання провокує розвиток ракових захворювань, що багатьом з нас добре відомо. А накопичення в організмі важких металів веде до їхнього руйнування: у небезпеці знаходяться головний мозок, серце, легені, нирки та інші важливі органи людського організму. А якщо уран потрапляє до організму вагітної жінки або дитини, можуть виникнути серйозні проблеми у розвитку. Небезпечні частинки урану можуть проникнути в тіло різними способами: при заковтуванні, вдиханні і навіть через тріщини на шкірі.

Уран може завдати серйозної шкоди здоров'ю

Що таке збагачення урану?

У природному урані міститься три ізотопи:уран-238, уран-235 та уран-234. Вище я вже зазначив, що більша частина земного урану є ізотопом 238, який досить стабільний і не здатний до самостійної підтримки ланцюгової ядерної реакції. Щоб створити ядерне паливо, серед усіх ізотопів потрібно виділити саме ізотоп уран-235 - цей процес називається збагаченням урану.

Уран-235 є найціннішим ізотопом

Розділити ізотопи дуже складно.Оскільки ізотопи урану 238, 235 і 243 це одні й самі хімічні елементи, їх властивості однакові і навіть різниця в атомній масі становить лише близько 1%. Незважаючи на це, саме на різниці в масі атомів ізотопів і є суть більшості методів збагачення. Найпростіший і найпоширеніший спосіб поділу ізотопів - це газова дифузія. Технологія має на увазі приміщення газоподібного з'єднання урану в центрифугу, де інерція змушує важкі молекули концентруватися біля стінки центрифуги. Відомо, що 235-й ізотоп трохи легший за 238-й через різницю в кількості нейтронів в ядрі, тому під час роботи центрифуги він залишається в середині, а більш важкі липнуть до стінок.

Газові центрифуги для збагачення урану

Де видобувається найбільше урану?

Уран можна знайти практично у будь-якій точціземної кулі, але лідерами з його видобутку є Австралія, Канада та Казахстан. У деякі роки до списку найбільших виробників урану потрапляють Китай та деякі африканські країни. Безумовним лідером із запасів урану у світі вже багато років є Австралія. Якщо вірити даним Всесвітньої ядерної асоціації, у цій країні зберігається близько 31% усіх світових запасів урану. У цьому немає нічого дивного, тому що на території Австралії є цілих 19 родовищ урану. Серед них є шахта Олімпік Дам, де щорічно видобувається до 3000 тонн сировини для ядерного палива.

Австралійська шахта Олімпік Дам

Як можна зрозуміти, Росія рідко виявляєтьсялідером у видобутку урану. Але не все так погано — країна займає перше місце з виробництва збагаченого урану, що є ще складнішим завданням, ніж видобуток. У великому успіху Росії у збагаченні урану теж немає нічого дивного, тому що країна сама виробляє газові центрифуги та має 40% світових потужностей для збагачення хімічного елемента.

У Росії найбільше урану видобувається в Краснокаменську

Читайте також: Що робити під час ядерного вибуху?

Скільки коштує уран?

Сировиною для виготовлення ядерного палива єзакис-окис урану. Урановий ринок перебував у не найкращому стані після жахливої ​​аварії на японській атомній електростанції «Фукусіма-1» у 2011 році. Але у 2020 році ситуація стала покращуватись і вартість урану значно зросла. За даними за початок березня 2022 року, ціна за фунт (0,4 кілограма) закису-окису урану становить близько 48 доларів.

У продаж уран надходить у вигляді «таблеток»

Повідомляється, що в основному уран необхіднийживлення 437 атомних енергоблоків, що у різних куточках нашої планети. Якщо вірити відкритим джерелам, щороку вони споживають до 62,5 тисячі тонн урану.

Якщо вам цікаві новини науки і технологій, підпишіться на наш Telegram-канал. Там ви знайдете анонси свіжих новин нашого сайту!

Якщо вам цікаво, як працюють атомні електростанції, рекомендую почитати цей матеріал. Також можете почитати, що буде, якщо на АЕС повністю відключать електрику — ось посилання.