Уран - f элемент периодической системы Д. И. Менделеева

Санкт – Петербургское суворовское военное училище

Проект по химии

Тема проекта: «УРАН – химический элемент №92 периодической системы Д.И. Менделеева»

Автор Исаков Андрей, 10 класс

Куратор  преподаватель химии Ухлинова Л.Н.

2014 год

Г. Санкт – Петербург

     Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии путем беспредельного развития ядерной энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительности жизнь на Земле всегда зависела от ядерной энергии: ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в недрах Земли нагревают ее, жидкое ядро влияют на подвижность материковых плит. Ядерная энергия выделяется, во-первых, при радиоактивном распаде и делении атомного ядра, а во-вторых, с процессе синтеза - слияния легких ядер в более тяжелые.

Проблемой проекта является показать, что использование атомной энергетики стало

возможным в результате открытия урана и развития учеными Мира теории радиоактивности.

      Прежде, чем приступить к работе была определена следующая

цель: - изучить:  «химию урана»; явление радиоактивности; получение и применение урана.

Задачи:

Дать характеристику урану – элементу и урану – простому веществу.

Изучить историю открытия радиоактивности.

Выяснить, что происходит с веществом при радиоактивном излучении.

Проделать исследовательскую работу: «Анализ положительных и отрицательных сторон атомной энергетики, а так же раскрыть соотношение способов получения энергии в атомной энергетике с традиционными методами – использованием нефти, газа, каменного угля, сланцев».

Методы исследования: изучение научной, учебной и научно-популярной литературы, информационных сайтов, консультации специалистов; обобщение и систематизация изученного материала.

    Тему проекта «УРАН» я выбрал потому, меня заинтересовала  неорганическая химия – химия элементов и их соединений, я захотел больше узнать о f – элементах, их свойствах, применении, посоветовавшись с преподавателем, выбрал тему проекта:  «УРАН – химический элемент №92 периодической системы Д.И. Менделеева»

Знания химии мне очень нужны в моей будущей профессии.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Содержание проекта.

I. Уран - химический  элемент.

II. История. Радиоактивность. Получение ядерной энергии.

III.  Нахождение в природе

1. Месторождения

      2. Изотопы

IV. Получение

V. Уран – простое вещество.Физические свойства урана.

VI. Химические свойства

1. Характерные степени окисления

2. Свойства простого вещества

3. Соединения урана III

4. Соединения урана IV

5. Соединения урана V

6. Соединения урана VI

VII. Применение

1. Ядерное топливо

2. Тепловыделяющая способность урана

3. Геология

4. Другие сферы применения

5. Обеднённый уран

5.1 Сердечники бронебойных снарядов

VIII. Физиологическое действие

IX.    Разведанные запасы урана в мире

X.   Добыча урана в мире

1. Добыча U по странам в тоннах по содержанию на 2005, 2009 и 2012 гг

2. Уран для «научных и военных» целей

   3. Добыча в России

   4. Добыча в Казахстане

      5. Добыча на Украине

XI.  Стоимость

XII. Способы получения энергии.  

XIII. Радиационные аварии.

XIV. ИССЛЕДОВАНИЕ: «Преимущества и недостатки атомной энергетики».

XV. Заключение.

XVI. Литература.

О ПРОЕКТЕ.

      В проекте по теме: «Уран» представлена характеристика урана - химического элемента иурана – простого вещества, свойства соединений урана. Сообщается история открытия урана. Раскрыта суть явления радиоактивности и вклад ученых всего Мира в развитие теории радиоактивности. Сообщается о различных областях применения урана, основанных на свойстве радиоактивности, физиологическом действии на организм.

Показано соотношение способов получения энергии в атомной энергетике с традиционными методами – использованием нефти, газа, каменного угля, сланцев.

   Проведено исследование: «Положительные и отрицательные стороны использования

атомной энергии».  

ВВЕДЕНИЕ.

Представление об атомах как неизменных мельчайших частицах вещества было разрушено открытием электрона, а также явления естественного радиоактивного распада, открытого французским физиком А. Беккерелем. Значительный вклад в изучение этого явления внесли выдающиеся французские физики Мария Склодовская – Кюри и Пьер Кюри.

Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий - 40 и рубидий - 87, причем не существует способа от них избавиться.

Путем осуществления ядерных реакций при бомбардировке ядер атомов алюминия

а – частицами известным французским физикам Фредерику и Ирен Кюри – Жолио в 1934 году удалось искусственно создать радиоактивные ядра. Искусственная радиоактивность принципиально ничем не отличается от естественной и подчиняется тем же законам.

В настоящее время искусственные радиоактивные изотопы получают разными способами. Наиболее распространенным является облучение мишени (будущего радиоактивного препарата) в ядерном реакторе. Возможно облучение мишени заряженными частицами в специальных установках, где частицы ускоряются до больших энергий.

I.      Уран - химический  элемент.

1. Положение в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева,

строение атома.

Ура́н (устар. ура́ний3) — химический элемент с атомным номером 92 в периодической системе, атомная масса 238,029; обозначается символом U (лат.Uranium), относится к семейству актиноидов.

Свойства атома:

Имя, символ, номер        Ура́н / Uranium (U), 92

Атомная масса (молярная масса)        238,0289 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация         5f3 6d1 7s2

Радиус атома        138 нм

Ковалентный радиус        142 нм

Радиус иона        (+6e) 80 (+4e) 97нм

Электроотрицательность        1,38 (шкала Полинга)

Электродный потенциал        

U←U4+ -1,38В

U←U3+ -1,66В

U←U2+ -0,1В

Степени окисления        +6, +5, +4, +3

Энергия ионизации  (первый электрон)        686,4(7,11) кДж/моль (эВ)

II. История, радиоактивность.

Ещё в древнейшие времена (I век до нашей эры) природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики. Первая важная дата в истории урана — 1789 год, когда немецкий натурфилософ и химик Мартин Генрих Клапрот восстановил извлечённую из саксонской смоляной руды золотисто-жёлтую «землю» до чёрного металлоподобного вещества.

На территории Чехии, а точнее, в Богемии, на протяжении несколько веков производится добыча полиметаллических руд. Ещё в 18-ом веке горняки среди минералов и руд находили тяжёлый минерал чёрного цвета, который называли тёмной обманкой (Pechblende). Были предположения, что этот минерал в своём составе содержит железо и цинк, но точные данные отсутствовали.

Немецкий химик Клапрот был первым, кто начал исследовать чёрную смолянку. Шёл 1789 год. После продолжительных исследований, химик пришёл к мнению, что там находится неизвестный ему металл, который с трудом выделялся в чистом виде (как полагал тогда учёный) – спекшаяся масса с вкрапленными в нее маленькими зернами металла. Учёный даёт данному материалу имя Uranium, или, как мы его называем, уран. Так началась история открытия химических элементов радиоактивного ряда.

Мартин Генрих Клапрот, (Klaproth), немецкий химик, 1743—1817, профессор в Берлине, открыл уран, титан, теллур, циркон; работы по анализу минералов.

Почему металл получил название уран? Да потому что незадолго до открытия этого химического элемента, была открыта планета Уран, название которой произошло от греческого слова «небо». Это событие датируется 1781 годом. Сам же минерал, который ранее назывался смоляной обманкой, Клапротом был переименован в “урановую смолку”.

В честь самой далёкой из известных тогда планет (открытой Гершелем восемью годами раньше) Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном (этим он хотел поддержать предложение Иоганна Боде назвать новую планету «Уран» вместо «Звезда Георга», как предложил Гершель). Пятьдесят лет уран Клапрота числился металлом. Только в 1841 г. французский химик ЭженМелькиорПелиго (англ.) (1811—1890)) доказал, что, несмотря на характерный металлический блеск, уран Клапрота не элемент, а оксид UO2.

А химически чистый уран был получен уже в 1840 году химиком Пелиго, и использовался он для получения красок и фотографий. Несмотря на то, что исследования урана велись, никто ничего нового относительно металла не открыл. Сначала атомный вес урана равнялся значению 120, но Менделеев предложить эту массу удвоить.

В 1840 г. Пелиго удалось получить настоящий уран — тяжёлый металл серо-стального цвета — и определить его атомный вес.

ЭженМелькьорПелиго– французский химик, ученик Ж. Б. А. Дюма. Окончил Политехническую школу в Париже. Преподавал там же, с 1845 г. работал в Центральной школе искусств и ремёсел в Париже, с 1846 г. на Монетном дворе. С 1876 г. профессор Института агрохимии. Член Парижской АН (с 1852).

Получил (1841) металлический уран в виде порошка восстановлением безводного хлорида урана металлическим калием в закрытом тигле при нагревании до температуры красного каления.

Следующий важный шаг в изучении урана сделал в 1874 г. Д. И. Менделеев. Опираясь на разработанную им периодическую систему, он поместил уран в самой дальней клетке своей таблицы. Прежде атомный вес урана считали равным 120. Великий химик удвоил это значение. Через 12 лет предвидение Менделеева было подтверждено опытами немецкого химика Циммермана.

Карл фон Циммерман

Глубокий интерес уран и у химиков и у физиков вызвал после открытия Беккерелем явления радиоактивности. Кстати, именно Беккерель обнаружил, что двойная соль калийуранилсульфат испускает какие-то лучи, изменяя фотографическую пластинку.

 В 1896 г., исследуя уран, французский химик Антуан Анри Беккерель случайно открыл лучи Беккереля, которые позже Мария Кюри переименовала в радиоактивность. В это же время французскому химику Анри Муассану удалось разработать способ получения чистого металлического урана. В 1899 г. Резерфорд обнаружил, что излучение урановых препаратов неоднородно, что есть два вида излучения — альфа- и бета-лучи. Они несут различный электрический заряд; далеко не одинаковы их пробег в веществе и ионизирующая способность. Чуть позже, в мае 1900 г., Поль Вийар открыл третий вид излучения — гамма-лучи.

Антуан Анри Беккерель(фр. AntoineHenriBecquerel; 15 декабря 1852 — 25 августа 1908) — французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первооткрывателей радиоактивности.

Изображение фотопластинки Беккереля, которая была засвечена излучением солей урана. Ясно видна тень металлического мальтийского креста, помещённого между пластинкой и солью урана.

Потом ураном занимались супруги Кюри, которые и раскрыли основные свойства урана, как радиоактивного металла, а на протяжении нескольких десятилетий различными учёными были открыты все изотопы урана.

Супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри, 1894

Эрнест Резерфорд провёл в 1907 г. первые опыты по определению возраста минералов при изучении радиоактивных урана и тория  на основе созданной им совместно с Фредериком Содди (Soddy, Frederick, 1877—1956; Нобелевская премия по химии, 1921) теории радиоактивности. В 1913 г. Ф. Содди ввёл понятие об изотопах (от др.-греч. ἴσος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место»), а в 1920 г. предсказал, что изотопы можно использовать для определения геологического возраста горных пород. В 1928 г. Ниггот реализовал, а в 1939 г. A. O. К. Нир (Nier, AlfredOttoCarl, 1911—1994) создал первые уравнения для расчёта возраста и применил масс-спектрометр для разделения изотопов.

Эрнест Резерфорд(англ. ErnestRutherford; 30 августа 1871, СпрингГрув —

19 октября 1937, Кембридж) — британский физик новозеландского происхождения.

Известен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

 Схема деления 235U

     В 1938 немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман открыли непредсказанное явление, происходящее с ядром урана при облучении его нейтронами. Захватывая свободный нейтрон, ядро изотопа урана 235U делится, при этом выделяется (в расчёте на одно ядро урана) достаточно большая энергия, в основном, за счёт кинетической энергии осколков и излучения. Позднее теория этого явления была обоснована Лизой Мейтнер и Отто Фришем. Данное открытие явилось истоком как мирного, так и военного использования внутриатомной энергии.

                Фриц Штрассман

О    

Фриц (Фридрих Вильгельм) Штрассман (нем. FritzStraßmann; 22 февраля 1902, Боппард — 22 апреля 1980, Майнц) — немецкий химик и физик.

Родился в Боппарде. В 1924 окончил Высшую техническую школу Ганновера. С 1929 работал с О. Ганом и Л. Майтнер в Институте химии кайзера Вильгельма в Берлине. В послевоенные годы занимал должность профессора Майнцского университета (1946-1970), одновременно в 1946-1952 являлся директором Института неорганической и ядерной химии.

Научные труды посвящены ядерной химии, радиохимии. Изучал процессы ядерного деления, свойства радиоактивных изотопов урана и тория. В 1938 совместно с О. Ганом открыл деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами, химическими методами доказал факт деления.

Отто Ган (нем. OttoHahn; 8 марта 1879, Франкфурт-на-Майне — 28 июля 1968, Гёттинген) — немецкий химик, учёный-новатор в области радиохимии, открывший ядерную изомерию (Уран Z) и расщепление урана. Получил Нобелевскую премию по химии за 1944 год

      1939 год О.Ган и Ф.Штрассман. При делении 1 ядра выделяется 200 мэв энергии при делении 1 г урана – столько же, сколько при сгорании 2,5 т нефти.

Лиза Мейтнер в 1900 году

Лиза Мейтнер (LiseMeitner, 17 ноября 1878, Вена- 27 октября 1968...

(В 1905 году она первой среди женщин в университете получила степень PhD в области физики. После этого Мейтнер отправилась в Институт кайзера Вильгельма в Берлин, чтобы начать изучение химии под руководством Макса Планка и работать вместе с Отто Ганом. Используя свои знания по физике и знания Гана по химии, они проработали вместе 30 лет).

Лиза Мейтнер и Отто Ган.

Отто Роберт Фриш (нем. Otto Robert Frisch)

(Фриш Отто Роберт (1904–1979) - австрийский физик-ядерщик (эмигрировал в Великобританию), участник Манхэттенского проекта.

Первым (вместе с Лизой Майтнер) рассчитал энергетический выход реакции деления, дал (совместно с Р. Пайерлсом) первую оценку критической массы урана для атомной бомбы).

В 1939—1940 гг. Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович впервые теоретически показали, что при небольшом обогащении природного урана ураном-235 можно создать условия для непрерывного деления атомных ядер, то есть придать процессу цепной характер.

Ю. Б. Харитон(справа) и Я. Б. Зельдович. Середина 80 годов.

ХАРИТОН, ЮЛИЙ БОРИСОВИЧ (1904–1996), русский физик и физикохимик, один из основоположников ядерной физики в СССР. Родился 14 (27) февраля 1904 в Петербурге.

Яков Борисович Зельдович

Яков Борисович Зельдович родился в семье адвоката Бориса Наумовича Зельдовича и Анны Павловны Кивелиович. Учился экстерном на физико-математическом факультете Ленинградского государственного университета и физико-механическом факультете Ленинградского политехнического института, в аспирантуре Института химической физики АН СССР в Ленинграде (1934), кандидат физико-математических наук (1936), доктор физико-математических наук (1939).

Один из создателей атомной бомбы (29 августа 1949) и водородной бомбы (1953) в СССР.

Наиболее известны труды Якова Борисовича по детонации, описанию процессов горения, ядерной физике, астрофизике, гравитации. В 1939—1941 годах Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон впервые осуществили расчёт цепной реакции деления урана.

Получение ядерной энергии.

Получение ядерной энергии в больших количествах впервые было достигнуто в цепной реакции деления ядер урана. Когда изотоп уран-235 поглощает нейтрон, ядро урана распадается на две части и при этом вылетают два - три нейтрона. Если из числа нейтронов, образующихся после каждого акта деления, в следующем участвует в среднем более одного нейтрона, то процесс экспоненциально нарастает, приводя к неуправляемой цепной реакции.
Для преобразования ядерной энергии в электрическую этот процесс необходимо замедлить и сделать управляемым; тогда его можно использовать для получения тепла, которое затем превращается в электричество. Ядерный реактор - это своего рода "печка". Вероятность деления ядра урана-235 велика, если последний движется сравнительно медленно (со скоростью около 2 км/c). Для замедления нейтронов в ядерный реактор помещают специальные материалы, называемые замедлителями.

III.   Нахождение в природе.

     Уран широко распространён в природе. Кларк урана составляет 0,0003 % (вес.), концентрация в морской воде 3 мкг/л. Количество урана в слое литосферы толщиной

20 км оценивается 1,3·1014 т.

Уранинитовая руда.

Основная масса урана находится в кислых породах с высоким содержанием кремния. Значительная масса урана сконцентрирована в осадочных породах, особенно обогащённых органикой. В больших количествах как примесь уран присутствует в ториевых и редкоземельных минералах (ортит, сфен CaTiO3[SiO4], монацит (La,Ce)PO4, циркон ZrSiO4, ксенотим YPO4 и др.). Важнейшими урановыми рудами являются настуран (урановая смолка), уранинит и карнотит. Основными минералами — спутниками урана являются молибденит MoS2, галенит PbS, кварц SiO2, кальцит CaCO3, гидромусковит и др.

   Урановая руда

Основными формами нахождений урана в природе являются уранинит, настуран (урановая смолка) и урановые черни. Они отличаются только формами нахождения; имеется возрастная зависимость: уранинит присутствует преимущественно в древних (докембрийских породах), настуран — вулканогенный и гидротермальный — преимущественно в палеозойских и более молодых высоко- и среднетемпературных образованиях; урановые черни — в основном в молодых — кайнозойских и моложе образованиях — преимущественно в низкотемпературных осадочных породах.

1. Месторождения

Содержание урана в земной коре составляет 0,0003 %, он встречается в поверхностном слое земли в виде четырёх разновидностей отложений. Во-первых, это жилы уранинита, или урановой смолки (диоксид урана UO2), очень богатые ураном, но редко встречающиеся. Им сопутствуют отложения радия, так как радий является прямым продуктом изотопного распада урана. Такие жилы встречаются в Демократической Республике Конго, Канаде (Большое Медвежье озеро), Чехии и Франции. Вторым источником урана являются конгломераты ториевой и урановой руды совместно с рудами других важных минералов. Конгломераты обычно содержат достаточные для извлечения количества золота и серебра, а сопутствующими элементами становятся уран и торий. Большие месторождения этих руд находятся в Канаде, ЮАР, России и Австралии. Третьим источником урана являются осадочные породы и песчаники, богатые минералом карнотитом (уранил-ванадат калия), который содержит, кроме урана, значительное количество ванадия и других элементов. Такие руды встречаются в западных штатах США. Железоурановые сланцы и фосфатные руды составляют четвёртый источник отложений. Богатые отложения обнаружены в глинистых сланцах Швеции. Некоторые фосфатные руды Марокко и США содержат значительные количества урана, а фосфатные залежи в Анголе и Центральноафриканской Республике ещё более богаты ураном. Большинство лигнитов и некоторые угли обычно содержат примеси урана. Богатые ураном отложения лигнитов обнаружены в Северной и Южной Дакоте (США) и битумных углях Испании и Чехии.

В слое литосферы толщиной 20 км содержится ~ 1014 т, в морской воде 109—1010 т. Россия по запасам урана, с учетом резервных месторождений, занимает третье место в мире (после Австралии и Казахстана). В месторождениях России содержится почти 550 тыс.т запасов урана, или немногим менее 10 % его мировых запасов; около 63 % их сосредоточено в Республике Саха (Якутия). Основными месторождениями урана в России являются: Стрельцовское, Октябрьское, Антей, Мало-Тулукуевское, Аргунское молибден-урановые в вулканитах (Читинская область), Далматовское урановое в песчаниках (Курганская область), Хиагдинское урановое в песчаниках (Республика Бурятия), Южное золото-урановое в метасоматитах и Северное урановое в метасоматитах (Республика Якутия). Кроме того, выявлено и оценено множество более мелких урановых месторождений и рудопроявлений.

2. Изотопы

Радиоактивные свойства некоторых изотопов урана (выделены природные изотопы)

Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: 238U (изотопная распространённость 99,2745 %, период полураспада T1/2 = 4,468·109 лет), 235U (0,7200 %, T1/2 = 7,04·108 лет) и 234U (0,0055 %, T1/2 = 2,455·105 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда 238U.

Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами 238U и 234U, в равновесии их удельные активности равны. Удельная активность изотопа 235U в природном уране в 21 раз меньше активности 238U.

На данный момент известно 23 искусственных радиоактивных изотопа урана с массовыми числами от 217 до 242. Наиболее долгоживущий из них — 233U (T1/2 = 1,59·105лет) получается при облучении тория-232 нейтронами и способен к делению под воздействием тепловых нейтронов.

Изотопы урана 238U и 235U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов. Конечными элементами этих рядов являются изотопы свинца 206Pb и 207Pb.

В природных условиях распространены в основном изотопы 234U: 235U : 238U = 0,0054 : 0,711 : 99,283. Половина радиоактивности природного урана обусловлена изотопом 234U. Изотоп 234U образуется за счёт распада 238U. Для двух последних в отличие от других пар изотопов и независимо от высокой миграционной способности урана характерно географическое постоянство отношения . Величина этого отношения в природных образованиях зависит от возраста урана. Многочисленные натурные измерения показали его незначительные колебания. Так в роллах величина этого отношения относительно эталона изменяется в пределах 0,9959 −1,0042, в солях — 0,996 — 1,005. В урансодержащих минералах (настуран, урановая чернь, циртолит, редкоземельные руды) величина этого отношения колеблется в пределах 137,30 — 138,51; причём различие между формами UIV и UVI не установлено; в сфене — 138,4. В отдельных метеоритах выявлен недостаток изотопа 235U. Наименьшая его концентрация в земных условиях найдена в 1972 г. французским исследователем Бужигесом в местечке Окло в Африке (месторождение в Габоне). Так, в природном уране содержится 0,720 % урана 235U, тогда как в Окло оно уменьшается до 0,557 %. Это послужило подтверждением гипотезы о наличии природного ядерного реактора, ведущего к выгоранию изотопа, высказанной Джорджем Ветриллом (George W.Wetherill) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Марком Ингрэмом (Mark G. Inghram) из Чикагского университета и Полом Курода (Paul K. Kuroda), химиком из Университета Арканзаса, ещё в 1956 г. описавшим процесс. Кроме этого, в этих же округах найдены природные ядерные реакторы: Окелобондо, Бангомбе (Bangombe) и др. В настоящее время известно 17 природных ядерных реакторов.

IV. Получение.

Самая первая стадия уранового производства — концентрирование. Породу дробят и смешивают с водой. Тяжёлые компоненты взвеси осаждаются быстрее. Если порода содержит первичные минералы урана, то они осаждаются быстро: это тяжёлые минералы. Вторичные минералы урана легче, в этом случае раньше оседает тяжёлая пустая порода. (Впрочем, далеко не всегда она действительно пустая; в ней могут быть многие полезные элементы, в том числе и уран).

Следующая стадия — выщелачивание концентратов, перевод урана в раствор. Применяют кислотное и щелочное выщелачивание. Первое — дешевле, поскольку для извлечения урана используют серную кислоту. Но если в исходном сырье, как, например, в урановой смолке, уран находится в четырёхвалентном состоянии, то этот способ неприменим: четырёхвалентный уран в серной кислоте практически не растворяется. В этом случае нужно либо прибегнуть к щелочному выщелачиванию, либо предварительно окислять уран до шестивалентного состояния.

Не применяют кислотное выщелачивание и в тех случаях, если урановый концентрат содержит доломит или магнезит, реагирующие с серной кислотой. В этих случаях пользуются едким натром (гидроксидом натрия).

Проблему выщелачивания урана из руд решает кислородная продувка. В нагретую до 150 °C смесь урановой руды с сульфидными минералами подают поток кислорода. При этом из сернистых минералов образуется серная кислота, которая и вымывает уран.

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. Затем это вещество кристаллизуют (или осаждают пероксид       UO4·2H 2O) и начинают осторожно прокаливать. В результате этой операции образуется трёхокись урана UO3, которую восстанавливают водородом до UO2.

   На диоксид урана UO2 при температуре от 430 до 600 °C воздействуют газообразным фтористым водородом для получения тетрафторида UF4. Из этого соединения восстанавливают металлический уран с помощью кальция или магния.

V. Уран – простое вещество. Физические свойства урана.

Уран — очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Уран имеет три аллотропные формы:  (призматическая, стабильна до 667,7 °C),  (четырёхугольная, стабильна от 667,7 °C до 774,8 °C),  (с объёмно центрированной кубической структурой, существующей от 774,8 °C до точки плавления).

Внешний вид простого вещества

Термодинамические свойства простого вещества

Плотность (при н. у.)        19,05 г/см³

Температура плавления        1405,5 K

Температура кипения          4018 K

Теплота плавления        12,6 кДж/моль

Теплота испарения        417 кДж/моль

Молярная теплоёмкость        27,67[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём        12,5 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества.

Структура решётки:        орторомбическая

Параметры решётки:        a=2,854 b=5,870 c=4,955 Å

Прочие характеристики:      теплопроводность        (300 K) 27,5 Вт/(м·К)

VI. Химические свойства

Уран может проявлять степени окисления от +3 до +6.

Кроме того, существует оксид U3O8. Степень окисления в нём формально дробная, а реально он представляет собой смешанный оксид урана (V) и (VI).

Нетрудно видеть, что по набору степеней окисления и характерных соединений уран близок к элементам VIB подгруппы (хрому, молибдену, вольфраму). Из-за этого его длительное время относили к этой подгруппе („размывание периодичности“).

Свойства урана -  простого вещества.

Химически уран весьма активен. Он быстро окисляется на воздухе и покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150—175 °C, образуя U3O8. Реакции металлического урана с другими неметаллами приведены в таблице.

Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой, а также при мелком измельчении порошка урана:

U + 2H2O = UO2 + 2H2

 В кислотах-неокислителях уран растворяется, образуя UO2 или соли U 4+ (при этом выделяется водород). С кислотами-окислителями (азотной, концентрированной серной) уран образует соответствующие соли уранила UO22+

С растворами щелочей уран не взаимодействует.

При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться.

Соединения урана III

Соли урана(+3) (преимущественно, галогениды) — восстановители. На воздухе при комнатной температуре они обычно устойчивы, однако при нагревании окисляются до смеси продуктов. Хлор окисляет их до UCl4 Образуют неустойчивые растворы красного цвета, в которых проявляют сильные восстановительные свойства:

4UCl 3 + 2H2O → 3UCl4 + UO 2+ H2↑

 Галогениды урана III образуются при восстановлении галогенидов урана (IV) водородом

2UCl4 + H2 = 2UCl3 + 2HCl (550—5900C)

или иодоводородом,

2UCl4 + 2HI = 2UCl3 + 2HCl + I2 (5000C)

а также при действии галогеноводорода на гидрид урана UH3.

Кроме того, существует гидрид урана (III) UH3. Его можно получить, нагревая порошок урана в водороде при температурах до 225 0С, а выше 350 0С он разлагается. Большую часть его реакций (например, реакцию с парами воды и кислотами) можно формально рассматривать как реакцию разложения с последующей реакцией металлического урана:

2UH3 + 4H2O = 2UO2 + 7H2↑ (выше 350оС)

UH3 + 3HCl = UCl3+ 3H2↑ (250—3000С)    2UH 3 + 7Cl2 = 2UCl4 + 6HCl

Соединения урана IV

Уран (+4) образует легко растворимые в воде соли зеленого цвета. Они легко окисляются до урана (+6)

Соединения урана V

Соединения урана(+5) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе:

2UO2Cl → UO2Cl 2+ UO2

 Хлорид урана V при стоянии частично диспропорционирует,

2UCl5 = UCl4+ UCl6 а частично отщепляет хлор:

2UCl5 = 2UCl5 + Cl2

Соединения урана VI

Степени окисления +6 соответствует оксид UO3. В кислотах он расвторяется с образованием соединений катиона уранила UO22+:

UO3 + 2CH3COOH = UO2(CH3COO)2 + H2O

C основаниями UO3 (аналогично CrO3, MoO3 и WO3) образует различные уранат-анионы (в первую очередь, диуранат U2O 72-). Последние, однако, чаще получают действием оснований на соли уранила:

2UO2(CH3COO)2 + 4NaOH = Na2U2O7 + 4CH3COONa + 2H2O

Из соединений урана (+6), не содержащих кислород, известны только хлорид UCl6 и фторид UF6. Последний играет важнейшую роль в разделении изотопов урана. Соединения урана (+6) наиболее устойчивы на воздухе и в водных растворах. Ураниловые соли, такие как уранилхлорид, распадаются в присутствии яркого света или органики.

VII.  Применение.

1. Ядерное топливо

Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Выделение изотопа U235 из природного урана — сложная технологическая проблема.

Изотоп U238 способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия (используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией).

В результате захвата нейтрона с последующим β-распадом 238U может превращаться в 239Pu, который затем используется как ядерное топливо.

Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций (уже сейчас существуют реакторы, использующие этот нуклид в качестве топлива, например KAMINI в Индии) и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг).

Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей.

2. Тепловыделяющая способность урана

1 тонна обогащенного урана по тепловыделяющей способности равна 1 миллиону 350 тысячам тонн нефти или природного газа.

3.  Геология

Основное применение урана в Геологии — определение возраста минералов и горных пород с целью выяснения последовательности протекания геологических процессов. Этим занимается Геохронология. Существенное значение имеет также решение задачи о смешении и источниках вещества.

В основе решения задачи лежат уравнения радиоактивного распада:

где 238Uo, 235Uo — современные концентрации изотопов урана; ;  —постоянные распада атомов соответственно урана 238U и 235U.

В связи с тем, что горные породы содержат различные концентрации урана, они обладают различной радиоактивностью. Это свойство используется при выделении горных пород геофизическими методами. Наиболее широко этот метод применяется в нефтяной геологии при геофизических исследованиях скважин, в этот комплекс входит, в частности, γ — каротаж или нейтронный гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж и т. д. С их помощью происходит выделение коллекторов и флюидоупоров.

4. Другие сферы применения

Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию стеклу.

Уранат натрия Na2U2O7 использовался как жёлтый пигмент в живописи.

Соединения урана применялись как краски для живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: жёлтый, бурый, зелёный и чёрный, в зависимости от степени окисления).

Некоторые соединения урана светочувствительны.

В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов (фотографических отпечатков) в бурый цвет[19].

Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород + гексан).

Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы.

5.Обеднённый уран

После извлечения 235U и 234U из природного урана, оставшийся материал (уран-238) носит название «обеднённый уран», так как он обеднён 235-м изотопом. По некоторым данным, в США хранится около 560 000 тонн обеднённого гексафторида урана (UF6).

Обеднённый уран в два раза менее радиоактивен, чем природный уран, в основном за счёт удаления из него 234U. Из-за того, что основное использование урана — производство энергии, обеднённый уран — малополезный продукт с низкой экономической ценностью.

В основном его использование связано с большой плотностью урана и относительно низкой его стоимостью. Обеднённый уран используется для радиационной защиты (как это ни странно), — используется чрезвычайно высокое сечение захвата, и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей. Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, болидах формулы-1, при бурении нефтяных скважин.

5. 1. Сердечники бронебойных снарядов

Сердечник (вкладыш) снаряда калибра 30 мм (пушки GAU-8 самолёта A-10) диаметром около 20 мм из обеднённого урана.

Самое известное применение обеднённого урана — в качестве сердечников для бронебойных снарядов. Большая плотность (в три раза тяжелее стали), делает закалённую урановую болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони, аналогичным по эффективности более дорогому и ненамного более тяжёлому вольфраму. Тяжёлый урановый наконечник также изменяет распределение масс в снаряде, улучшая его аэродинамическую устойчивость.

Подобные сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий.

Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением её на воздухе с другой стороны брони (см. Пирофорность). Около 300 тонн обеднённого урана остались на поле боя во время операции «Буря в Пустыне» (по большей части это остатки снарядов 30-мм пушки GAU-8 штурмовых самолётов A-10, каждый снаряд содержит 272 г уранового сплава).

Такие снаряды были использованы войсками НАТО в боевых действиях на территории Югославии. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны.

Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем рейхе.

Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка M-1

VIII. Физиологическое действие.

В микроколичествах (10−5—10−8 %) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В наибольшей степени накапливается некоторыми грибами и водорослями. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1 %), в легких — 50 %. Основные депо в организме: селезёнка, почки, скелет, печень, лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10−7г.

Уран и его соединения токсичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Уран практически необратимо, как и многие другие тяжелые металлы, связывается с белками, прежде всего, с сульфидными группами аминокислот, нарушая их функцию. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.

IX.  Разведанные запасы урана в мире.

Количество урана в земной коре примерно в 1000 раз превосходит количество золота, в 30 раз — серебра, при этом, данный показатель приблизительно равен аналогичному показателю у свинца и цинка. Немалая часть урана рассеяна в почвах, горных породах и морской воде. Только относительно небольшая часть концентрируется в месторождениях, где содержание данного элемента в сотни раз превышает его среднее содержание в земной коре. Разведанные мировые запасы урана в месторождениях составляют 5,4 млн тонн.

X. Добыча урана в мире.

Согласно «Красной книге по урану», выпущенной ОЭСР, в 2005 добыто 41 250 тонн урана (в 2003 — 35 492 тонны). Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения и около 60 научных, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана. Это означает, что его добыча из месторождений обеспечивала лишь 60 % объёма его потребления (на 2009 г. эта доля возросла до 79 %). Остальной уран, потребляемый энергетикой или 17,7 %, поступает из вторичных источников.

10 стран, дающих 94 % мировой добычи урана

Страны с АЭС:

     эксплуатируются АЭС, строятся новые энергоблоки.

     эксплуатируются АЭС, планируется строительство новых энергоблоков

     эксплуатируются АЭС, строительство новых пока не планируется

     эксплуатируются АЭС, рассматривается сокращение их количества

Страны без АЭС:

     строительство планируется

     станций нет и не планируются

     гражданская ядерная энергетика запрещена законом

Добыча U по странам в тоннах по содержанию на 2005, 2009 и 2012 гг

№        Страна        2005 год        Страна        2009 год        Страна        2012 год

1         Канада        11 410        Казахстан        14 020

2         Австралия        9044        Канада        10 173

3         Казахстан        4020        Австралия        7982

4         Россия        3570        Намибия        4626

5         США        1249        Россия        3564

6         Украина        920        Нигер        3234

7         Китай        920        Узбекистан        2429

Данные по ARMZ  даны с учетом приобретенной в 2010 г компанией UraniumOne , также в 2010г появилась информация о возможном слиянии BHP Billiton и RioTinto

2. Уран для «научных и военных» целей

Большая часть урана для «научных и военных» целей извлекается из старых ядерных боеголовок:

по договору СНВ-II 352 тонны — из оговорённых 500 (несмотря на то что договор не вступил в силу, в связи выходом России из договора 14 июня 2002)

по договору СНВ-I (вступил в силу 5 декабря 1994 г, истек 5 декабря 2009 года) с российской стороны 500 тонн,

по договору СНВ-III (ДСНВ) — договор подписан 8 апреля 2010 года в Праге. Договор сменил истёкший в декабре 2009 года СНВ-I.

3. Добыча в России

В СССР основными уранорудными регионами были Украина (месторождение Желтореченское, Первомайское и др.), Казахстан (Северный — Балкашинское рудное поле и др.; Южный — Кызылсайское рудное поле и др.; Восточный; все они принадлежат преимущественно вулканогенно -гидротермальному типу); Забайкалье (Антей, Стрельцовское и др.); Средняя Азия, в основном Узбекистан с оруденениями в чёрных сланцах с центром в г. Учкудук. Имеется масса мелких рудопроявлений и проявлений. В России основным урановорудным регионом осталось Забайкалье. На месторождении в Читинской области (около города Краснокаменск) добывается около 93 % российского урана. Добычу осуществляет шахтным способом «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО), входящее в состав ОАО «Атомредметзолото» (Урановый холдинг).

Остальные 7 % получают методом подземного выщелачивания ЗАО «Далур» (Курганская область) и ОАО «Хиагда» (Бурятия).

Полученные руды и урановый концентрат перерабатываются на Чепецком механическом заводе.

По годовому производству урана (около 3,3 тыс. т.) Россия занимает 4 место после Казахстана. Годовое же потребление урана в России сейчас составляет 16 тыс. т и складывается из расходов на собственные АЭС в объёме 5,2 тыс. т, а также на экспорт тепловыделяющих средств (5,5 тыс. т) и низкообогащенного урана (6 тыс. т).

4. Добыча в Казахстане

В Казахстане сосредоточена примерно пятая часть мировых запасов урана (21 % и 2 место в мире). Общие ресурсы урана порядка 1,5 млн тонн, из них около 1,1 млн тонн можно добывать методом подземного выщелачивания.

В 2009 году Казахстан вышел на первое место в мире по добыче урана

(добыто 13 500 тонн).

5. Добыча на Украине

Основное предприятие — Восточный горно-обогатительный комбинат в городе Жёлтые Воды.

XI. Стоимость.

Несмотря на бытующие легенды о десятках тысяч долларов за килограммовые или даже грамовые количества урана, реальная его цена на рынке не очень высока — необогащённая окись урана U3O8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм.

Разработка урановых руд рентабельна при цене на уран в районе 80 долл./кг. В настоящее время цена урана не позволяет налаживать эффективную разработку его месторождений, поэтому существуют прогнозы, что возможен рост цены на уран до 75-90 долл./кг к 2014—2015 гг.

К 2030 г. будут полностью отработаны крупные и доступные месторождения с запасами до 80 дол./кг и в освоение начнут вовлекаться труднодоступные месторождения с себестоимостью производства более 130 дол./кг урана.

Связано это с тем, что для запуска атомного реактора на необогащённом уране нужны десятки или даже сотни тонн топлива, а для изготовления ядерного оружия следует обогатить большое количество урана для получения пригодных для создания бомбы концентраций.

XII. Способы получения энергии.

1. Тепловые электростанции.

  Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в кон. 19 в и получили преимущественное распространение.  В сер. 70-х гг. 20 в. ТЭС — основной вид электрической станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США св. 80% (1975), в мире около 76% (1973).

  Около 75% всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях.  Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность  теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно снижается, вследствие уменьшения температуры теплоносителя. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в отдельно стоящем доме   становится экономически выгодна.

    На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.

    Топливом для тепловых электростанций  могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).

    Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими   топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.

   Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива. При этом потребители    электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции. Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%.

Такие станции строят обычно вблизи потребителей — промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе.

    Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора.  

   Современные паровые турбины для ТЭС — весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются.

   Из курса физики  известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление — до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

         По мнению ученых в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах. Но структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти.  Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах.

    К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века.

2. Гидроэлектростанции.

Гидроэлектрическая станция,  гидроэлектростанция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования,   преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения  которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование,   устройства  автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.                

    Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.

     Развитие ГЭС и их промышленное использование тесно связано с проблемой передачи электроэнергии на расстояние: как правило, места, наиболее удобные для сооружения ГЭС, удалены от основных потребителей электроэнергии.

Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций. В 1969 в мире насчитывалось свыше 50 действующих и строящихся ГЭС единичной мощностью 1000 Мвт и выше, причём 16 из них — на территории стран СНГ.

3. Атомные электростанции.

Атомная электростанция (АЭС) - электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu). Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.)  существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному, увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.

     Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 Мвт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась  в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева).

    Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

    В России строят главным образом графито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС США наибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газовыереакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.

    В зависимости от вида и агрегатного состояния теплоносителя создается тот или иной термодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной границы термодинамического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное горючее, допустимой температурой собственно ядерного горючего, а также свойствами теплоносителя, принятого для данного типа реактора. На АЭС тепловой реактор, которой охлаждается водой, обычно пользуются низкотемпературными паровыми циклами. Реакторы с газовым теплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется 2-контурной: в 1-м контуре циркулирует теплоноситель, 2-й контур — пароводяной. При реакторах  с кипящим водяным или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая  АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется, и насыщенный пар направляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева.

    При работе реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается, и топливо  выгорает. Поэтому со временем их заменяют свежими. Ядерное горючее перезагружают с помощью механизмов и приспособлений с дистанционным управлением. Отработавшее топливо переносят в бассейн выдержки, а затем направляют на переработку.

     Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности. Оборудование реакторного контура обычно устанавливают  в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реактора не обслуживаются, Радиоактивный воздух и небольшое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС спец. системой вентиляции, в которой для исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры. За выполнением правил радиационной безопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.

      При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения   герметичности   оболочек  предусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции; аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.

    Наличие  биологической защиты, систем специальной вентиляции и аварийного расхолаживания и службы дозиметрического контроля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредных воздействий радиоактивного облучения.

Оборудование машинного зала АЭС аналогично оборудованию  машинного зала ТЭС. Отличительная, особенность большинства   АЭС — использование   пара сравнительно низких параметров, насыщенного или слабо перегретого.

При этом для исключения эрозионного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в пару, в турбине устанавливают сепарирующие устройства. Иногда необходимо применение выносных сепараторов   и промежуточных  перегревателей пара. В связи с тем, что теплоноситель и содержащиеся в нём примеси при прохождении через активную зону реактора активируются, конструктивное решение оборудования машинного зала и системы охлаждения конденсатора турбины одноконтурных АЭС должно полностью исключать возможность утечки теплоносителя. На двухконтурных АЭС с высокими параметрами пара подобные требования к оборудованию машинного зала не предъявляются.

     В число специфичных требований к компоновке оборудования  АЭС входят: минимально возможная протяжённость коммуникаций, связанных с радиоактивными средами, повышенная жёсткость фундаментов и несущих конструкций реактора, надёжная организация вентиляции помещений. В реакторном зале размещены: реактор с биологической защитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонована по блочному принципу реактор—турбина. В машинном зале расположены турбогенераторы и обслуживающие их системы. Между машинным и реакторным залами размещены вспомогательные оборудование и системы управления станцией.

     В большинстве промышленно развитых стран (Россия, США, Англия, Франция, Канада, ФРГ, Япония, ГДР и др.)  мощность действующих и строящихся АЭС к 1980  доведена до десятков Гвт. По данным Международного атомного агентства ООН, опубликованным в 1967, установленная мощность всех АЭС в мире к 1980 достигла 300Гвт.

     За годы, прошедшие со времени пуска в эксплуатацию первой АЭС, было создано несколько конструкций ядерных реакторов, на основе которых началось широкое развитие атомной энергетики в нашей стране.

АЭС являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.  Об экономичности и эффективности атомных электростанций может говорить тот факт, что  из 1 кг урана можно получить столько же теплоты, сколько при сжигании примерно 3000 т каменного угля.

Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не отметить опасность АЭС при возможных форсмажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора.  

XIII. Радиационные аварии.

- ФУКУСИМА.

Крупная радиационная авария (по заявлению японских официальных лиц — 7-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные электростанции, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии.

В момент землетрясения три работающих энергоблока были остановлены действием системы аварийной защиты, которая сработала в штатном режиме. Однако спустя час было прервано электроснабжение (в том числе и от резервных дизельных электростанций), предположительно из-за последовавшего за землетрясением цунами.

- ЧЕРНОБЫЛЬ.

Разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украинской ССР (ныне — Украина). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю атомной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. 31 человек погиб в течение первых трех месяцев после аварии; отдалённые последствия облучения, выявленные за последующие 15 лет, стали причиной гибели от 60 до 80 человек. 134 человека перенесли лучевую болезнь той или иной степени тяжести, более 115 тыс. человек из 30-километровой зоны были эвакуированы. Для ликвидации последствий были мобилизованы значительные ресурсы, более 600 тыс. человек участвовали в ликвидации последствий аварии.

В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную «грязную бомбу» — основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение.

Облако, образовавшееся от горящего реактора, разнесло различные радиоактивные материалы, и прежде всего радионуклиды йода и цезия, по большей части территории Европы. Наибольшие выпадения отмечались на значительных территориях в Советском Союзе, расположенных вблизи реактора и относящихся теперь к территориям Белоруссии, Российской Федерации и Украины.

Чернобыльская авария стала событием большого общественно-политического значения для СССР, и это наложило определённый отпечаток на ход расследования её причин. Подход к интерпретации фактов и обстоятельств аварии менялся с течением времени, и полностью единого мнения нет до сих пор.

- СЕМИПАЛАТИНСК.

Семипала́тинский я́дерный полиго́н — первый и один из крупнейших ядерных полигонов СССР, также известный как «СИЯП» — Семипалатинский испытательный ядерный полигон. Официальное название: 2-й Государственный центральный испытательный полигон (2 ГЦИП).

На территории Семипалатинского полигона находится объект, где раньше хранилось самое современное ядерное оружие. Таких объектов всего четыре в мире.

Первое испытание ядерного оружия в Советском Союзе было проведено 29 августа 1949 года. Мощность бомбы составила 22 килотонны. Создание полигона было частью атомного проекта и выбор был сделан, как оказалось впоследствии, весьма удачно — рельеф местности позволил проводить подземные ядерные взрывы и в штольнях, и в скважинах.

Недостатком было присутствие в Семипалатинске китайского консульства, но позже его удалили. Постановлением Совета Министров № 2939—955 от 21 августа 1947 г. уже начатое ГУЛАГом строительство передали военному ведомству, и полигон получил новое название — «Учебный полигон № 2 Министерства Вооруженных Сил СССР (войсковая часть 52605)». Первым начальником «Учебного полигона № 2» был участник Великой Отечественной войны, фронтовой артиллерист генерал-лейтенант артиллерии П. М. Рожанович, научным руководителем — заместитель директора Института химической физики Академии наук СССР М. А. Садовский, впоследствии академик.

12 августа 1953 года на полигоне был испытан термоядерный заряд РДС-6с мощностью 400 килотонн. Взрыв был низкий воздушный, заряд размещался на башне на высоте 30 м над землёй. В результате этого испытания часть полигона была очень сильно заражена радиоактивными продуктами взрыва и до сих пор в некоторых местах сохраняется небольшой фон.

22 ноября 1955 года было проведено испытание термоядерной бомбы РДС-37 на высоте около 2 км сбрасыванием с самолёта.

После вступления в силу Международного договора о запрещении ядерных испытаний в трёх средах (в воздухе, космосе и под водой), подписанного 10 октября 1963 в Москве между СССР, США и Великобританией, на полигоне стали проводиться только подземные взрывы.

С 1949 по 1989 год на Семипалатинском ядерном полигоне было произведено не менее 468 ядерных испытаний, в которых было взорвано не менее 616 ядерных и термоядерных устройств, в том числе: 125 атмосферных (26 наземных, 91 воздушных, 8 высотных); 343 испытательных ядерных взрыва под землей (из них 215 в штольнях и 128 в скважинах). Были проведены также десятки гидроядерных и гидродинамических испытаний (т. н. «НЦР» — неполные цепные реакции). Суммарная мощность ядерных зарядов, испытанных в период с 1949 по 1963 годы на Семипалатинском полигоне, в 2500 раз превысила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. За пределы полигона вышли радиоактивные облака 55 воздушных и наземных взрывов и газовая фракция 169 подземных испытаний. Именно эти 224 взрыва обусловили радиационное загрязнение всей восточной части территории Казахстана.

В 1989 году известным казахстанским общественным деятелем Олжасом Сулейменовым было создано движение Невада — Семипалатинск, объединившее жертв ядерных испытаний по всему миру.

С 1989 года ядерные испытания не проводятся.

- ЧЕЛЯБИНСК 40.

О катастрофе на ЧАЭС люди услышали сразу. Жителей 30 населенных пунктов оповестили и эвакуировали. О тех авариях, которые происходили до Чернобыля - в конце 50-х - начале 60-х, долгое время ничего не было известно. О них узнавали спустя десятилетия. Рабочие и ИТР предприятий треста "Гидромонтаж" принимали непосредственное участие в ликвидации последствий Кыштымской аварии 1957 года, связанной с утечкой радиоактивных веществ на площадке радиохимического завода ПО "Маяк" (или "Комбината №817") в Озерске.

До перестроечного 1990 года Челябинск-40, затем Челябинск-65 и ныне Озерск - один из многих ЗАТО ("закрытых административных территориальных образований") - был построен в восточной части России, на южном Урале, приблизительно в 15 километрах на восток от Кыштыма и в 70 километрах севернее города-миллионера Челябинска.

Сооружение города - одна из славных страниц в истории треста "Гидромонтаж" - связано со значительным событием в советском градостроительстве: реализацией модели "технополиса", на секретном объекте которого работали 70 тысяч заключенных из 12 лагерей ГУЛАГа. Озерск стал экспериментальной площадкой химического комбината "Маяк" (площадью в 90 км), где в эксплуатации находилось в общей сложности семь реакторов.

Пять уран-графитовых реакторов "Маяка" расположили на юго-восточном побережье озера Кызылташ. Все "атомные котлы" - с прямоточным режимом охлаждения активной зоны, при котором вода перекачивалась напрямую через реактор и сливалась обратно в озеро. Температура сбрасываемой воды доходила до +70 °С. В настоящее время они остановлены.

Шестой реактор "Руслан" - на тяжелой воде - был позднее реконструирован, перейдя на легкую воду, и сейчас он находится в эксплуатации. Помимо этого, имеется еще один реактор на легкой воде, носящий женское имя "Людмила". Он используется для производства трития и изотопов для гражданского потребления.

Благодаря значительным темпам роста город-предприятие определил в своем развитии и крупные населенные пункты области: уже упомянутый Кыштым и Касли, известный своим литьем; к тому времени он имели почти двухвековую историю (со второй половины XVIII века). Но, к сожалению, есть и обратная сторона. За сорок лет деятельности химкомбината "Маяк" десять тысяч рабочих получили высокие дозы облучения. При этом большинство заболеваний выпали на первые годы производства. Четыре тысячи человек погибли в результате острой лучевой болезни.

XIV. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.

      Безусловно, выбор не стоит так: атомная энергетика или ничего. Альтернативой атому служат уголь и нефть, которые, однако, сами по себе не являются безвредными. Загрязнение воздуха и вред для здоровья населения, вызываемые сжиганием ископаемого топлива, сейчас стало таким же острым вопросом, как и ядерная энергетика. Нехватка бензина и нефти оживила в индустриальных странах сознание об ограниченных возможностях месторождений ископаемого топлива. К тому же не только недостаток нефти, но и ее географическая топография оказались неодинаковыми по странам. Высокоразвитые страны, например США, Япония, расположены не там, где природа оставила большие запасы нефти. В результате сегодня мы готовы взглянуть объективно на всевозможные преимущества и риск, обусловленные использованием как атомной, так и других видов энергии. Жизненно важно и то, что нефть особенно необходима для автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта. В настоящее время никаких практически пригодных альтернативных решений для этих целей пока нет. Поэтому возникает еще большая нужда в безотлагательном развитии неископаемых видов топлива для работы центральных электростанций. По-видимому, бессмысленно использовать ограниченные запасы нефти на производство электричества, когда для этого можно без особых трудностей применять атомные реакторы и сохранять всю оставшуюся нефть для нужд транспорта.

    Преимущество атомной энергетики состоит в том, что она основана на применении нового вида топлива, которое не надо добывать в шахтах нескончаемым потоком, и чей беспламенный «огонь» не загрязняет атмосферу дымом и сажей. Риск состоит в вероятности возникновения катастрофической аварии реактора, а также в дополнительных трудностях с захоронением радиоактивных отходов и обычной утечкой в окружающую среду ничтожного количества радиоактивности. В дальней перспективе основная тревога в отношении атомной энергетики может возникнуть в связи с экспортом реакторов западными промышленно развитыми странами, что приведет к увеличению численности членов «Ядерного клуба». Преимущество угля состоит в его изобилии, по крайней мере в Америке, и невозможности катастрофы или образования отходов производства, испускающих опасное радиоактивное излучение. Вместе с тем с углем сопряжены другие опасности. Наиболее очевидная из них — большой вклад в загрязнение воздуха. И кстати, электростанции, работающие на угле, выбрасывают не только дым и сажу, но и радиоактивные вещества, причем в большем количестве, чем атомная станция, если исходить из расчета на единицу вырабатываемой энергии. За исключением нескольких мест, залежи угля находятся глубоко под землей, и добыча их шахтным способом — одно из наиболее опасных профессиональных занятий человека.

ЯДЕРНЫЕ ОТХОДЫ.

    Проблема захоронения ядерных отходов известна сейчас каждому. Однако когда, почему и как она остро встала в нашей стране, знает далеко не каждый.

     Активная общественная дискуссия о предложении Минатома РФ открыть границы России для ввоза ядерных отходов из-за рубежа началась в 1998 году. Евгений Адамов, министр по атомной энергии, предложил таким образом зарабатывать средства на развитие атомной отрасли. Кроме того, за счет этих средств предлагается финансировать и экологические программы, которые атомная индустрия обязана осуществлять около своих объектов. Но статья 50-я Закона об охране окружающей среды запрещает ввоз на территорию России радиоактивных отходов. Чиновники Минатома и ряд депутатов ГосДумы, считают, что закон необходимо изменить с тем, чтобы заработать на ввозе отходов из расчета миллион долларов за тонну.

    Ядерные отходы, о которых идет речь, это отработанное ядерное топливо иностранных АЭС (ОЯТ). Опаснее этого вида радиоактивных отходов только атомная бомба. Такие отходы в большинстве стран хранятся в специально оборудованных хранилищах, способ их захоронения не определен ни в одной из ядерных держав по причине чрезвычайной сложности процесса, ведь ОЯТ будет сохранять смертельный уровень излучения многие сотни лет.

    Во время лоббирования в Госдуме законопроектов, разрешающих ввоз в Россию отработанного ядерного топлива (ОЯТ), атомщики обещали заработать 20 млрд долл. в течение 10 лет. Десять процентов от этой суммы, 2 млрд долл., должны были составить отчисления в бюджет. То есть каждому россиянину обещано примерно по полтора доллара в год в течение 10 лет. В то же время первоначальные инвестиции, необходимые для запуска этой программы, оценивались самим же Минатомом в те же 2 млрд долл. По оценкам других специалистов, в том числе из Госатомнадзора, эти изначальные затраты будут гораздо больше.

Переработка.

 Франция, Англия и Россия перерабатывают ОЯТ, что не решает проблему накопления

отходов, а лишь усугубляет ее. Этот процесс позволяет выделять из отработанного топлива такие ядерные материалы, как уран и плутоний. Но переработка сопровождается побочным производством гигантского количества радиоактивных отходов: в результате переработки тонны ОЯТ образуется более 100 тонн отходов различной степени активности. Единственное в России предприятие по переработке ОЯТ с атомных станций - ПО "Маяк" - располагается в Челябинской области, которое множество раз закрывали и открывали. По государственным оценкам, там накоплено отходов общей активностью 392 миллиона Кюри, что примерно в 8 раз превышает выброс в результате Чернобыльской аварии. Полностью безопасного способа обращения с радиоактивными отходами до сих пор не разработано. Остекловывание радиоактивных отходов, единственный условно безопасный способ, разработанный в мире, внедрен в виде единственной маломощной установки, построенной по старой технологии. К тому же, установка на "Маяке" уже долгое время не функционирует. В результате, отходы попросту сливаются в озеро Карачай, объявленное ООН "самым грязным местом на планете".

 Минатом предлагает ввозить иностранное ОЯТ именно для переработки. По мнению специалистов этого ведомства, можно рассчитывать на 20,000 тонн отходов, а максимальная прибыль от ввоза составит около 20 миллиардов долларов в течении 10 лет. Это без учета "побочных" затрат, таких как транспортировка, строительство хранилищ, заводов по переработке и, собственно, обеспечения самого процесса долговременного хранения. Но в реальности никакой переработки просто не состоится - в России на сегодня отсутствуют необходимые мощности. "Маяк" может перерабатывать 400 тонн ОЯТ в год максимум. Таким образом, для переработки того ОЯТ, которое ввезут потребуется 50 лет. Приплюсуйте к этому те 14,000 тонн ОЯТ, которые накоплены в России. Но необходимо помнить, что Челябинскому "Маяку" более 50 лет и его оборудование изношено, то есть рассчитывать на него нельзя. Строительство нескольких новых заводов по переработке ОЯТ обойдется в несколько миллиардов долларов каждый, если конечно ставить на них современные системы безопасности, как это делают на Западе. Такое строительство займет несколько лет, в течении которых в Россию будут свозить отходы со всего мира. Есть недостроенный завод РТ-2 в Красноярске, который должен был бы перерабатывать ядерные отходы. Но строительство этого завода заморожено почти 10 лет назад фактически в начальной стадии, он не может существенным образом повлиять на ситуацию. Кроме того, показательна судьба этого долгостроя: где гарантии, что новый амбициозный проект Минатома, включающий в себя строительство дорогих хранилищ, заводов по переработке ядерных отходов, печей для остекловывания отходов переработки не будет заморожен через несколько лет по экономическим причинам? В этом случае образуется свалка отходов, с которыми ничего нельзя будет сделать, но на безопасное хранение которых ежегодно придется тратить огромное количество денег.

    Техническая сторона проблемы такова, что на сегодняшний день Минатом просто не имеет технологий для переработки многих видов отработанного топлива. Дело в том, что ОЯТ различается по типам реакторов. Если говорить об ОЯТ с атомных станций России, то "Маяк" может перерабатывать только топливо с реакторов типа ВВЭР-440 и БН-600. В России 5 реакторов таких типов из 29, а в результате за всю историю советской, а затем российской атомной индустрии было переработано не более 10% произведенных ядерных отходов. Этим и объясняется накопление огромного количества ОЯТ - для переработки нет ни мощностей, ни даже технологий. Топливо с реакторов, которые были разработаны за пределами Советского Союза (а они порой принципиально отличаются от реакторов советского дизайна) вообще никогда не перерабатывалось Минатомом, а, следовательно, невозможно высчитать, во сколько это обойдется. Саму техническую возможность такой переработки еще нужно доказать. Только после этого возможно обсуждение изменений одного из самых прогрессивных экологических законов в мире с целью ввоза иностранных ядерных отходов. А на сегодня - это, несомненно, отходы, а не сырье, ведь переработать их невозможно.

    Кроме фундаментальных проблем в области переработки, налицо практическое отсутствие места для хранения ядерных отходов. Согласно информации Минатома о ввозе "стратегического сырья" под названием ОЯТ логично было бы предположить, что в России существуют хранилища для 20 тысяч тонн ядерных отходов. Но более или менее свободное хранилище для ОЯТ в России только одно, около недостроенного завода РТ-2 в Красноярске. Вместимость его - всего лишь 6,000 тонн, треть из которых уже заполнена украинскими ядерными отходами.

     Целесообразно ли вести в России переработку ОЯТ? Атомная индустрия в принципе не может стремиться к сокращению своей деятельности, в ее интересах распространяться о необходимости переработки ядерных отходов, даже при туманных перспективах. Но наблюдателю, не обремененному ведомственными интересами, необходимость переработки ОЯТ с атомных станций объяснить будет весьма сложно. В результате переработки ядерных отходов АЭС выделяют так называемый энергетический плутоний, который несколько отличается от оружейного для боеголовок. За всю историю атомной индустрии этот материал так и не нашел применения. Сотни тонн этого чрезвычайно опасного материала покоятся в хранилищах, на что Россия вынуждена выделять многие миллионы долларов. Планы по использованию энергетического плутония существуют только на бумаге, как и 30 лет назад.

ИССЛЕДОВАНИЕ: «ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ»

XV.Заключение.

В ходе работы я выяснил, что радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц, радиоактивность сопровождается выделением энергии.

На этом свойстве основано широкое применение урана в атомной энергетике,  в науке, технике, сельском хозяйстве, промышленности, медицине, археологии и других областях.

Использование атомной энергии стало возможным в результате открытия урана и развития учеными всего Мира теории радиоактивности.

XVI. Литература.

И. Н. Бекман. «Уран». Учебное пособие. Вена, 2008, Москва, 2009. (в формате PDF)

Уран в Популярной библиотеке химических элементов

Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т.. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 41.

Уран в Толковом словаре русского языка под ред. Ушакова

Энциклопедия «Кругосвет»

Уран. Информационно-аналитический центр «Минерал»

Сырьевая база урана. С. С. Наумов, ГОРНЫЙ ЖУРНАЛ, N12,1999

Чалов П. И. Изотопное фракционирование природного урана. — Фрунзе: Илим, 1975.

Шуколюков Ю. А. и др. Изотопные исследования „природного ядерного реактора“.//Геохимия, 1977, 7. С. 976—991.

Мешик Алекс. Древний ядерный реактор.//В мире науки. Геофизика. 2006.2

Реми Г. Неорганическая химия.т.2. М., Мир, 1966. С. 206—223

КацДж, Рабинович Е. Химия урана. М., Изд-во иностранной литературы, 1954.

Хмелевской В. К. Геофизические методы исследования земной коры. Международный университет природы, общества и человека „Дубна“, 1997.

Справочник по геологии нефти и газа /Под ред. Еременко Н. А. — М.: Недра, 1984

1 2 3 4 5 Техническая энциклопедия 1927 года», том 24, столб. 596…597, статья «Уран»

Минерально-сырьевая база и производство урана в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Машковцев Г. А., Мигута А. К., Щеточкин В. Н., Минеральные ресурсы России. Экономика и управление, 1-2008

Добыча урана в Казахстане. Доклад МухтараДжакишева

Конырова, К. Казахстан вышел на первое место по добыче урана в мире  (рус.), Информационное агентство TREND (30.12.2009). Проверено 30 декабря 2009.

УдоРетберг; Перевод Александра Полоцкого Цены на уран растут  (рус.). Перевод (12.08.2009). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 12 мая 2010.