Co to jest wzbogacony uran? Produkcja, zastosowanie, cena

Co to jest wzbogacony uran? Produkcja, zastosowanie, cena

Produkcja

Wzbogacony uran znacząco różni się od tego, który występuje naturalnie. Wykorzystuje się m.in. w elektrowniach atomowych oraz jako składnik bomb jądrowych. Jest przede wszystkim dodatkowo nasycony większą ilością izotopu 235U. Tego rodzaju uran pozyskiwany jest w procesie rozdzielania izotopów, który powszechnie nazywa się wzbogacaniem uranu. Pierwiastek w formie naturalnej zawiera zaledwie ok. 0,7% izotopu 235 U. Ciekawostką jest również fakt, że uran 235 to jedyny izotop, który występuje w naturze i ulega rozszczepieniu na skutek działania neutronów termicznych.

Jak powstaje wzbogacony uran?

Cały proces wytwarzania, przetwarzania, wykorzystania oraz rozpowszechniania wzbogaconego uranu na świecie, kontrolowany jest przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej. Podczas wytwarzania uranu wzbogaconego, powstaje tzw. “uran zubożony” czyli izotop 238U, który wyróżnia się m.in. wysoką gęstością i wykorzystywany jest np. do produkcji pocisków przeciwpancernych.

Choć wzbogacony uran można uzyskać na trzy różne sposoby, to schemat działania każdej z nich jest taki sam. A zatem jak się go produkuje? Kluczem w technologii produkcji wzbogaconego uranu jest różnica w ciężarze izotopu rozszczepialnego 235U oraz nierozszczepialnego 238U. Bez względu na rodzaj stosowanej metody produkcji, najpierw za pomocą fluoru przemienia się uran do postaci gazowej, oznaczany symbolem UF6. Jakie są metody produkcji wzbogaconego uranu?

Metoda kanalikowa – polega na przepuszczaniu gazu UF6 przez małe kanaliki, które mają kształt półkola. Wysoka siła odśrodkowa sprawia, że lżejszy izotop rozszczepialny 235U kumulowany jest w górnej części kanału i odpowiednio odprowadzany. Minusem tego rozwiązania jest niska skuteczność przy jednym przebiegu. Aby uzyskać pożądane wzbogacenie, należy połączyć szeregowo wiele takich układów.

Metoda dyfuzyjna – wymaga zastosowania przegród półprzepuszczalnych, przez które pod wysokim ciśnieniem, przedostaje się lżejszy izotop 235U. Dzięki temu możliwe jest skuteczne oddzielenie obu składowych.

Metoda wirówkowa – gaz wiruje z dużą prędkością, a siła odśrodkowa sprawia, że cięższe frakcje samowolnie znajdują się bliżej ścianek wirówki. Lżejsze za to koncentrują się w okolicach jej środka, co pozwala na ich prostą ekstrakcję.

Sprawdź również: Elektrownia w Czarnobylu: zwiastuny tragedii

Wzbogacony uran – zastosowanie, właściwości

W zależności od zawartości izotopu 235U można wyodrębnić kilka typów wzbogaconego uranu:

  • Uran odzyskany (RepU) – nieznacznie wzbogacony (zawartość 0,5–1,0% 235U), uzyskany w wyniku przetwarzania zużytego paliwa jądrowego reaktorów wodnych. Może być wykorzystany jako paliwo w reaktorach wymagających uranu naturalnego.
  • Uran nieznacznie wzbogacony (SEU) zawierający od 0,9% do 2% izotopu 235U, wykorzystywany w niektórych reaktorach ciężkowodnych. Wzbogacenie uranu w stosunku do jego naturalnej postaci pozwala na łatwiejsze sterowanie procesami jądrowymi zachodzącymi w reaktorze.
  • Uran nisko wzbogacony (LEU), aby uran zaliczyć do tej kategorii musi zawierać poniżej 20% izotopu 235U. W celu wykorzystania w reaktorach lekkowodnych, należy go wzbogacić w izotop 235U do poziomu ok. 3,5%. W reaktorach badawczych np. polskim reaktorze Maria wykorzystuje się uran o stopniu wzbogacenia bliskim 20%.
  • Uran wysoko wzbogacony (HEU) zawierający powyżej 20% izotopów 235U i 233U. Stosowany jako paliwo w tzw. reaktorach szybkich neutronów oraz m.in. w atomowych okrętach podwodnych czy lotniskowcach (wzbogacenie do poziomu nawet 90%). Poza tym wyróżnia się również tzw. uran bojowy o zawartości powyżej 85% izotopów 235U i 233U wykorzystywany jako materiał rozszczepialny w broni jądrowej. Zawartość 20% 235U charakteryzuje tzw. uran użyteczny do zastosowań militarnych – niezbyt efektywny, lecz możliwy do zastosowania konstrukcji broni atomowej.

Sprawdź również: Wybuch w Czarnobylu: minuta po minucie

Cena uranu wzbogaconego

W 2011 roku, kiedy miała miejsce katastrofa w elektrowni atomowej w Fukushimie ceny uranu zaczęły gwałtownie spadać. Trend utrzymywał się przez kilka lat, jednak ostatnio wskutek ograniczenia podaży cena zaczęła ponownie wzrastać. Brak jest jednak oficjalnych informacji na temat ceny uranu wzbogacanego możliwego do zastosowania jako paliwo w reaktorach jądrowych. Znana jest natomiast cena surowca o zawartości, podobnie jak naturalny uran około 0,7% 235U. Jest to tzw. yellowcake będący półproduktem stosowanym do produkcji wzbogaconego uranu. Jego cena oscyluje w granicach 55$ za kilogram.

Redaktor naczelny w serwisie Joblife.pl

Grafik 3D, fotograf, podróżnik. Miłośnik pisania wierszy, opowieści, artykułów publicystycznych. Pasjonat astronomii i wycieczek górskich. Ponad 10 lat doświadczenia w działaniach marketingowych.

Redaktor w serwisie Joblife.pl

Gitarzysta z zamiłowaniem do klasycznych rock'n'rollowych brzmień. Autor tekstów, kompozytor, od 2020 roku student. W chwilach wolnych od muzyki baczny obserwator polityki międzynarodowej, od zawsze zafascynowany historią.

0 komentarzy
Inline Feedbacks
Zobacz wszystkie komentarze