Combustible nuclear esférico en vacío

'Energía eólica, energía solar, energía nuclear' - pensé. 'El viento sopla, el sol brilla ... Detente, ¿y cuál es el núcleo?' Sería interesante saber ...

Ab Urano

Ahora la base del combustible nuclear es el uranio. Los tipos más comunes de uranio en la naturaleza son el isótopo con una masa de 238 y el isótopo 235. En el uranio natural, están contenidos en una proporción de aproximadamente 99.3% y 0.72%. El uranio es un metal, por lo que debes cavarlo. Pero primero, necesitamos saber algo. "Urano no es inherentemente radiactivo". Sin embargo, esta es la opinión exclusiva de Rosatom . Todos los demás, por supuesto, saben que el uranio es radiactivo . Sin embargo, no mucho. La radiación alfa (núcleo de helio-4), aunque es más característica del uranio, es retrasada por la piel y, en el caso de exposición externa, no es peligrosa. La radiación beta (electrones / positrones) también está allí, pero se retrasa bien con un paño simple. La radiación gamma (fotones), aunque penetrante, pero en nuestro caso, debido a su baja intensidad, contribuye a la par con la radiación beta. Como resultado, a pesar de que el mineral de uranio no es solo uranio, digamos de inmediato, no brillará demasiado.

Echa un vistazo a los productos de descomposición del uranio. Tienen radón , y estas son malas noticias . Como nos dicen alrededor:

La descomposición de los núcleos de radón y sus isótopos hijos en el tejido pulmonar causa micro quemaduras.

Los isótopos de polonio resultantes de la descomposición del radón son una fuente importante de radiación alfa interna.

La nocividad relativa de los productos secundarios de radón es mayor que la nocividad del radón mismo. Una vez en el cuerpo humano, contribuye a los procesos que conducen al cáncer (huesos, sangre, pulmones, miles de ellos ...), anemia, leucemia.

Recuerde, el radón es un factor importante cuando se trabaja con mineral de uranio.

Y finalmente, el uranio en sí mismo es altamente tóxico . Conseguir que ingrese al cuerpo por cualquier medio que exceda la norma permisible es extremadamente indeseable.

Cuando entra al cuerpo, el uranio actúa sobre todos los órganos, siendo un veneno celular general. El mecanismo de acción molecular del uranio está asociado con su capacidad para inhibir la actividad de las enzimas. En primer lugar, los riñones se ven afectados (la proteína y el azúcar aparecen en la orina, oliguria). En la intoxicación crónica, la hematopoyesis y los trastornos del sistema nervioso son posibles.

A menudo se indica que cuando se trabaja con uranio, no produce peor que el radón, pero qué efectos son causados ​​por la presencia del primero y cuáles por el segundo, a veces es difícil de distinguir, por lo que nadie lo dice realmente. No probaremos suerte y supondremos la peor opción. Aunque, Kurchatov simplemente se limpió las manos en un pañuelo. Historia verdadera

Reservas de uranio

Dióxido de uranio ¿Ya eres un pastel?

Antes de excavar, debe averiguar dónde. Australia es un líder importante en reservas de uranio: 1780 kt (30% del volumen global). Eche un vistazo a los cinco primeros (y el porcentaje de producción global en 2017 ):

1. Australia - 30% (10%)
2. Kazajstán - 14% (39%)
3. Canadá - 8% (22%)
4. Rusia - 8% (5%)
5. Namibia - 7% (7%)

Si todo está correcto, entonces el uranio en la tierra nos durará unos cien años. No tanto, pero al menos hay torio .

Métodos de minería

"¿Cuánto curie se necesita para encender una bombilla?" - viejo chiste francés

La primera opción Si el uranio es poco profundo (hasta 500 m), se puede utilizar el método de cantera. Excavadoras y camiones. Barato y alegre, mínima radiación. El aire libre ayuda un poco del radón y el polvo de uranio. Por lo tanto, tal carrera no nos dará más que un par de milicias por año. Esto se considera absolutamente seguro. El problema surge cuando aparecen los desechos mineros. Pero más sobre eso más tarde.

La segunda opción . Está diseñado para casos en que el mineral se encuentra un poco más profundo y hay que cavar una mina. Como regla general, no cavan más de dos kilómetros, de lo contrario, ya no es efectivo en precio. Al extraer en profundidad, el radón entra en un juego activo. Necesita ser constantemente monitoreado, atrapado, bombeado y alimentado a los hámsters en las minas con aire fresco. Tampoco nos olvidamos del polvo. Los procedimientos de seguridad más estrictos y un mecanismo de producción sofisticado aumentan el costo de este método en comparación con el primero. El problema de los residuos persiste.

El tercer método . Método de lixiviación subterránea (MPV). Significativamente diferente de los dos primeros. Primero, se perfora un pozo hasta el depósito de uranio (no más profundo de 600 m). Luego, una solución de ácido sulfúrico comienza a alimentarse, que une las partículas de uranio (lixiviación). La solución resultante se bombea a la superficie y ya se extrae de ella, después de lo cual se procesa, uranio. Las ventajas de este método son una simplificación significativa de la organización del proceso. En consecuencia, el precio se reduce. Los hámsters con palas ya no son necesarios. Por lo tanto, el método puede usarse en condiciones climáticas severas. El radón y el polvo dejan de molestarnos. La solución bombeada también contiene un mínimo de componentes en exceso, lo que simplifica enormemente el problema de la contaminación radiactiva. En general, este método se considera prometedor, pero hasta ahora se ha utilizado en algún lugar del 15% de los depósitos.

Impacto ambiental

Un triste ejemplo. Rio Tinto River

La primera tristeza con respecto a cualquier minería es AMD, también conocida como aguas residuales. La conclusión es que muchos sulfuros se encuentran en los desechos mineros, que, en presencia de agua y oxígeno, nos dan ácido sulfúrico. En el caso de las minas subterráneas abandonadas, un cambio en los flujos de agua hace que este proceso sea inevitable. Además, los metales tóxicos (cobre, aluminio, arsénico, mercurio) también se encuentran entre los sulfuros. Si toda esta alegría llega al río, ya no se recomienda beber y vivir en él. Todo esto se ve agravado por el hecho de que, en casos especialmente descuidados, la situación ya no se corregirá "nunca".

La segunda tristeza . Después de extraer el uranio del mineral, todavía tenemos un montón de basura innecesaria (en forma sólida y líquida). Incluye tanto elementos radiactivos (torio, radio) que no extraemos como uranio sin ensamblar. El nivel de radiactividad de tales desechos puede alcanzar el 85% del nivel de mineral inicialmente extraído. Si todo esto simplemente se combina, entonces, como ya sabemos, la radiación gamma y el radón emitido constantemente (que, en general, se forma a partir del radio) puede causar graves daños al medio ambiente.

La tercera tristeza se refiere al método de lixiviación subterránea. Usando este método, casi no recibimos basura y no contaminamos el aire. Pero el proceso inevitablemente causa la contaminación del agua subterránea. Las posibles fugas de la solución de trabajo (es decir, ácido sulfúrico) pueden conducir a cambios significativos en la estructura geológica, que no siempre son fáciles de predecir. Un desafío importante aquí es proteger las fuentes de agua.

De nuevo en una botella

Uno de los relaves en Canadá

Tal como lo entendemos, los desechos deben colocarse en un solo lugar. Se llama basurero (del inglés. 'Tailings' - waste). Puede ser simplemente una montaña de basura, una presa o un lago. Nuestro objetivo principal es el aislamiento del sistema hidráulico natural circundante. Es decir Es importante para nosotros que el almacenamiento no se filtre y no se desborde. Para el primero, necesitamos cercas confiables a lo largo de los bordes. El segundo requiere la instalación de sistemas de decantación, además es deseable tener en cuenta la cantidad de precipitación / evaporación en el diseño. Después de detener la recolección de desechos, es necesario instalar un domo - protección contra el radón. Como medidas adicionales, - drenaje del almacenamiento, protección contra la erosión del suelo. Lo siguiente es observación constante. Vida útil: desde un mínimo de 200 años hasta un deseable de 1000 años. Con la ayuda de qué madre puedes soportar tanto, la ciencia no se atreve a responder.

Los pronósticos para períodos de 175 a 975 años se complican por un alto grado de incertidumbre debido a la falta de datos prácticos suficientes.

En consecuencia, los costos de mantenimiento futuros también son difíciles de evaluar. Hay evidencia de costos primarios al desmantelar minas . Las cantidades varían desde varias decenas de millones hasta un par de miles de millones de dólares. También hay datos interesantes de UMTRA sobre cuántas muertes previnieron con sus actividades y cómo se produjeron. Durante cien años, ha resultado ~ 1.3k vidas, un millón de dólares en total. En general, está claro que la tarea requiere atención, tiempo y dinero. Cualquier daño significativo a los relaves puede llevar a tristes consecuencias .

Materiales utiles

Minería de uranio y desechos de molienda: una introducción
Minería de uranio en Virginia (2012)

Historias de terror