Мир: как добывается радиоактивный уран и для чего он используется?

Уран является редким и дорогим радиоактивным металлом, который окрашен в серебристый цвет. Раньше он использовался в качестве красящего вещества для изготовления керамики и цветного стекла. Однако, сегодня уран высоко ценится за способность его ядер к делению и выделению тепла – этот материал является основой атомной энергетики и атомного оружия. Существует мнение, что в будущем уран можно будет использовать для создания ракетных двигателей. Получается, что этот радиоактивный химический элемент играет в науке и даже в жизни обычных людей очень большую роль – от него зависит не только добыча электроэнергии и уровень вооружения, но и способность лю-дей в будущем посещать далекие планеты вроде Марса и так далее. Поэтому, давайте выясним, как добывается уран, сколько он стоит и другую интересную информацию.
Как добывается уран?
Уран является редким радиоактивным металлом, по распространенности он находится на 38 месте. Его довольно много в земной коре, однако он очень рассеян и не образует мощных месторождений. В чистом виде он практически не встречается, поэтому его выделяют из минералов. Наиболее распро-страненным минералом урана считается урановая смолка, которая также известна как настуран. По-мимо самого урана, в состав этого минерала входят радий, актиний, полоний и другие элементы – продукты радиоактивного распада его изотопов. Примерно 99,4% земного урана представляет собой уран-238, оставшиеся 0,6% приходятся на уран-235.
Так как уран является радиоактивным металлом, его месторождения можно найти при помощи обору-дования для измерения уровня радиации. Но добыча этого металла – очень опасная затея, потому что радиация вредит человеческому здоровью. Так как уран играет очень большую роль в современной промышленности, без его добычи никуда.
Существует три основных вида добычи урана:
– открытый, применяемый в случаях, когда урановая руда находится на поверхностных слоях земной коры. Рабочие копают бульдозерами большую яму, загружают руду в грузовики и отправляют в пере-рабатывающий комплекс;
– подземный, применяемый при глубоком расположении радиоактивного материала. Рабочие бурят вертикальную шахту глубиной до двух километров и поднимают руду при помощи специальных грузо-вых лифтов. Порода измельчается и очищается от примесей, в результате чего остается только оса-док солей урана – он называется желтый кек (yellow cake) и после процесса прокаливания превраща-ется в закись-окись урана, которым торгуют на бирже;
– скважинное подземное выщелачивание, которое в корне отличается от первых двух способов. В этом случае рабочие бурят 6 скважин по углам шестиугольника, через которые в руду закачивают серную кислоту. После этого, в центре фигуры бурят еще одну дыру, которая используется для извле-чения насыщенного солями урана раствора. Он пропускается через специальные колонны, чтобы со-ли урана остались только на специальной смоле. Далее из смолы изготавливается желтый кек, а из него – закись-окись урана.
Опасность урана для здоровья человека
Уран опасен не только потому, что обладает ионизирующим излучением – он является тяжелым ме-таллом, имеющим свойство накапливаться в организме. Ионизирующее излучение провоцирует раз-витие раковых заболеваний, что многим из нас уже хорошо известно. А накапливание в организме тя-желых металлов ведет к их разрушению: в опасности находятся головной мозг, сердце, легкие, почки и другие важные органы человеческого организма. А если уран попадает в организм беременной женщины или ребенка, могут возникнуть серьезные проблемы в развитии. Опасные частицы урана могут проникнуть в тело самыми разными способами: при заглатывании, вдыхании и даже через тре-щины на коже.
Что такое обогащение урана?
В природном уране содержится три изотопа: уран-238, уран-235 и уран-234. Выше я уже отметил, что большая часть земного урана представляет собой изотоп 238, который достаточно стабилен и не спо-собен к самостоятельному поддержанию цепной ядерной реакции. Чтобы создать ядерное топливо, среди всех изотопов нужно выделить именно изотоп уран-235 – этот процесс и называется обогаще-нием урана.
Разделить изотопы очень сложно. Так как изотопы урана 238, 235 и 243 это одни и те же химические элементы, их свойства одинаковы и даже разница в атомной массе составляет всего лишь около 1%. Несмотря на это, именно на разнице в массе атомов изотопов и заключается суть большинства мето-дов обогащения. Самый простой и распространенный способ разделения изотопов – это газовая диф-фузия. Технология подразумевает помещение газообразного соединения урана в центрифугу, где инерция заставляет тяжелые молекулы концентрироваться у стенки центрифуги. Известно, что 235-й изотоп немного легче 238-го из-за разницы в количестве нейтронов в ядре, поэтому во время работы центрифуги он остается в середине, а более тяжелые липнут к стенкам.
Где добывается больше всего урана?
Уран можно найти практически в любой точке земного шара, но лидерами по его добыче являются Австралия, Канада и Казахстан. В некоторые годы в список самых крупных производителей урана по-падают Китай и некоторые африканские страны. Безусловным лидером по запасам урана в мире уже много лет является Австралия. Если верить данным Всемирной ядерной ассоциации, в этой стране хранится около 31% всех мировых запасов урана. В этом нет ничего удивительного, потому что на территории Австралии имеется целых 19 месторождений урана. Среди них есть шахта Олимпик Дам, где ежегодно добывается до 3 000 т сырья для ядерного топлива.
Как можно понять, Россия редко оказывается лидером в добыче урана. Но не все так плохо – страна занимает первое место по производству обогащенного урана, что является еще более сложной зада-чей, чем добыча. В большом успехе России в обогащении урана тоже нет ничего удивительного, по-тому что страна сама производит газовые центрифуги и владеет 40% мировых мощностей для обога-щения химического элемента.
Сколько стоит уран?
Сырьем для изготовления ядерного топлива является закись-окись урана. Урановый рынок находился в не лучшем состоянии после ужасной аварии на японской атомной электростанции “Фукусима-1” в 2011 году. Но в 2020 году ситуация стала улучшаться и стоимость урана значительно возросла. По данным за начало марта 2022 года, цена за фунт (0,4 килограмма) закиси-окиси урана составляет около 48 долларов.
Сообщается, что в основном уран необходим для питания 437 атомных энергоблоков, находящихся в разных уголках нашей планеты. Если верить открытым источникам, каждый год они потребляют до 62,5 тысяч тонн урана. (Eenergy.media/Энергетика Украины и мира)