Combustível Nuclear Esférico no Vácuo

'Energia eólica, energia solar, energia nuclear' - pensei. "O vento está soprando, o sol está brilhando ... Pare, e qual é o núcleo?" Seria interessante saber ...

Ab urano

Agora, a base do combustível nuclear é o urânio. Os tipos mais comuns de urânio na natureza são o isótopo com uma massa de 238 e o isótopo 235. No urânio natural, eles estão contidos em uma proporção de aproximadamente 99,3% e 0,72%. O urânio é um metal, então você precisa cavá-lo. Mas primeiro, precisamos saber algo. "Urano não é inerentemente radioativo." No entanto, esta é a opinião exclusiva da Rosatom . Todo mundo, é claro, sabe que o urânio é radioativo . No entanto, não muito. A radiação alfa (núcleos de hélio-4), embora seja mais característica do urânio, é retardada pela pele e, no caso de exposição externa, não é perigosa. A radiação beta (elétrons / pósitrons) também está presente, mas é bem retardada por um pano simples. A radiação gama (fótons), embora penetrante, mas no nosso caso, devido à sua baixa intensidade, contribui em pé de igualdade com a radiação beta. Como resultado, apesar do minério de urânio não ser apenas urânio, digamos imediatamente, ele não brilha muito.

Dê uma olhada nos produtos de decomposição do urânio. Eles têm rádon , e isso são más notícias . Como nos dizem:

A deterioração dos núcleos do radônio e de seus isótopos filhos no tecido pulmonar causa microburnidade.

Os isótopos de polônio resultantes do decaimento do radônio são uma fonte significativa de radiação alfa interna.

A nocividade relativa dos produtos derivados de radônio é maior que a nocividade do próprio radônio. Uma vez no corpo humano, contribui para os processos que levam ao câncer (ossos, sangue, pulmões, milhares deles ...), anemia, leucemia.

Lembre-se, o rádon é um fator importante ao trabalhar com minério de urânio.

E, finalmente, o próprio urânio é altamente tóxico . Colocá-lo no corpo por qualquer meio que exceda a norma permitida é extremamente indesejável.

Quando entra no corpo, o urânio atua em todos os órgãos, sendo um veneno celular geral. O mecanismo molecular de ação do urânio está associado à sua capacidade de inibir a atividade das enzimas. Primeiro de tudo, os rins são afetados (proteínas e açúcar aparecem na urina, oligúria). Na intoxicação crônica, hematopoiese e distúrbios do sistema nervoso são possíveis.

Muitas vezes, é indicado que, ao trabalhar com urânio, ele produz menos que o rádon, mas quais efeitos são causados ​​pela presença do primeiro e quais pelo segundo, às vezes é difícil de entender, então ninguém realmente diz. Não tentaremos a sorte e supor a pior opção. Porém, Kurchatov simplesmente limpou as mãos em um lenço. História verdadeira.

Reservas de urânio

Dióxido de urânio Já é um bolo?

Antes de cavar, você precisa descobrir onde. A Austrália é um líder significativo em reservas de urânio - 1780 kt (30% do volume global). Veja os cinco principais (e a porcentagem da produção global em 2017 ):

1. Austrália - 30% (10%)
2. Cazaquistão - 14% (39%)
3. Canadá - 8% (22%)
4. Rússia - 8% (5%)
5. Namíbia - 7% (7%)

Se tudo estiver correto, o urânio na Terra vai durar cerca de cem anos. Não tanto, mas há pelo menos tório .

Métodos de mineração

"Quanto curie é necessário para acender uma lâmpada?" - velha piada francesa

A primeira opção Se o urânio for raso (até 500 m), o método de pedreira pode ser usado. Escavadeiras e caminhões. Barato e alegre, radiação mínima. O ar livre ajuda um pouco com o pó de radônio e urânio. Assim, essa carreira não nos dará mais do que duas milícias por ano. Isso é considerado absolutamente seguro. O problema surge quando o lixo de mineração aparece. Mas mais sobre isso depois.

A segunda opção Ele é projetado para casos em que o minério fica um pouco mais profundo e você precisa cavar uma mina. Como regra, eles não cavam mais de dois quilômetros, caso contrário, já é ineficaz no preço. Na mineração profunda, o radônio entra em um jogo ativo. Ele precisa ser constantemente monitorado, capturado, bombeado e alimentado com ar fresco aos hamsters nas minas. Também não esquecemos a poeira. Apertar os procedimentos de segurança e um sofisticado mecanismo de produção aumentam o custo desse método em comparação com o primeiro. O problema do lixo persiste.

O terceiro método . Método de Lixiviação Subterrânea (MPV). Significativamente diferente dos dois primeiros. Primeiro, um poço é perfurado até o depósito de urânio (a menos de 600 m). Então, uma solução de ácido sulfúrico começa a ser alimentada, que liga as partículas de urânio (lixiviação). A solução resultante é bombeada para a superfície e já é extraída dela, após a qual é processada, urânio. As vantagens deste método são uma simplificação significativa da organização do processo. Consequentemente, o preço é reduzido. Hamsters com pás não são mais necessários. Portanto, o método pode ser usado em condições climáticas severas. O radônio e a poeira deixam de nos incomodar. A solução bombeada também contém um mínimo de componentes em excesso, o que simplifica bastante a questão da contaminação radioativa. Em geral, esse método é considerado promissor, mas até agora foi utilizado em 15% dos depósitos.

Impacto ambiental

Um exemplo triste. Rio Rio Tinto

A primeira tristeza em relação a qualquer mineração é a AMD, também conhecida como água residual. A conclusão é que muitos sulfetos são encontrados nos resíduos de mineração, os quais, na presença de água e oxigênio, nos dão ácido sulfúrico. No caso de minas subterrâneas abandonadas, uma mudança nos fluxos de água torna esse processo inevitável. Além disso, metais tóxicos (cobre, alumínio, arsênico, mercúrio) também são encontrados entre os sulfetos. Se toda essa alegria entra no rio, beber e viver nele não é mais recomendado. Tudo isso é agravado pelo fato de que, em casos especialmente negligenciados, a situação já não será corrigida 'nunca'.

A segunda tristeza . Depois que o urânio é extraído do minério, ainda temos um monte de lixo desnecessário (na forma sólida e líquida). Inclui elementos radioativos (tório, rádio) que não são extraídos por nós e urânio desmontado. O nível de radioatividade desses resíduos pode atingir 85% do nível de minério inicialmente extraído. Se tudo isso for simplificado, então, como já sabemos, a radiação gama e o radônio constantemente emitido (que geralmente são formados a partir do rádio) podem causar sérios danos ao meio ambiente.

A terceira tristeza diz respeito ao método de lixiviação subterrânea. Usando esse método, quase não recebemos lixo e não poluímos o ar. Mas o processo inevitavelmente causa poluição das águas subterrâneas. Possíveis vazamentos da solução de trabalho (ou seja, ácido sulfúrico) podem levar a mudanças significativas na estrutura geológica, que nem sempre são fáceis de prever. Um grande desafio aqui é proteger as fontes de água.

Novamente em uma garrafa

Um dos rejeitos no Canadá

Como entendemos, o lixo deve ser colocado em um só lugar. É chamado de lixão (do inglês. 'Rejeitos' - lixo). Pode ser simplesmente uma montanha de lixo, uma barragem ou um lago. Nosso principal objetivo é o isolamento do sistema hidráulico natural circundante. I.e. é importante para nós que o armazenamento não vaze e não transborde. Para o primeiro, precisamos de cercas confiáveis ​​ao longo das bordas. O segundo requer a instalação de sistemas de decantação, além disso, é desejável levar em consideração a quantidade de precipitação / evaporação no projeto. Após interromper a coleta de lixo, é necessário instalar uma proteção de domo contra o rádon. Como medidas adicionais, - drenagem do armazenamento, proteção contra a erosão do solo. Em seguida é a observação constante. Vida útil - de um mínimo de 200 anos a um desejável de 1000 anos. Com a ajuda de qual mãe você pode suportar tanto, a ciência não se atreve a responder.

As previsões para períodos de 175 a 975 anos são complicadas por um alto grau de incerteza devido à falta de dados práticos suficientes.

Consequentemente, os custos futuros de manutenção também são difíceis de avaliar. Há evidências de custos primários ao descomissionar minas . Os valores variam de várias dezenas de milhões a alguns bilhões de dólares. Também existem dados interessantes do UMTRA sobre quantas mortes eles impediram por suas atividades e como isso aconteceu. Por cem anos, resultou em ~ 1,3 mil vidas, um milhão de dólares no total. Em geral, é claro que a tarefa requer atenção, tempo e dinheiro. Qualquer dano significativo aos rejeitos pode levar a tristes conseqüências .

Materiais úteis

Mineração de urânio e resíduos de moagem: uma introdução
Mineração de urânio na Virgínia (2012)

Histórias de terror