Уран 235 и 238 в чём разница, особенности и применение


Такое полезное сырьё как уран является одним из альтернативных вариантов решения энергетических вопросов. Открыт он был на стыке ХIХ и ХХ веков. Разновидностей этого радиоактивного вещества существует много, но больше всего волнует вопрос – уран 235 и 238, в чём разница между ними.

Особенности

Это один из радиоактивных элементов, который в процессе распада довольно эффективно образует тепловую энергию. По мнению учёных, залежи расположены только в земной коре. Если бы это было иначе, то тепла выделялось довольно много. Но этого не происходит, и специалистами было сделано вывод, содержание его на поверхности земли составляет 0,00025%. Почему именно такие выводы сделаны, не уточняют.

уран 235

Добыча

Несмотря на довольно малое процентное содержание, уран считают довольно распространённым на планете. Он занимает 38 место. Установлено, что его максимальное содержание в сланцах углистого происхождения и в фосфоритах – 0,008% и 0,025% соответственно.

Если перевести данные на вес, то всего в Земной коре содержится приблизительно 1014 тонн. Но не всё так просто. Его залежи так разбросаны по всей планете, что добыча становится проблематичной. Наиболее ценными по содержанию вещества являются около 15 минералов. К самым распространённым относятся:

  • смолка урановая, основой которой является четырёхвалентное вещество;
  • слюдка урановая – это разного рода силикаты, фосфаты с содержанием шестивалентного урана.

Добыча урана

Плюсы и минусы атомной энергетики

У атомной энергетики есть приверженцы и противники. Несмотря на высокую эффективность процесса, существует и обратная сторона медали. Проблема в основном заключается в захоронении радиоактивных отходов. Выполнить это, не нанеся ущерб природе, невозможно. Кроме того влечёт за собой огромные материальные расходы.

Даже те, которые являются преданными сторонниками атомной энергетики, отмечают, что самым уникальной разновидностью является уран 235. Из этого материала в результате деления получают такое ядерное сырьё как плутоний 239 и уран 233. Специалисты утверждают, что со временем, когда запасы 235-го иссякнут, общество окажется перед энергетическим кризисом.

работа реактора

Конечно, можно отыскать альтернативные варианты. К примеру, использовать ускорители частиц для образования потока быстрых нейтронов. Но не во всех сферах это станет достойной заменой. Если говорить о космических полётах, то вписать в схему ускоритель почти невозможно. При отсутствии 235-го на реализации подобных проектов придётся поставить крест.

Характеристики оружейного урана

К оружейному сырью относят высокообогащённый уран 235. Параметры критической массы соответствует непосредственно габаритам куска. В нем выполняется сложная цепная реакция самостоятельно. Её сила недостаточна для произведения боеприпаса. Но, несмотря на это, 235-ый основное сырьё для изготовления атомной бомбы. Выступает в качестве взрывателя для термоядерной бомбы.

Свойства обеденного урана

К категории обеденного урана относят 238-ой. Это сырьё является отработкой после отделения 235-го. Обычная концентрация составляет около 0,2%. С урановыми отходами необходимо что-то делать. С 238 можно поступить двумя способами:

  • сохранять до тех пор, пока не будут сооружены реактор на быстрых нейтронах для переработки отходов;
  • найти применение сырью.

Вторую задачу удалось решить. Его начали применять в качестве катализатора. К примеру, с помощью 238-го можно восстанавливать кислород и перекись водорода, что неимоверно важно в отрасли производства атомный энергетики. Учитывая высокие показатели плотности, его часто используют как балласт для судов или противовеса у самолётов. Используется он и в медицинских целях для создания аппаратов, имеющих источники излучения.

Содержание в радиоактивных отходах

По содержанию изотопов урана проходит классификация и ядерных отходов на два вида:

  • радиоактивные отходы (РАО);
  • отходы ядерного топлива (ОЯТ).

В чём же заключается разница урана 235 и 238 в плане отходов? По определению отходы это тот материал, который больше не может использоваться ни в каком направлении. Их нужно утилизировать или захоронить. Что касается ОЯТ, то их можно использовать в дальнейшем, так же как и урановые хвосты, которые остаются после процесса обогащения урана.

Утилизация урановых отходов

По классификации российских учёных ОЯТ – элементы топлива, которые уже были использованы и извлечены из реактора. Но даже после использование он остаётся ценнейшим ресурсом. По своей сути уран состоит из двух изотопов 235-го и 238-го. Цепную реакцию вызывает только 235-й.

Содержание его в природе низкое, около 0,7%. Это очень мало, для того чтобы обеспечить цепную реакцию. Именно поэтому в практике уран обогащают, то есть повышают в нём количество 235-ых изотопов. Этот метод объясняет, в чём разница урана 235 и 238 по назначению:

  • для создания бомб его необходимо обогатить на 90%;
  • для атомных электростанций всего на 1 – 2%.

Обогащение урана 235

Во время использования в реакторе тепловыводящие элементы, то есть стержни, которые до погружения состоят из 95% урана 238-го и 5% 235-го. Во время работы в реакторе, уран-235 полностью выгорает, выделяя продукты горения – элементы из середины таблицы Менделеева.

ОЯТ содержит в себе ещё много ценнейших ресурсов:

  • уран-238;
  • изотопы, которые после извлечения можно использовать в медицинских целях;
  • металлы платиновой группы;
  • циркониевая оболочка.

Радиоактивность

Отличаются уран 238-ой и 235-ый своей радиоактивностью и длительностью распада:

  • 238-ой самый живучий. Его длительность полураспада составляет 4,4 млрд. лет;
  • 235-ый идёт на втором месте с показателями 0,7 млрд. лет.

Схожесть в том, что происходит альфа-распад, после чего образуются изотопы тория.

Уран-238 вследствие длительности распада имеет незначительную степень радиоактивности. Его альфа-частицы не могут навредить человеческому организму. Говорят, что учёный Курчатов, заканчивая работу с ним, просто мыл руки, и никаких последствий в плане болезней не последовало.

Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

Введите Email, чтобы оперативно получать новые материалы блога прямо на почту


Опубликуйте статью в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *