Contenu

• Pas
• Méthode 1 sur 7: Processus d'enrichissement de base
• Méthode 2 sur 7: Processus de diffusion de gaz
• Méthode 3 sur 7: Processus de jointoiement au gaz
• Méthode 4 sur 7: Processus de séparation aérodynamique
• Méthode 5 sur 7: Processus de diffusion thermique liquide
• Méthode 6 sur 7: Processus de séparation des isotopes électromagnétiques
• Méthode 7 sur 7: Processus de séparation isotopique au laser
• Conseils
• Avertissements

L'uranium est utilisé comme combustible pour les réacteurs nucléaires et a également été utilisé pour créer la première bombe atomique larguée sur Hiroshima en 1945. L'uranium est extrait du minerai de résine d'uranium contenant plusieurs isotopes de différentes masses atomiques et différents niveaux de radioactivité. Pour une utilisation dans une réaction de désintégration, la quantité d'isotope U doit être augmentée jusqu'à un certain niveau. Ce processus s'appelle l'enrichissement de l'uranium. Il y a plusieurs moyens de le faire.

Pas

Méthode 1 sur 7: Processus d'enrichissement de base

1. 1 Décidez à quoi vous allez utiliser l'uranium. En règle générale, le minerai d'uranium ne contient que 0,7 % d'U, et le reste est constitué d'un isotope U relativement stable. Le type de réaction dans lequel vous avez l'intention d'utiliser l'uranium détermine le niveau d'U auquel vous devez enrichir le minerai pour utiliser le minerai. l'uranium disponible aussi efficacement que possible. ...
   • L'uranium utilisé dans l'énergie nucléaire doit être enrichi à un niveau de 3-5% U. (certains réacteurs nucléaires nécessitent l'utilisation d'uranium non enrichi).
   • L'uranium utilisé pour créer des armes nucléaires doit être enrichi à 90 % d'U.
2. 2 Convertir du minerai d'uranium en gaz. La plupart des méthodes d'enrichissement de l'uranium nécessitent la conversion du minerai en gaz à basse température. Le fluor gazeux est pompé dans l'unité de conversion du minerai. L'oxyde d'uranium interagit avec le fluor pour produire de l'hexafluorure d'uranium (UF₆). Après cela, l'isotope U est isolé du gaz.
3. 3 Enrichissement en uranium. La suite de ce texte décrit les différentes manières d'enrichir l'uranium. Les plus courantes sont la diffusion gazeuse et la centrifugation gazeuse, mais la séparation isotopique laser devrait bientôt les remplacer.
4. 4 Convertir Hexafluorure d'uranium en Dioxyde d'uranium (UO₂). Après l'enrichissement, l'uranium doit être converti en une forme stable et solide pour une utilisation ultérieure.
   • Le dioxyde d'uranium est utilisé comme combustible pour les réacteurs nucléaires sous forme de granulés placés dans des tubes métalliques formant des barres de 4 mètres.

Méthode 2 sur 7: Processus de diffusion de gaz

1. 1 Pompage UF₆ à travers les tuyaux.
2. 2 Faire passer le gaz à travers un filtre poreux ou une membrane. Puisque l'isotope U est plus léger que U, UF₆contenant un isotope plus léger traversera la membrane plus rapidement qu'un isotope plus lourd.
3. 3 Répétez le processus de diffusion jusqu'à ce que vous ayez collecté suffisamment d'U. La diffusion répétitive est appelée cascade. Cela peut prendre jusqu'à 1400 passages à travers la membrane avant que suffisamment d'U soit collecté.
4. 4 Condenser l'UF₆ en liquide. Une fois le gaz enrichi, il est condensé en un liquide et placé dans des conteneurs, où il est refroidi et solidifié pour être transporté et transformé en granulés.
   • En raison du grand nombre de gaz qui passent à travers les filtres, ce processus est énergivore et est donc hors d'usage.

Méthode 3 sur 7: Processus de jointoiement au gaz

1. 1 Collectez plusieurs cylindres tournant à grande vitesse. Ces cylindres sont des centrifugeuses. Les centrifugeuses sont montées aussi bien en parallèle qu'en série.
2. 2 Télécharger UF₆ dans des centrifugeuses. Les centrifugeuses utilisent la force centrifuge pour forcer le gaz le plus lourd, le contenant, à se trouver sur les parois du cylindre, et le plus léger, avec le U, à rester au centre.
3. 3 Séparez les gaz séparés.
4. 4 Répétez le processus avec ces gaz dans différentes centrifugeuses. Le gaz à haute teneur en U est passé dans une centrifugeuse pour récupérer encore plus d'U, et le gaz à faible teneur en U est expulsé pour récupérer l'U restant.Ainsi, on obtient plus d'U qu'avec la diffusion gazeuse.
   • Le processus d'utilisation des centrifugeuses à gaz a été inventé dans les années 1940, mais n'a pas été beaucoup utilisé jusqu'aux années 1960, lorsque la réduction de la consommation d'énergie a commencé à importer. Actuellement, l'installation utilisant ce procédé est située à Eunice, aux États-Unis. Il existe 4 entreprises de ce type en Russie, au Japon et en Chine - 2 chacune, en Grande-Bretagne, aux Pays-Bas et en Allemagne - une chacune.

Méthode 4 sur 7: Processus de séparation aérodynamique

1. 1 Construisez plusieurs cylindres étroits stationnaires.
2. 2 Entrez UF₆ dans les cylindres à grande vitesse. Le gaz ainsi introduit va tourner dans le cylindre comme un cyclone, à la suite de quoi il se divise en U et U, comme dans une centrifugeuse rotative.
   • En Afrique du Sud, ils ont proposé d'injecter du gaz dans un cylindre de manière tangentielle. Il est actuellement testé sur des isotopes légers, comme dans le silicium.

Méthode 5 sur 7: Processus de diffusion thermique liquide

1. 1 Sous pression tourner le gaz UF₆ en liquide.
2. 2 Construisez deux tuyaux concentriques. Les tuyaux doivent être assez hauts. Plus les tuyaux sont longs, plus le gaz peut être séparé.
3. 3 Entourer les tuyaux d'une gaine d'eau liquide. Cela refroidira le tube extérieur.
4. 4 Injecter de l'hexafluorure d'uranium liquide entre les tuyaux.
5. 5 Chauffer le tube intérieur à la vapeur. La chaleur va créer un flux de convection dans l'UF₆, ce qui provoquera le déplacement des isotopes U légers vers le tube intérieur chaud et du U lourd vers le tube extérieur froid.
   • Ce procédé a été inventé en 1940 dans le cadre du projet Manhattan, mais a été abandonné très tôt après le développement d'un procédé de diffusion de gaz plus efficace.

Méthode 6 sur 7: Processus de séparation des isotopes électromagnétiques

1. 1 Ioniser le gaz UF₆.
2. 2 Faire passer le gaz à travers un champ magnétique puissant.
3. 3 Séparez les isotopes d'uranium ionisés des traces qu'ils laissent lors de leur passage dans le champ magnétique. Les ions U laissent des traces qui se courbent différemment de U. Ces ions peuvent être séparés pour produire de l'uranium enrichi.
   • Cette méthode a été utilisée pour produire de l'uranium pour la bombe atomique larguée sur Hiroshima en 1945 et a été utilisée par l'Irak pour son programme d'armement nucléaire en 1992. Cette méthode nécessite 10 fois plus d'énergie que la méthode de diffusion gazeuse, ce qui la rend peu pratique pour les programmes à grande échelle.

Méthode 7 sur 7: Processus de séparation isotopique au laser

1. 1 Réglez le laser sur une fréquence spécifique. La lumière laser doit avoir une longueur d'onde spécifique (une seule couleur). A une longueur d'onde donnée, le laser ne ciblera que les atomes U, laissant les atomes U intacts.
2. 2 Pointer le laser sur l'uranium. Contrairement à d'autres méthodes d'enrichissement de l'uranium, ce procédé ne nécessite pas l'utilisation d'hexafluorure d'uranium gazeux. Vous pouvez utiliser un alliage d'uranium et de fer, ce qui est le plus souvent fait dans l'industrie.
3. 3 Libérera des atomes d'uranium avec des électrons excités. Ce seront les atomes U.

Conseils

• Dans certains pays, les déchets nucléaires sont réutilisés pour séparer l'uranium et le plutonium du processus de désintégration. L'uranium réutilisable devra être extrait de l'U et de l'U obtenus dans le processus de désintégration, et maintenant l'uranium doit être enrichi à un niveau plus élevé qu'initialement, car l'U absorbe les neutrons et ralentit ainsi le processus de désintégration. Pour cette raison, l'uranium utilisé pour la première fois doit être séparé de l'uranium recyclé.

Avertissements

• En fait, l'uranium est faiblement radioactif. Cependant, en le transformant en UF₆ , il se transforme en un produit chimique toxique qui, au contact de l'eau, forme de l'acide fluorhydrique. Par conséquent, les usines d'enrichissement d'uranium nécessitent le même niveau de sécurité et de protection que les usines chimiques fonctionnant avec du fluor, ce qui inclut le stockage de gaz UF₆ sous basse pression et l'utilisation d'une étanchéité supplémentaire lors du travail sous haute pression.
• L'uranium recyclable doit être sérieusement protégé car les isotopes U qu'il contient se désintègrent en éléments qui émettent un fort rayonnement gamma.
• L'uranium enrichi ne peut généralement être réutilisé qu'une seule fois.