Четыре крупнейших спутника Урана, вероятно, содержат слой океана между ядром и ледяной коркой. Сначала уран полностью покрыл Землю, но по истечении определенного времени, наслоения оттеснили элемент к ядру. В.Ф. Анисичкин с соавторами предложили обоснованную гипотезу, согласно которой местом критической концентрации урана и тория могла быть поверхность твердого внутреннего ядра.
Физики открыли изотоп уран-241
Из все того же школьного курса многие из нас помнят и классическое описание цепной реакции деления: нейтрон ударил в ядро урана, развалил его на части. На кластере "Уран" были добавлены четыре узла общего назначения в раздел apollo и два узла с видеокартами Nvidia Tesla A100 для задач машинного обучения. Джо Байден заявил, что США впервые самостоятельно смогли произвести 90 килограммов обогащённого урана. Как и плутоний, эти элементы не встречаются в природе, а возникают только в результате трансмутации урана. В основе ядерной энергетики лежит одно интересное свойство ядер урана и некоторых других элементов: если мы выстрелим в такое ядро нейтроном (и попадём), то оно сначала поглотит. Обедненный гексафторид урана используется в атомной энергетике и других отраслях, он образуется при обогащении урана.
Секреты ледяного царства: почему ученых поразили новые снимки Урана
Основной процесс ядерного реактора – бомбардировка изотопа урана-235 нейтронами. В результате этого ядро делится на более мелкие части и выпускает несколько нейтронов. По современным научным представлениям, в ядре находятся скопления тяжёлых оксидов урана. Так как дочерние ядра могут возникать в возбужденном состоянии, то распад урана 238 сопровождается гамма-излучением. При расщеплении ядра урана-235 выделяется огромное количество энергии (цепная реакция). Некоторые взрывы звёзд могут происходить благодаря делению ядер урана, как в атомных бомбах.
«Росатом»: ЧП с обедненным гексафторидом урана на Урале не угрожает населению
Однако, сегодня уран высоко ценится за способность его ядер к делению и выделению тепла — этот материал является основой атомной энергетики и атомного оружия. Интерфакс: Северная Корея расширяет ключевой объект, способный обогащать уран для ядерного оружия, сообщает CNN, ссылаясь на спутниковые снимки компании Maxar. При попадании нейтрона, ядро урана делится на две части, которые разлетаются с большой скоростью. РИА Новости, 17.03.2023.
Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива
Коллектив сотрудников кафедр радиохимии, органической и физической химии Химического факультета МГУ создал новый вариант соединения на основе фенантролина для извлечения урана из отработанного ядерного топлива с помощью экстракции. Ученые продемонстрировали высокую емкость предложенного лиганда по урану. Ее можно сравнить с экстрагентами, которые используются в промышленности. В России переработка ядерного топлива реализуется по схеме замкнутого ядерно-топливного цикла: «После того, как отработавшее топливо извлекают из реактора, из него выделяют уран и плутоний, чтобы снова использовать их как источник энергии. Помимо этих двух элементов, извлекают различные высокоактивные элементы например, америций и кюрий. Это необходимо для того, чтобы захоронить отходы с меньшей радиоактивностью, — рассказывает один из авторов работы, сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Светлана Гуторова. Сейчас для переработки урана и плутония на предприятиях применяют технологию PUREX: сначала их извлекают из топлива, а затем разделяют с помощью окислительно-восстановительной реакции в смеси водной и органической фаз. Это не очень удобно, так как многие элементы, которые находятся в ОЯТ, могут окисляться и восстанавливаться.
Последняя тоже не является панацеей, поскольку запасы ископаемого топлива для нее угля, газа, нефти являются исчерпаемыми. Хорошие перспективы имеются у ядерной энергетики с привычными реакторами на тепловых нейтронах, но для их работы также требуется редкий и дорогой уран U-235. Однако есть вариант с так называемым «замкнутым топливным циклом», где ставка делается на реакторы на быстрых нейтронах, которые могут перерабатывать природный U-238 и торий. Что же это за технология такая, и почему будущее именно за ней? Во время работы обычного ядерного реактора тяжелое ядро урана, плутония или тория при делении выпускает несколько «лишних» нейтронов, что приводит к эффекту наведенной радиоактивности. В российских ВВЭР это ведет к накоплению в водяном носителе трития, тяжелого изотопа водорода. После этого его приходится выделять путем сложных и дорогостоящих манипуляций. Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем. Большим преимуществом расплавленного металла является то, что он практически не поглощает нейтроны и не набирает наведенную радиоактивность. Как известно, свинец — это очень радиационно стойкий элемент.
Максимальная продолжительность возможна в режиме воспроизводства делящихся нуклидов. В результате содержание легко делящегося урана-235 поддерживается на достаточно высоком уровне, и получается реактор-размножитель на быстрых нейтронах. Ряд глобальных явлений на Земле носит циклический характер с периодом в сотни тысяч и миллионы лет. О причинах этих колебаний нет единого мнения. По обломочным окаменевшим моренам и ледниково-морским осадкам, обнаруженным на всех континентах, ученые восстановили ледниковую историю Земли за последние 2,5 млрд лет. В течение этого времени Земля пережила четыре ледниковые эры, каждая эра состояла из ледниковых периодов, а период — из ледниковых эпох. Периодичность потеплений-похолоданий, соответствующая смене ледниковых эпох, составляет около 100 тыс. Подробнейшая информация о палеоклимате получена при бурении ледниковых щитов в Антарктиде. Каково значение этого факта? Дело в том, что изверженные породы, застывая, намагничиваются в соответствии с существующим на тот момент направлением магнитного поля. Таким образом, эта «законсервированная» в породе намагниченность наглядно продемонстрировала, что в прошлом поле было другим. Замеры следов магнитного поля в горных породах различного возраста показали, что на протяжении геологической истории Земли оно меняло знак много-много раз. Инверсии происходили через интервалы времени от десятков тысяч до миллионов лет средний период — 250 тыс. Почему происходит смена магнитных полюсов? Магнитное поле планеты формируется благодаря циркуляции расплавленного железа во внешнем ядре. Движение электропроводящей жидкости в магнитном поле создает самоподдерживающуюся систему, своего рода геодинамо. Но для образования мощных переменных течений в ядре, приводящих к изменению магнитного поля, необходимы и мощные нестационарные источники тепла. Вполне подходящими кандидатами на эту роль опять-таки являются природные ядерные реакторы Вполне естественно предположить, что при работе реактора из-за тепловыделения возникают конвективные потоки, вызывающие разрыхление активной зоны. В какой-то момент цепная реакция деления останавливается. Когда выделение тепла прекращается и конвективные потоки ослабевают, уран медленно оседает — цепная реакция возобновляется. Таким образом, геореактор может работать и в импульсном режиме. Определяющим показателем хода цепной реакции является коэффициент размножения нейтронов k, который равен отношению числа нейтронов, вновь образовавшихся в реакциях деления, к количеству нейтронов, поглощенных в ходе реакции либо покинувших активную зону. Тогда в каждом новом поколении нейтронов становится все больше, и они, в свою очередь, вызывают все больше делений ядер. Возникает лавинообразный процесс. Согласно проведенным расчетам максимально возможный коэффициент размножения ведет себя следующим образом: вначале он падает в течение 1 млрд лет, однако затем более-менее стабилизируется и остается больше единицы вплоть до настоящего времени. Представляется, что более вероятен импульсный сценарий работы реактора, когда периоды активности перемежаются периодами «простоя». Так, как это было в маленьком природном реакторе Окло, но только с большей продолжительностью циклов. По мнению авторов, временные характеристики рассчитанного импульсного режима можно соотнести с рядом периодических явлений, наблюдаемых на поверхности Земли, таких как глобальные изменения климата или смена магнитных полюсов. Откуда летят геонейтрино? Сторонники точки зрения, что Земля является ядерным реактором, сегодня связывают особые надежды с электронным антинейтрино. Нейтрино практически не реагируют с веществом и поэтому обладают огромной проникающей способностью, почти без потерь проходя через все тело Земли. Их регистрация — сложная научная и техническая задача. В течение двух лет ученые зафиксировали 152 события, но после отсечения фона осталось всего 25 — по одному в месяц. Главными источниками фона оказались промышленные реакторы Японии и Южной Кореи. Полное число антинейтрино может быть частично связано с мощностью действующего геореактора и частично — с естественным распадом различных нестабильных ядер в недрах Земли. Из данных KamLAND следует, что полная плотность потока геонейтрино составляет примерно 16 млн частиц в секунду на кв. Это соответствует источнику тепла, порождаемого ядерными реакциями, мощностью от 24 до 60 ТВт. Первое из двух чисел оказалось близким к величине «избыточного» тепла, излучаемого Землей, о котором шла речь выше. И многие специалисты склоняются к мнению, что это объяснение наиболее правдоподобно. Энергетические спектры нейтрино, образующихся при делении разных ядер, отличаются. Русов с коллегами выполнили компьютерное моделирование и определили спектральные составляющие геонейтрино от различных внутренних источников — урана-238, тория-232, плутония-239. Суммарную мощность геореактора они оценили в 30 ТВт. Результаты этой работы также свидетельствуют в пользу импульсного режима размножения. Этой темой активно занимаются и геологи, и химики, и физики, и математики. Так, в Институте геологии и минералогии СО РАН разработана модель термохимического плюма — канала, заполненного магматическим расплавом, который простирается из земных недр до поверхности Н. Добрецов, А. Кирдяшкин, А.
Это частично может быть связано с периодом дождей: вода может проникать в реактор и создавать необходимые условия. Также возможны подтопления снизу. Могут быть и другие факторы, о которых мы не знаем, — объяснил Ожаровский. В данном контексте физик-ядерщик напомнил о том, что в 2019 году над реактором был установлен второй «саркофаг» — «Новая защитная оболочка». Он отметил, что тогда ученые надеялись «захоронить и забыть» об устройстве, но, к сожалению, реакция повторилась.
Ученые впервые с 1979 года открыли новый «богатый нейтронами» изотоп урана
А обедненный гексафторид урана, в котором остается только малорадиоактивный уран-238, остается в огромных количествах. Куда девать этот обедненный гексафторид — не знает никто. Проблема в том, что он является сильнейшим ядом. ГФУ — это чрезвычайно едкое вещество, разъедающее любую живую органику с образованием химических ожогов. Воздействие газообразного гексафторида вызывает отек легких и смерть.
При попадании внутрь организма гексафторид практически гарантированно поражает печень и почки человека, вызывая неизбежную смерть. Смертельная доза может быть получена при нахождении в течение десяти минут в зоне с концентрацией всего 216 миллиграмм ГФУ на кубометр. Можно превращать ГФУ в тетрафторид урана путем его «сжигания» на самом деле восстановления в водородном пламени. Однако эта технология пока существует в форме эксперимента, она потенциально опасна серьезными утечками и взрывами, а главное — она очень дорогая.
Поэтому во всем мире, и Россия не исключение, гексафторид урана превращают в твердую форму и просто хранят в огромных металлических контейнерах под открытым небом. На заводах, занимающихся обогащением урана, таких контейнеров накоплены десятки тысяч. Объем одного контейнера — 12,5 тонн ГФУ. Толщина стенки контейнера — 1 сантиметр.
Повторим: контейнеры просто лежат под открытым небом и ржавеют. Их, естественно, периодически осматривают. Вопрос тщательности осмотра остается открытым.
Оригинальное изображение получили в инфракрасном свете — на нем запечатлена весна в северном полушарии. Уран — уникальная планета в Солнечной системе, ведь она вращается на боку.
Из-за этого полюса более сорока лет освещаются Солнцем, за их пределами — темнота.
На следующем этапе из полученного раствора нужно избирательно выделить уран. Современные методы — экстракция и ионный обмен — позволяют решить эту проблему.
Раствор содержит не только уран, но и другие катионы. Некоторые из них в определённых условиях ведут себя так же, как уран: экстрагируются теми же органическими растворителями, оседают на тех же ионообменных смолах, выпадают в осадок при тех же условиях. Поэтому для селективного выделения урана приходится использовать многие окислительно-восстановительные реакции, чтобы на каждой стадии избавляться от того или иного нежелательного попутчика.
На современных ионообменных смолах уран выделяется весьма селективно. Методы ионного обмена и экстракции хороши ещё и тем, что позволяют достаточно полно извлекать уран из бедных растворов содержание урана — десятые доли грамма на литр. После этих операций уран переводят в твёрдое состояние — в один из оксидов или в тетрафторид UF4.
Но этот уран ещё надо очистить от примесей с большим сечением захвата тепловых нейтронов — бора , кадмия , гафния. Их содержание в конечном продукте не должно превышать стотысячных и миллионных долей процента. Для удаления этих примесей технически чистое соединение урана растворяют в азотной кислоте.
При этом образуется уранилнитрат UO2 NO3 2, который при экстракции трибутил-фосфатом и некоторыми другими веществами дополнительно очищается до нужных кондиций. В результате этой операции образуется трёхокись урана UO3, которую восстанавливают водородом до UO2.
В экспериментах на аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» А. Туркиным было показано, что растворимость UO2 в расплавах на основе железа с ростом давления уменьшается. Исследуемый диапазон давлений составлял 5—10 ГПа для сравнения: в центре Земли давление около 360 ГПа. Поскольку в природе уран встречается преимущественно в виде оксидов, то логично сделать вывод: чем глубже, тем хуже будет растворяться уран! Этот важный экспериментальный факт наводит на мысль, что миграция актиноидов в теле Земли могла быть следующей. После образования планеты в океане магмы, состоящей, в основном, из расплавов железа и силикатов, присутствовали и соединения урана. Со временем магма остывала, и происходило гравитационное разделение вещества по плотности. Силикаты, кристаллизуясь, всплывали в магме, плотность которой за счет железа была выше.
Соединения же тяжелых актиноидов, выделяясь из расплава по мере роста давления и кристаллизуясь, оседали на внутреннее твердое железоникелевое ядро планеты. Из сейсмологических исследований известно, что переходная зона между внешним жидким и внутренним твердым ядром Земли толщиной 2—3 км имеет мозаичную структуру. При этом основными структурными элементами являются относительно тонкие взвешенные слои протяженностью до нескольких десятков километров. Возможно, именно они и являются областями концентрации тяжелых радиоактивных элементов. Не можешь найти — моделируй! Когда речь идет о процессах на глубинах в тысячи километров, следует иметь в виду, что, с одной стороны, они недоступны непосредственному экспериментальному исследованию, с другой — их не всегда возможно изучать и в лабораторных установках, где трудно создать аналогичные физические условия. Но в современной науке существует еще один универсальный инструмент познания — компьютерное моделирование. В 2005 г. Задача была не из легких, поскольку методы теории реакторов традиционно применяются для расчета процессов длительностью максимум в годы, а здесь потребовалось просчитывать интервалы в миллиарды лет! Согласно их идее при кристаллизации магматического океана происходило «гравитационное разделение вещества по плотности», в результате которого силикаты, кристаллизуясь, всплывали, а соединения тяжелых актиноидов оседали на внутреннее ядро планеты.
В дальнейшем сконцентрировавшаяся таким образом масса актиноидов, и в первую очередь соединения урана, играла роль ядерного реактора, генерирующего энергию, обусловленную цепными реакциями деления. К сожалению, в самой основе этой занимательной гипотезы лежит недоразумение. Кристаллизация каких-либо соединений актиноидов в виде самостоятельных минеральных фаз, которые могли бы погружаться в недра планеты, в магматическом океане невозможна. Прежде всего, это обусловлено исключительно низкими концентрациями урана и других актиноидов в протопланетном веществе. При кристаллизации расплава, который возникает на основе такого вещества, весь уран распределяется в кристаллической решетке породообразующих минералов или на их границах в виде примеси, как и многие другие редкие и рассеянные элементы. Конечно, образование скоплений редких элементов в природе возможно вспомним, например, самородное золото , только это происходит в коре и не в результате кристаллизации магматических расплавов, а за счет разгрузки гидротермальных растворов, транспортирующих эти элементы и сбрасывающих их при изменении физических условий. В ходе геологических процессов зарождающиеся в недрах планеты магматические расплавы вследствие более низкой плотности по сравнению с твердым веществом перемещаются к поверхности. В тех случаях, когда они прорываются на поверхность, возникает вулкан. Когда такой расплав застревает на глубине и кристаллизуется в магматической камере, образуется твердое магматическое тело, называемое интрузивом. Дифференциация вещества по плотности при формировании магматических тел принципиально ничем не отличается от такой дифференциации при затвердевании расплава в магматическом океане.
Однако кристаллизующиеся силикаты магния и железа в этих расплавах вопреки предположению авторов обсуждаемой гипотезы не всплывают, а тонут, потому что их плотность всегда выше плотности жидкой фазы. Утверждая, что плотность магмы увеличится за счет железа, авторы упускают из виду, что в магматическом океане металл сразу образует самостоятельную жидкую фазу, не смешивающуюся с силикатной, которая опустится на дно задолго до начала кристаллизации силикатов. Возвращаясь к интрузивам, заметим, что никаких скоплений минералов, сложенных актиноидами, на дне соответствующих магматических камер нет, несмотря на то, что концентрация урана как в самих интрузивных телах, так и в исходных расплавах зачастую на два порядка превосходит его концентрацию в протопланетном веществе и магматическом океане. Все происходит ровно наоборот: основная часть урана концентрируется в остаточной жидкости, которая, как правило, собирается в верхней части магматической камеры, после того как основной объем расплава уже затвердел. Поэтому, даже если бы в этих последних порциях расплава и возникли какие-то тяжелые урансодержащие минералы, опускаться им было бы некуда. Конечно, для объективной оценки обсуждаемой гипотезы необходимы исследования специалистов в различных областях науки. Что касается геологической составляющей, то я считаю, что предложенная концепция пока не подтверждается фактическим материалом. Пушкарев, д. Расчеты показали, что теоретически существуют разные сценарии работы реактора. По некоторым из них его активность могла давно прекратиться, по другим — продолжаться до настоящего времени.
Максимальная продолжительность возможна в режиме воспроизводства делящихся нуклидов. В результате содержание легко делящегося урана-235 поддерживается на достаточно высоком уровне, и получается реактор-размножитель на быстрых нейтронах. Ряд глобальных явлений на Земле носит циклический характер с периодом в сотни тысяч и миллионы лет. О причинах этих колебаний нет единого мнения. По обломочным окаменевшим моренам и ледниково-морским осадкам, обнаруженным на всех континентах, ученые восстановили ледниковую историю Земли за последние 2,5 млрд лет. В течение этого времени Земля пережила четыре ледниковые эры, каждая эра состояла из ледниковых периодов, а период — из ледниковых эпох. Периодичность потеплений-похолоданий, соответствующая смене ледниковых эпох, составляет около 100 тыс. Подробнейшая информация о палеоклимате получена при бурении ледниковых щитов в Антарктиде. Каково значение этого факта?
Ученые впервые за 40 лет открыли «богатый нейтронами» изотоп урана
теми, которые получаются при огромных давлении и температуре из углерода, имеющегося в атмосфере. Фото урановых скважин Горнорудный дивизион Росатома показал фотографии законсервированных скважин уранового месторождения Добровольное в Курганской области. Исследователи создали уран-241, обстреляв образец урана-238 ядрами платины-198 на японском ускорителе RIKEN.
На российском предприятии по обогащению урана произошло ЧП. Есть жертвы
| Ученые обнаружили новые соединения урана с возможной сверхпроводимостью | При оптимальных условиях при делении одного ядра урана-235 можно будет получить 1,25 ядра нового оружейного плутония-239 из урана-238. |
| "Росатом" опроверг сообщение о возможном прекращении поставок урана в США | Происшествия - 14 июля 2023 - Новости. |
Найден новый изотоп урана
Синтез ядер тяжёлых элементов, включая уран, идёт, возможно, путём последовательных реакций захвата нейтронов в предсверхновых и при взрывах сверхновых звёзд. Врач предупредила о последствиях для здоровья после утечки урана на свердловском заводе «Росатома». «Росатом» опроверг сообщения о возможном прекращении поставок урана в США. В этой новой попытке исследовательская группа попробовала новый подход — они выстрелили образцом ядер урана-238 в образец ядер плутония-198, используя систему разделения. Поэтому ядро урана можно расколоть на 92 ядра водорода.