уранових ПРОМИСЛОВІСТЬ
Уранових ПРОМИСЛОВІСТЬ. Уран - це основний енергоносій ядерної енергетики, яка виробляє близько 20% світової електроенергії. Уранова промисловість охоплює всі стадії виробництва урану, включаючи розвідку родовищ, їх розробку і збагачення руди. Переробку урану в паливо для реакторів можна розглядати як природну галузь уранової промисловості.
Загальносвітові досить надійно розвідані ресурси урану, який можна було б виділити з руди за собівартістю не вище 100 дол. За кілограм, оцінюються приблизно в 3,3 млрд. Кг U3 O8. Приблизно 20% цього (бл. 0,7 млрд. Кг U3 O8. Див. Малюнок) припадає на Австралію, за якою слідують США (ок. 0,45 млрд. Кг U3 O8). Значними ресурсами для виробництва урану розташовують ПАР і Канада.
Уранове виробництво.
Основні етапи виробництва урану - це видобуток руди підземним або відкритим способом, збагачення (сортування) руди і вилучення урану з руди вилуговуванням. На руднику уранову руду витягують з гірського масиву буро-вибуховим способом, роздроблену руду сортують і роздрібнюють, а потім переводять у розчин сильної кислоти (сірчаної) або в лужний розчин (карбонату натрію, що найкращому варіанті в разі карбонатних руд). Розчин, що містить уран, відокремлюють від твердих часток, концентрують і очищають сорбцией на іонообмінних смолах або екстракцією органічними розчинниками. Потім концентрат, зазвичай у формі оксиду U3 O8. званого жовтим кеком, осаджують з розчину, сушать і укладають в сталеві ємності місткістю бл. 1000 л.
Для вилучення урану з пористих руд осадового походження все частіше застосовується метод вилуговування на місці. По свердловинах, пробурених в рудному тілі, безперервно проганяють лужної або кислий розчин. Цей розчин з перейшов в нього ураном концентрують і очищають, а потім з нього осадженням отримують жовтий кек. Див. Також РУДИ ЗБАГАЧЕННЯ.
Переробка урану в ядерне паливо.
Концентрат природного урану - жовтий кек - це вихідний компонент ядерного паливного циклу. Для перетворення природного урану в паливо, що відповідає вимогам ядерного реактора, потрібні ще три етапи: перетворення в UF6, збагачення урану і виготовлення тепловиділяючих елементів (твелів).
Перетворення в UF6.
Для перетворення оксиду урану U3 O8 в гексафторид урану UF6 жовтий кек зазвичай відновлюють безводних аміаком до UO2. з якого потім за допомогою плавикової кислоти отримують UF4. На останньому етапі, діючи на UF4 чистим фтором, отримують UF6 - твердий продукт, переганяється при кімнатній температурі і нормальному тиску, а при підвищеному тиску плавиться. П'ять найбільших виробників урану (Канада, Росія, Нігер, Казахстан і Узбекистан) разом можуть давати 65 000 т UF6 в рік.
Збагачення урану.
У Росії, Великобританії, Німеччині, Нідерландах і Японії застосовується метод центрифугування, при якому газ UF6 наводиться в дуже швидке обертання. Завдяки відмінності в масі атомів, а отже, і в відцентрових силах, що діють на атоми, газ поблизу осі обертання потоку збагачується легким ізотопом U-235. Збагачений газ збирається і екстрагується.
Виготовлення твелів.
Збагачений UF6 надходить на завод в 2,5-т сталевих контейнерах. З нього гідролізом отримують UO2 F2. який потім обробляють гідроксидом амонію. Випав в осад діуранату амонію відфільтровують і обпалюють, отримуючи діоксид урану UO2. який пресують і спекают у вигляді невеликих керамічних таблеток. Таблетки вкладають в трубки з цирконієвого сплаву (ціркалоя) і отримують паливні стрижні, т.зв. тепловиділяючі елементи (твели), які об'єднують приблизно по 200 штук в закінчені паливні збірки, готові для використання на АЕС.
Відпрацьоване ядерне паливо сильно радіоактивно і вимагає особливих запобіжних заходів при зберіганні і видаленні в відходи. В принципі його можна переробити, відокремивши продукти ділення від залишків урану і плутонію, які повторно можуть служити ядерним паливом. Але така переробка дорого коштує і відповідні комерційні підприємства є лише в деяких країнах, наприклад у Франції та Великобританії.
Об'єм виробництва.
До середини 1980-х років, коли надії на швидке зростання ядерної енергетики зазнали краху, обсяг виробництва урану різко впав. Будівництво багатьох нових реакторів було призупинено, а на діючих підприємствах стали накопичуватися запаси уранового палива. З розпадом Радянського Союзу додатково збільшилася пропозиція урану на Заході.
75 млн. Кг. Приблизно по 30% цієї кількості припадало на США і Європейський союз, а близько 15% - на Східну Азію. Див. Також ядер РОЗПОДІЛ; АТОМНА ЕНЕРГЕТИКА.
Чесноков Н.І. Петросов А.А. Системи розробки родовищ уранових руд. М. тисяча дев'ятсот вісімдесят два
Смирнов Ю.В. та ін. Апарати та обладнання зарубіжних гідрометалургійних заводів. М. 1984