Обогащение урана: Обогащение урана | Атомная энергия 2.0

Иран назвал обогащение урана до 60% ответом на действия Израиля | Новости | Известия

Президент Ирана Хасан Роухани заявил в среду, 14 апреля, что процесс обогащения страной урана до 60% и установка новых центрифуг стали ответом на действия Израиля. Однако, по его словам, процесс обогащения будет осуществляться в мирных целях и проходить под надзором Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).

«Наша деятельность, абсолютно мирная, будет под контролем МАГАТЭ. Обогащение до 60% также [пройдет] в мирных целях и под надзором МАГАТЭ… Ввод в эксплуатацию [центрифуг] IR-6 и обогащение [урана] до 60% являются ответом на сложившуюся ситуацию. Если Израиль организовывает заговор в отношении нашего народа, то мы отвечаем», — сказал он в ходе своего выступления, которое транслировало государственное телевидение Ирана.

Речь идет об аварии, которая произошла 11 апреля на атомном объекте «Шахид Ахмади Рошан» в Натанзе.

Как указал Роухани, «невозможно, чтобы Израиль осуществлял преступление в Натанзе, а Иран молчал».

Накануне власти Ирана объявили, что с 14 апреля страна приступит к обогащению урана до 60%. Для подобного плана действий государство, предположительно, установит 1 тыс. новых центрифуг на ядерном объекте в Натанзе. Отмечалось, что Тегеран уже проинформировал МАГАТЭ о своих планах.

США в свою очередь назвали провокационным решение Ирана, а Франция призвала РФ, Китай, Соединенные Штаты, Великобританию и ФРГ скоординировать ответные действия.

Постоянный представитель России в международных организациях в Вене Михаил Ульянов подчеркнул, что Иран «как всегда очень прозрачен в своих отступлениях от СВПД (Совместный всеобъемлющий план действий. — Ред.)».

12 апреля официальный представитель Организации атомной энергии Бехруз Камальванди рассказал, что авария в Натанзе произошла из-за несильного взрыва. В результате происшествия никто не пострадал. Вице-президент Ирана Али Акбар Салехи назвал это террористическим актом.

В тот же день источник американского издания The New York Times заявил о причастности Израиля к событиям в Натанзе.

Официальный представитель иранского МИДа Саид Хатибзаде сообщил, что Тегеран своевременно ответит Израилю из-за аварии. Иранские спецслужбы уже установили личность виновного в инциденте, на данный момент он разыскивается.

Исламская Республика начала обогащение урана с каскадом усовершенствованных центрифуг IR-4 в марте 2021 года. Эти устройства позволяют обогащать уран быстрее и в больших количествах, чем центрифуги первого поколения — единственные разрешенные Ирану международным Венским соглашением.

В конце 2020 года в Иране был принят закон, который предполагает активизацию ядерной деятельности с целью отмены санкций против государства. При этом документ также предусматривает задействование более мощных центрифуг. Иранские ядерщики уже довели обогащение урана до уровня 20%, в то время как сделка предусматривает обогащение на уровне 3,67%.

В 2015 году был подписан СВПД, который предполагал снятие санкций с Ирана в обмен на ограничение ядерной программы страны. В мае 2018 года Соединенные Штаты вышли из сделки и восстановили жесткие санкции в отношении Тегерана. В свою очередь Иран в 2019 году заявил о поэтапном сокращении своих обязательств в рамках соглашения.

Авария в Натанзе не остановила процесс обогащения урана, заявили в Иране

https://ria.ru/20210412/iran-1727876939.html

Авария в Натанзе не остановила процесс обогащения урана, заявили в Иране

Авария в Натанзе не остановила процесс обогащения урана, заявили в Иране

Обогащение урана на объекте в Натанзе после произошедшей накануне диверсии продолжается, заявил в понедельник глава Организации атомной энергии и вице-президент РИА Новости, 12.04.2021

2021-04-12T12:18

2021-04-12T12:18

2021-04-12T13:41

взрыв на ядерном объекте в иране

али акбар салехи

иран

в мире

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e5/04/0c/1727853161_0:0:2160:1215_1920x0_80_0_0_ccb4c376d82c1c897206013a8d77624a. jpg

МОСКВА, 12 апр — РИА Новости. Обогащение урана на объекте в Натанзе после произошедшей накануне диверсии продолжается, заявил в понедельник глава Организации атомной энергии и вице-президент Ирана Али Акбар Салехи.»Вчерашнее происшествие в Натанзе не создало помех обогащению (урана), было включено аварийное электроснабжение», — сказал чиновник, которого цитирует государственная телерадиокомпания IRIB.По словам Салехи, обогащение на ядерной объекте продолжается, в течение нескольких дней поврежденные центрифуги будут заменены на более мощные, за счет чего в «кратчайшие сроки» на ядерном объекте в Натанзе возможно будет обогащение урана до уровня 50%.

https://ria.ru/20210412/iran-1727841588.html

иран

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn25.img.ria.ru/images/07e5/04/0c/1727853161_112:0:1896:1338_1920x0_80_0_0_9feb556892febe207829f7edc1992c05.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

взрыв на ядерном объекте в иране, али акбар салехи, иран, в мире

Иран планирует обогащать уран до 60%. Это втрое больше, чем сейчас, и нарушает ядерную сделку 2015 года | Громадское телевидение

Заместитель министра иностранных дел Ирана Гросси Арагчи анонсировал, что Иран начнет обогащение урана до 60%. Такое решение было принято после того, как 11 апреля на ядерном объекте Ирана произошла авария, в которой обвиняют Израиль.

Об этом сообщает государственное информагентство IRNA и Press TV

По словам Арагчи, обогащение урана до 60% на ядерном объекте в Натанзе должно начаться 14 апреля. Именно на этом объекте 11 апреля исчезла электроэнергия, власть Ирана назвала этот инцидент «саботажем и терактом».

Иран также сообщил о своих намерениях Международному агентству по атомной энергии (МАГАТЭ). Глава организации Рафаэль Гросси подтвердил, что получил письмо о том, что Иран увеличивает обогащения урана.

В Организации атомной энергии Ирана обещают, что уран, обогащенный на 60%, будут использовать для производства радиофармацевтических препаратов. В то же время планы настолько обогащать уран противоречат ядерной сделке 2015 года.

Что это за сделка?

В июле 2015 года власть Ирана заключила со США, Великобританией, Францией, Германией, Китаем и Россией так называемую ядерную сделку. Она предусматривает ряд ограничений для ядерной программы Тегерана в обмен на снятие санкций со страны.

Одним из главных пунктов соглашения было обязательство Ирана не обогащать уран более чем до 3,67%. Такой уран используют в энергетических реакторах, и для создания ядерного оружия он не подойдет.

Однако позже на выборах президента США победил Дональд Трамп, который был ярым противником этих договоренностей. Он вывел Вашингтон по ядерной сделки и возобновил санкции против Тегерана.

Остальные участники сделки не поддержали это решение и заявили, что продолжат придерживаться договоренностей. А вот Иран в ответ на действия США начал нарушать соглашение — в частности, обогащать уран до 4,5%.

читайте также

Для чего используют обогащенный уран?

Обогащенный до 3-5% уран можно использовать только в энергетических реакторах, до 20% — в исследовательских и экспериментальных реакторах. Показатель в 90% и более позволяет создавать ядерное оружие.

С января 2021 года и до сих пор Иран начал процесс обогащения урана до 20%, по крайней мере так заявляли власти страны.

Сам Иран всегда отрицал намерение создать ядерное оружие и говорит, что его программа имеет только мирные цели. Однако мировые государства не очень верят в это, поэтому, собственно, и ввели санкции, отмененные после заключения ядерной сделки.

Питайтесь осознанно, читайте независимых

Полезная еда часто дороже, чем фастфуд, но за нее ваш организм будет благодарен намного больше. Качественная информация тоже стоит денег. Поддержите hromadske

Поддержать

Иран приступает к обогащению урана до уровня 60% с 14 апреля

Тегеран со среды приступает к обогащению урана до 60%, иранская сторона планирует установить тысячу новых центрифуг на ядерном объекте в Натанзе, сообщил замминистра иностранных дел Ирана Аббас Арагчи. Об этом пишет ТАСС. 

«Иран проинформировал МАГАТЭ, что обогащение урана до 60% начнётся завтра (14 апреля. — Прим. ред.)», — приводит слова Арагчи телеканал Press TV.

По словам дипломата, «иранская сторона планирует установить 1 тыс. новых центрифуг на ядерном объекте в Натанзе».

Министр иностранных дел Ирана Мохаммад Джавад Зариф 7 апреля заявил, что общие запасы обогащённого урана в стране уже превысили 4 тонны. При этом до настоящего времени обогащение не превышало 20%.

Официальный представитель иранского кабмина Али Рабии проинформировал о решении установить на объекте в Натанзе центрифуги IR-6 взамен выведенных из строя в результате диверсии IR-1 11 апреля.

Вице-президент страны, руководитель Организации по атомной энергии Ирана Али Акбар Салехи сообщил в воскресенье, что авария в распределительной электросети на ядерном объекте в иранском городе Натанз произошла в результате террористического акта. В результате взрыва никто не пострадал, загрязнения окружающей среды нет.

Газета The New York Times со ссылкой на источники сообщила, что взрыв на иранском ядерном объекте организовала израильская сторона. Позднее о причастности Израиля к инциденту заявил глава МИД Ирана.

Читайте также:

• В Иране заявили, что авария на ядерном объекте в Натанзе произошла из-за теракта
• Иран не планирует прямых контактов с США по ядерной сделке

В 2015 году Иран, США, Россия, Германия, Великобритания и Франция достигли сделки по Совместному всеобъемлющему плану действий (СВПД). Договор предполагал снятие экономических ограничений в обмен на ограничение иранской ядерной программы. Будущее соглашения оказалось под вопросом после одностороннего выхода из него США в мае 2018 года и введения Вашингтоном санкций в отношении Тегерана в сфере нефтяного экспорта. Спустя год Иран объявил о приостановке выполнения некоторых обязательств по СВПД. В частности, речь идёт об обогащении урана и прекращении его продаж.

Сейчас возможность возобновления переговоров между Ираном и Соединёнными Штатами зависит от того, вернётся ли Вашингтон к соблюдению сделки. Президент Ирана Хасан Роухани считает, что США должны вернуться к выполнению Совместного всеобъемлющего плана действий по иранской ядерной программе без предварительных условий.

Москва поддерживает Тегеран в этом вопросе и выступает за продление Соглашения по иранской ядерной программе без каких-либо модификаций. «Мы выступаем за то, чтобы СВПД была восстановлена, как она была одобрена Советом Безопасности, без каких-либо модификаций, и чтобы параллельно с этим начинался процесс переговоров о системе безопасности и сотрудничества в регионе залива и вокруг него», — заявил ранее министр иностранных дел РФ Сергей Лавров.

Иран напомнил миру о ядерной программе. Он собрался довести обогащение урана до 20%

2 января 2021

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

После выхода США из ядерной сделки Иран повысил обогащение урана до 4,5%

Иран заявил, что хочет начать обогащать уран до 20% — о своем намерении исламская республика объявила под занавес президентства Дональда Трампа, который вывел США из международного ядерного соглашения, и в годовщину убийства американцами главного идеолога иранской внешней политики, отвечавшего за военные операции на Ближнем Востоке, Касема Сулеймани.

Решение о повышении до 20% будет самым серьезным нарушением договоренностей со стороны Ирана. 20-процентного обогащения все еще недостаточно для изготовления ядерной бомбы, но значительно выше уровня, предусмотренного соглашением от 2015 года — ниже 4%.

Попытка давления

Ряд дипломатов и экспертов считают, что иранцы таким образом пытаются оказать давление на США и добиться отмены американских санкций — и делают это в преддверии инаугурации нового президента США Джо Байдена 20 января.

Но, как отмечают другие эксперты, решение Ирана с большой долей вероятности напротив усложнит переговорный процесс, нацеленный на возвращение к ядерной сделке 2015 года.

Что такое сделка с Ираном?

Так называемый Совместный всеобъемлющий план действий (СВПД) в 2015 году подписали шесть стран (США, Россия, КНР, Великобритания, Франция и Германия) с целью ограничить иранскую ядерную программу.

В 2018 году президент США Дональд Трамп объявил о выходе из соглашения и восстановлении санкций против Ирана. После этого Тегеран начал поэтапно сокращать обязательства по СВПД.

От Байдена ждут, что тот вернет страну в сделку с Ираном.

Ответ на смерть «отца ядерной программы Ирана»

В начале декабря иранский парламент принял закон, запрещающий допуск инспекторов ООН на ядерные объекты Ирана и предписывающий правительству возобновить программу обогащения урана до 20%, если санкции в отношении страны не будут ослаблены в течение двух месяцев.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

Фахризаде, убитый в конце ноября, был самым известным физиком-ядерщиком Ирана и высокопоставленным офицером Корпуса стражей исламской революции.

Согласно новому закону, Тегеран может отказаться от исполнения Договора о нераспространении ядерного оружия и пересмотреть некоторые пункты ядерной сделки.

В документе также говорится, что Иран будет производить в год не менее 120 кг урана, обогащенного до 20%, а также в течение года введет в эксплуатацию по тысяче дополнительных центрифуг на ядерных объектах в Натанце и Фордо.

Парламент принял этот закон через несколько дней после гибели иранского ученого-ядерщика Мохсена Фахризаде, которого западные и израильские спецслужбы считали «отцом иранской бомбы». Как сообщали государственные СМИ Ирана, в конце ноября ученый был тяжело ранен «в ходе столкновений между его командой безопасности и террористами». Ученого доставили в больницу, где он вскоре скончался от полученных ранений.

В ответ на решение Трампа выйти из ядерной сделки (как «неэффективной» и не соответствующей интересам США) и ввести в отношении Тегерана экономические санкции, Иран уже нарушил некоторые условия сделки.

В соответствии с условиями ядерной сделки 2015 года Иран может обогащать уран до 3,67%. До объявления о решении повысить обогащение урана до 20%, как предполагается, Тегеран держал уровень обогащения урана в пределах 4,5%. Такой уран обычно используется в качестве топлива для АЭС.

Для производства создания атомной бомбы необходим уран, обогащенный до 90%, но когда уже есть 20-процентный уран, который обычно используется в исследовательских ядерных реакторах, технологически произвести ядерное оружие легче.

Таким образом, решение о повышении обогащения урана до 20% — это самое серьезное нарушение договоренностей со стороны Ирана с момента подписания ядерной сделки в 2015 году.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

Недавно иранские власти установили на заводе в Натанце партию из 174 центрифуг второго поколения IR-2m

Ранее министр иностранных дел Ирана Джавад Зариф отверг предложение новой администрации США снять санкции с Тегерана и вернуться к условиям ядерной сделки в случае, если Иран начнет строго соблюдать ее условия.

По словам Зарифа, у Америки имеются собственные обязательства, которые она должна прежде выполнить и вернуться к договору от 2015 года прежде, чем смогут состояться новые переговоры.

Недавно иранские власти установили на подземном заводе в Натанце, способном, как считается, выдерживать практически любые ракетно-бомбовые удары, партию из 174 центрифуг второго поколения IR-2m и планируют установить там еще две партии мощных центрифуг в дополнение к 5060 центрифугам первого поколения IR-1. В общей же сложности на предприятии в Натанце может быть размещено более 50 тыс. центрифуг.

Рост напряженности

Накануне годовщины гибели Касема Сулеймани в регионе отмечается рост напряженности.

В субботу глава корпуса стражей исламской революции Хуссейн Салами заявил, что Иран готов ответить самым решительным образом на любые действия врага. Это заявление он сделал во время выступления перед иранскими военнослужащими, размещенными на острове Абу-Муса в Персидском заливе.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

2 января 2020 года американским авиаударом был убит главный идеолог внешней политики Ирана, отвечавший за военные операции на Ближнем Востоке, — Касем Сулеймани

Си-эн-эн со ссылкой на источник в разведывательных службах США сообщает, что за последние двое суток Иран значительно повысил уровень боеготовности некоторых морских сил в районе Персидского залива.

В последних числах декабря два американских бомбардировщика B-52 Stratofortress выполнили беспосадочный полет с территории США в район Ближнего Востока к границам Ирана и обратно. Также с конца ноября в водах Персидского залива находился американский авианосец USS Nimitz. Как сообщают американские СМИ, на этой неделе исполняющий обязанности министра обороны США Кристофер Миллер приказал экипажу авианосца возвращаться домой.

Министр иностранных дел Мохаммед Джавад Зариф в минувший четверг обвинил Дональда Трампа в попытке сфабриковать «повод для войны». Это заявление прозвучало после того, как Трамп обвинил Тегеран в обстреле посольства США в Багдаде 20 декабря минувшего года.

Иран заявил о начале процесса обогащения урана до 20%

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) подтвердило, что в Иране началось обогащение урана до 20%. Это значительно превышает оговоренный по ядерной сделке 2015 года потолок в 3,67%. Ранее о запуске процесса обогащения на ядерном объекте в Фордо сообщили власти Ирана.

На эту новость сразу же отреагировал премьер-министр Израиля Биньямин Нетаньяху. В своём «Твиттере» он написал:

«Решение Ирана продолжать нарушать свои обязательства, повышать уровень обогащения и развивать промышленные мощности для подземного обогащения урана нельзя объяснить никак иначе, как дальнейшей реализацией его намерения развивать военную ядерную программу. Израиль не позволит Ирану производить ядерное оружие».

Секретариат Организации Объединенных Наций (ООН) призвал Иран отказаться от обогащения урана до 20% и сотрудничать с МАГАТЭ,

Брюссель выразил обеспокоенность шагами Тегерана:

«Если намерение, о котором заявили иранские власти, будет реализовано, то это будет значительным отходом от ядерных обязательств Ирана по Совместному всеобъемлющему плану действий, с серьезными последствиями для ядерного нераспространения», — заявил представитель внешнеполитического ведомства ЕС Петер Стано.

Отклоняясь от условий сделки 2015 года Тегеран добивается смягчения санкций в отношении иранских нефтяного и финансового секторов.

Президент США Дональд Трамп в одностороннем порядке вывел свою страну из ядерной сделки с Ираном в 2018 году. С тех пор ряд инцидентов привёл к эскалации напряжённости между Вашингтоном и Тегераном. Иранцы стали поэтапно нарушать условия соглашения, хотя ранее президент Хасан Рухани обещал, что его страна будет придерживаться ядерной сделки.

На фоне происходящего Соединённые Штаты, собиравшиеся вывести авианосец «Нимиц» с Ближнего Востока, изменили свои планы. Пентагон заявил, что «в с связи с недавними угрозами со стороны Ирана» авианосец останется на боевом дежурстве в зоне ответственности Центрального командования.

Создание промышленности обогащения урана методом газоцентрифужной технологии

В конце 1930-х гг. немецкий эмигрант профессор Фриц Ланге в Харьковском физико-техническом институте вел лабораторные опыты с целью разделения изотопов урана с применением горизонтальной высокооборотной центрифуги. В период войны лаборатория, где работал Ф. Ланге, была эвакуирована на Урал.

С июля 1943 до 1945 гг. Ф. Ланге был прикомандирован к Уральскому филиалу АН СССР в лабораторию электрических явлений (руководитель чл.-корр. АН СССР И.К. Кикоин) в Свердловске для выполнения специального задания – получения урана-235 методом центрифужного разделения изотопов урана. В 1945 г. Ф. Ланге перебазировался в Москву в Лабораторию № 2[1].

На заседании Технического совета Первого главного управления (ПГУ) 5 ноября 1945 г. был рассмотрен доклад профессора Ф. Ланге «О разделении изотопов методом центрифугирования». Было принято решение продолжить исследовательские работы[2].

В 1946 г., после выхода постановления правительства от 17 декабря 1945 г. об организации Лаборатории № 4, на которую возлагалась задача по исследованиям возможности разработки газоцентрифужного метода разделения изотопов урана, Ф. Ланге продолжил свои исследования в этом направлении[3].

В августе 1946 г. Научно-технический совет ПГУ вторично рассмотрел состояние работ по центрифужному разделению урана. Как отмечено в протоколе, доктор Ф. Ланге еще в 1943 г. на Урале создал центрифугу с окружной скоростью 150 м в секунду.

Лаборатории поручалась разработка метода центрифугирования для разделения изотопов урана, а также создание и опробование конструкции циркулярной центрифуги, что нашло отражение в протоколе № 49 заседания Специального комитета при Совете Министров СССР от 6.01.1948 г., отчете начальника Лаборатории № 4 НИИ-9 Первого главного управления при Совете Министров СССР профессора Ланге о выполнении Постановления СНК СССР от 17 декабря 1945 г.[4]

При создании центрифуги использовалась открытая информация из США об испытаниях метода центрифугирования. Основываясь на работах американских и немецких ученых и учитывая преимущества газоцентрифужного метода разделения изотопов, разработка центрифуг для разделения изотопов урана была включена в США в программу по быстрейшему получению высокообогащенного урана для атомной бомбы (так называемый «Манхэттенский проект») и рассматривалась тогда как наиболее обещающее успех направление. Однако, несмотря на большие усилия и затраты США в те годы, из-за больших технических трудностей, не удалось развить центрифужный метод до промышленного применения.

В Советском Союзе эта неудача США с созданием промышленных газовых центрифуг была хорошо известна, но перспективы создания высокоэкономичного газоцентрифужного метода разделения изотопов урана были очень заманчивы и лабораторные исследования по нему были начаты в 1946 г., наряду с Лабораторией №4 Ф. Ланге, в Сухумском физико-техническом институте (НИИ-5) под руководством немецкого ученого доктора Макса Штеенбека[5]. В декабре 1952 г. для ознакомления с этими исследованиями в Сухумский физико-технический институт был направлен главный конструктор ОКБ ЛКЗ Н.М. Синев. Постановлением правительства от 8 июля 1952 г. на ОКБ ЛКЗ была возложена задача по созданию промышленной газовой центрифуги. При этом планировалось использовать опыт группы сотрудников, работавших в НИИ-5 под руководством М. Штеенбека.

Собранные по чертежам образцы центрифуги НИИ-5 не были пригодны для промышленного изготовления и эксплуатации. Из предложенной М. Штеенбеком центрифуги в отечественную конструкцию был взят только узел опорной иглы, на которой вращается подобно «волчку» ротор, что исключило сложную проблему создания высокооборотных подшипников. Все остальное в конструкции советской центрифуги решали иначе[6].

С этого времени ОКБ ЛКЗ становится одним из главных разработчиков оборудования для центрифужной технологии обогащения урана. Позже, вернувшись в Германию, М. Штеенбек продолжал работы по центрифугам. Сотрудник М. Штеенбека Г. Циппе, допущенный к работам ОКБ ЛКЗ, запатентовал в ряде европейских стран «Центрифугу Циппе», аналог конструкции, разработанной ОКБ ЛКЗ, но не запатентованной в СССР по соображениям секретности. Эта конструкция послужила основой для создания промышленности обогащения урана в Западной Европе.

В начале 1950-х гг. работы по центрифугированию в США были прекращены и возобновились лишь в 1972 г. США отказались от центрифугирования вследствие того, что не смогли подобрать высокопрочные материалы для роторов и решить проблему работы подшипников. США затратили порядка 2 – 3 млрд. долл. на разработку и строительство обогатительного завода с центрифужной технологией, но затем разработчики отказались от проекта, ввиду его экономической неконкурентности с диффузионной технологией обогащения изотопов урана. В процессе эксплуатации американских центрифуг были выявлены серьезные недостатки. В 1985 г. в США пришли к заключению, что лазерный метод разделения изотопов урана более эффективен и снова прекратили заниматься методами центрифугирования.

Советские инженеры, рабочие, руководители и организаторы работ проявили терпение и настойчивость в решении проблем получения высокообогащенного урана центрифужным способом.

С 1952 г. в СССР начались масштабные работы по центрифужному методу обогащения. После серии испытаний ЦКБМ, созданное из ОКБ ЛКЗ, разработало центрифугу с жестким ротором.

Одним из главных направлений совершенствования центрифужной технологии на первом этапе развития российских моделей являлась конструкция ротора из композитных материалов, в том числе на основе углеволокна.

Постановлением правительства от 10.10.1955 г. предусматривалось строительство опытного завода газовых «турбин» ГТ-1 на комбинате № 813 (ныне Уральский электрохимический комбинат, г. Новоуральск, Свердловская обл.) и изготовления для него 3 300 газовых центрифуг. В 1956 г. началось сооружение этого завода. Центрифуги изготавливали заводы в Коврове и Владимире. Пуск 4 октября 1957 г. опытного завода ГТ-1 по обогащению урана явился решающим этапом в развитии центрифужного метода обогащения.

Если бы центрифужный метод разделения изотопов урана удался в первые годы работы атомной промышленности, потребовалось бы строить не 13 атомных реакторов для получения плутония, а много меньше, не потребовалось бы строить сложные радиохимические производства, и создавать большую радиохимическую промышленность. С 1962 по 1964 г. тремя очередями на Уральском электрохимическом комбинате был введен в эксплуатацию первый в мире завод по разделению изотопов урана центрифужным способом[7].

В СССР было разработано 8 поколений газовых центрифуг, их производительность увеличена в 4 раза, они могут работать без ремонта более 15 лет. Промышленное освоение центрифужного метода разделения изотопов урана, впервые в мировой практике осуществленное в СССР, является крупным научно-техническим достижением нашей страны. Во-первых, расход электроэнергии на единицу работы разделения сократился на первых порах в 20 раз, а сейчас – уже в 30. Во-вторых, полностью было исключено тепловое влияние оборудования на окружающую среду. В-третьих, улучшились условия труда: если в цехе, где стояли диффузионные машины, температура воздуха была плюс 45оС, а шум достигал 111 децибелов, то в газоцентрифужном – всего плюс 15оС, и шума вообще нет.

Четыре российских комбината по обогащению урана на основе новейших технологий произвели за весь период их работы около 1 200 т. оружейного урана (обогащенного ураном-235 до 90 %). Из этого количества 500 т изымается из демонтированных ядерных боеголовок и переводится в энергетический уран (обогащение по урану-235 понижается до 3 – 5 %) продается в США в качестве ядерного топлива для атомной энергетики с рассрочкой поставки в 20 лет. Данное соглашение заканчивается в 2013 г. и пролонгироваться не будет. Производство оружейного урана прекращено в 1989 г.

Отечественные центрифужные заводы, расположенные в Новоуральске (Свердловская обл.), Северске (Томская обл.), Зеленогорске (Красноярский край) и Ангарске (Иркутская обл.) составляют до 40 % мощностей мировой промышленности по выпуску обогащенного урана для энергетических целей.

Спустя 15 – 20 лет после освоения в СССР промышленного метода обогащения урана центрифужным способом, этот способ получил развитие в ФРГ, Голландии, Великобритании и Японии, возможно, благодаря информации, переданной немецкими физиками М. Штеенбеком и Г. Циппе. В 1970 г. три европейские страны – Великобритания, Нидерланды и Германия заключили международный договор по строительству совместных предприятий по обогащению урана методом центрифугирования. Заводы были построены в Кейпенхерсте (Великобритания), Алмело (Нидерланды) и Гронау (Германия). Эти страны создали несколько поколений центрифуг. Центрифуги компании URENCO, в отличии от российских, не имеют наружного защитного кожуха и работают с более высокой окружной скоростью. Российские машины более практичны и долговечны.

Российские центрифуги работают на скорости ниже собственной частоты ротора, так называемые подкритические центрифуги. Центрифуги URENCO — надкритические, собственная частота этих центрифуг меньше частоты вращения ротора. В СССР пошли по пути простой конструкции – производим центрифуги крупными сериями в виде агрегата. Каждая центрифуга в нем работает независимо друг от друга. URENCO выпускает центрифуги небольшими сериями. Производительность такой центрифуги выше, но в случае аварии и потери соответственно тоже выше.

Проблема промышленного освоения нового высокоэкономичного и технически прогрессивного центрифужного метода обогащения была решена в СССР раньше чем в других промышленно развитых странах. Достижения нашей промышленности по обогащению урана с помощью газовых центрифуг признаны во всем мире.

[1] Атомный проект СССР: Документы и материалы: В 3 т. / Под общ. ред. Л.Д. Рябева. Т. I. 1938 – 1945: В 2 ч. Часть 2. М., 2002. С. 352.
[2] Там же. Т. II. Атомная бомба. 1945 – 1954. Книга 4. Москва – Саров, 2003. С. 32 – 26.
[3] Там же. Т. II. Книга 1. Москва – Саров, 1999. С. 662.
[4] Там же. С. 236.
[5] Там же. Книга 5. Москва – Саров. 2005. С. 735.
[6] Подробнее см.: Синев Н.М. Обогащенный уран для атомного оружия и энергетики: К истории создания в СССР промышленной технологии и производства высокообогащенного урана (1945 – 1952 гг.). М., 1992. С. 124 – 125.
[7] Подробнее см.: Артемов Е.Т., Бедель А.Э. Укрощение урана. Екатеринбург, 1999. С. 138 – 144.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Обогащение урана | Обогащение урана

(Обновлено в сентябре 2020 г. )

• Для большинства из 500 действующих или строящихся в мире коммерческих ядерных энергетических реакторов сегодня в качестве топлива требуется уран, «обогащенный» изотопом U-235.
• Коммерческий процесс, используемый для этого обогащения, включает газообразный уран в центрифугах. Австралийский процесс, основанный на лазерном возбуждении, находится в стадии разработки.
• Перед обогащением оксид урана должен быть преобразован во фторид, чтобы его можно было обрабатывать как газ при низкой температуре.
• С точки зрения нераспространения обогащение урана является чувствительной технологией, требующей жесткого международного контроля.
• Имеется значительный избыток обогатительных мощностей в мире.

Уран, встречающийся в природе, состоит в основном из двух изотопов: U-235 и U-238. Производство энергии в ядерных реакторах происходит за счет «деления» или расщепления атомов U-235, процесса, при котором энергия выделяется в виде тепла.U-235 — основной делящийся изотоп урана.

Природный уран содержит 0,7% изотопа U-235. Остальные 99,3% составляют в основном изотоп U-238, который не вносит прямого вклада в процесс деления (хотя он делает это косвенно, путем образования делящихся изотопов плутония). Разделение изотопов — это физический процесс концентрирования («обогащения») одного изотопа относительно других. Большинство реакторов являются легководными реакторами (двух типов — PWR и BWR) и требуют обогащения урана от 0.От 7% до 3-5% U-235 в их топливе. Это нормальный низкообогащенный уран (НОУ). Существует некоторый интерес к повышению уровня обогащения примерно до 7% и даже почти до 20% для некоторых видов топлива для специальных энергетических реакторов, например НОУ с высоким содержанием пробы (HALEU).

Уран-235 и U-238 химически идентичны, но различаются своими физическими свойствами, особенно массой. Ядро атома U-235 содержит 92 протона и 143 нейтрона, что дает атомную массу 235 единиц. Ядро U-238 также имеет 92 протона, но 146 нейтронов — на три больше, чем U-235 — и, следовательно, имеет массу 238 единиц.

Разница в массе между U-235 и U-238 позволяет разделить изотопы и дает возможность увеличить или «обогатить» процентное содержание U-235. Все нынешние и исторические процессы обогащения прямо или косвенно используют эту небольшую разницу масс.

В некоторых реакторах, например, в реакторах Candu канадской конструкции и British Magnox, в качестве топлива используется природный уран. (Для сравнения, уран, используемый для ядерного оружия, должен быть обогащен на заводах, специально разработанных для производства не менее 90% U-235.)

Процессы обогащения требуют, чтобы уран находился в газообразной форме при относительно низкой температуре, поэтому оксид урана из шахты превращается в гексафторид урана в предварительном процессе на отдельной установке по конверсии.

Во всем мире наблюдается значительный избыток обогатительных мощностей, большая часть которых была использована для уменьшения спроса на уран или для пополнения предложения урана. Способность обогащения заменять уран (см. Описание недостаточной подпитки ниже) стала более значимой по мере того, как технология центрифуг пришла на смену, поскольку это означает как снижение затрат на ЕРР, так и необходимость поддерживать центрифуги в рабочем состоянии, поэтому мощность остается в рабочем состоянии даже при спросе. отпадает.

Хотя 13 стран имеют производственные мощности или близкие к ним возможности по обогащению урана, около 90% мировых мощностей по обогащению находится в пяти государствах, обладающих ядерным оружием. Они, а также Германия, Нидерланды и Япония предоставляют услуги по увеличению платы за проезд на коммерческом рынке.

Международные центры по обогащению, многосторонние подходы

По предложениям Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и России, а также в связи с возглавляемым США Глобальным партнерством по ядерной энергии (GNEP), предпринимаются шаги по созданию международных центров по обогащению урана.Это один из видов многосторонних ядерных подходов (МПЯО), к которым призывает МАГАТЭ. Отчасти мотивация для международных центров состоит в том, чтобы поставить все новые мощности по обогащению, а в конечном итоге и все обогащение, под международный контроль в качестве меры нераспространения. Что именно означает «контроль», еще предстоит определить, и оно не будет единообразным во всех ситуациях. Но совместное владение и эксплуатация между несколькими странами, по крайней мере, означает, что существует такой уровень международного контроля, который маловероятен для национального объекта, находящегося в строго государственной собственности и эксплуатации.

Первым из этих международных центров является Международный центр по обогащению урана (МЦОУ) в Ангарске в Сибири, пока с акциями Казахстана, Армении и Украины. Центр должен обеспечивать гарантированные поставки низкообогащенного урана для энергетических реакторов новым ядерным державам и странам с небольшими ядерными программами, предоставляя им долю в проекте, но не давая им доступа к технологии обогащения. Россия сохранит контрольный пакет акций, и в феврале 2007 года МЦОУ был включен в список российских ядерных объектов, подпадающих под действие гарантий МАГАТЭ.США выразили поддержку МЦОУ в Ангарске. МЦОУ будет продавать как услуги по обогащению (ЕРР), так и обогащенный урановый продукт.

В некоторых отношениях это очень похоже на то, что имело место при установке Eurodif, где единственный крупный завод по обогащению во Франции с пятью владельцами (Франция — 60%, Италия, Испания, Бельгия и Иран) эксплуатировался под гарантиями МАГАТЭ со стороны принимающей страной, не предоставляя участникам никакого доступа к технологии — просто некоторое право на долю продукта, и даже это было ограничено в случае Ирана. Комиссия по атомной энергии Франции предложила, чтобы новый завод Georges Besse II, пришедший на смену Eurodif, был открыт для международного партнерства на аналогичной основе, а второстепенные акции дочерней операционной компании Areva (ныне Orano) Societe d’Enrichissement du Tricastin (SET) имели до сих пор было продано GDF Suez (теперь Engie), японскому партнерству, и Korea Hydro and Nuclear Power (KHNP) — всего 12%.

Организация Urenco, состоящая из трех стран, также похожа, хотя с большим количеством заводов в разных странах — Великобритании, Нидерландах и Германии — и здесь технология недоступна для принимающих стран или недоступна для других держателей акций.Как и Россия с IUEC, Urenco (принадлежит правительствам принимающих стран Великобритании и Нидерландов, а также E.On и RWE в Германии) заявила, что, если ее технология будет использоваться в международных центрах, она будет недоступна. Его новый завод находится в США, где правительство принимающей страны имеет регулирующий, но не управленческий контроль.

Планируемый новый завод Areva в США не имеет другого разнообразия собственности, кроме самого Areva, поэтому по сути это был бы французский завод на территории США.

В проекте Global Laser Enrichment, который может быть продолжен до строительства коммерческого завода в США, принадлежат доли компаний, расположенных в трех странах: США (51%), Канаде (24%) и Японии (25%).

Процессы обогащения

Ряд процессов обогащения был продемонстрирован исторически или в лабораторных условиях, но только два, процесс газовой диффузии и процесс центрифугирования, работали в промышленных масштабах. В обоих случаях в качестве исходного материала используется газ UF ₆ . Молекулы UF ₆ с атомами U-235 примерно на один процент легче остальных, и эта разница в массе лежит в основе обоих процессов. Разделение изотопов — это физический процесс.*

* Один химический процесс был продемонстрирован на стадии пилотной установки, но не использовался. Во французском процессе Chemex использовалась очень небольшая разница в склонности двух изотопов к изменению валентности при окислении / восстановлении с использованием водной (валентность III) и органической (IV) фаз.

Крупные коммерческие обогатительные фабрики работают во Франции, Германии, Нидерландах, Великобритании, США и России, а более мелкие заводы находятся в других местах. Новые центрифужные заводы строятся во Франции и США.Несколько заводов добавляют мощности. Производственные мощности Китая значительно расширяются в соответствии с внутренними потребностями. Имея избыточные мощности, российские заводы работают с низкообогащенным ураном (недокорм) для производства низкообогащенного урана для продажи.

Мировые мощности по обогащению — эксплуатационные и планируемые (тыс. ЕРР / год)

Страна	Компания и завод	2013	2015	2020
Франция	Арева, Жорж Бесс I и II	5500	7000	7500
Германия-Нидерланды-Великобритания	Urenco: Гронау, Германия; Алмело, Нидерланды; Капенхерст, Великобритания.	14 200	14 400	14 900
Япония	JNFL, Роккаашо	75	75	75
США	USEC, Пикетон	0 *	0	0
США	Уренко, Нью-Мексико	3500	4700	4700
США	Global Laser Enrichment, Падука	0	0	0
Россия	Тенекс: Ангарск, Новоуральск, Зеленогорск, Северск	26 000	26 578	28 663
Китай	CNNC, Ханьчжун и Ланьчжоу	2200	5760	10,700+
Прочие	Различные: Аргентина, Бразилия, Индия, Пакистан, Иран	75	100	170
	Всего ЕРР / год приблизительно	51,550	58 600	66,700
	Требования ( эталонный сценарий WNA )	49 154	47285	57 456

Мировые мощности по обогащению — введенные в эксплуатацию в 2018 г. и планируемые (тыс. ЕРР / год)

Источник: Отчет WNA по ядерному топливу за 2019 год

Сырье для обогащения состоит из гексафторида урана (UF ₆ ) с конверсионной установки.После обогащения образуются два потока UF ₆ : обогащенный «продукт», содержащий более высокую концентрацию U-235, который будет использоваться для производства ядерного топлива, и «хвосты», содержащие более низкую концентрацию U-235 и известные как обедненный уран (DU). Анализ хвостов (концентрация U-235) является важной величиной, поскольку он косвенно определяет объем работы, который необходимо выполнить с определенным количеством урана для проведения анализа данного продукта. Исходное сырье может иметь различную концентрацию U-235 в зависимости от источника.Природный уран будет иметь концентрацию U-235 приблизительно 0,7%, в то время как рециклированный уран будет составлять около 1%, а хвосты для повторного обогащения часто будут составлять около 0,25-0,30%.

Мощность обогатительных фабрик измеряется в «единицах работы разделения» или ЕРР. ЕРР — это сложная единица измерения, которая указывает количество потребляемой энергии относительно количества переработанного урана, степень его обогащения (, т.е. степень увеличения концентрации изотопа U-235 по отношению к остатку) и уровень истощения остатка — так называемые «хвосты».Единица строго: килограмм разделительная рабочая единица, и она измеряет количество разделительной работы, выполненной для обогащения заданного количества урана определенным количеством, когда количество сырья и продукта выражается в килограммах. Также используется единица измерения «тонны ЕРР».

Например, для производства одного килограмма урана, обогащенного до 5% по U-235, требуется 7,9 ЕРР, если установка работает при анализе хвостов 0,25%, или 8,9 ЕРР, если анализ хвостов составляет 0,20% (таким образом, требуется только 9.4 кг вместо 10,4 кг натурального корма U). Всегда существует компромисс между стоимостью ЕРР обогащения и стоимостью урана.

Сегодня 5% U-235 является максимальным уровнем обогащения топлива, используемого в обычных энергетических реакторах. Однако, особенно в отношении новых конструкций реакторов малой мощности, растет интерес к более высоким уровням обогащения. Комиссия по ядерному регулированию США одобрила поправку к лицензии для Urenco USA на обогащение до 5,5% по U-235, а Global Nuclear Fuel-Americas, производитель топлива GE Hitachi, подала заявку на использование урана с обогащением до 8%.Запланированный завод Global Laser Enrichment в Уилмингтоне в Северной Каролине (см. Ниже) имеет лицензию на обогащение до 8%.

НОУ с высокой концентрацией пробы (HALEU) представляет собой от 5% до 20% U-235, и более высокие уровни в этом диапазоне необходимы для некоторых видов топлива усовершенствованных энергетических реакторов. Небольшой спрос на исследовательские реакторы уже существует. Однако такое топливо HALEU лучше всего производить на месте, где оно превращается из фторида и превращается в топливо, чтобы избежать необходимости в специальных транспортных упаковках для HALEU UF ₆ .Для уровней обогащения до 10%, называемых НОУ +, существующие транспортные контейнеры могут быть модифицированы. Свыше 10% HALEU требует усиленной физической безопасности и другого лицензирования.

Первый график показывает усилие по обогащению (ЕРР) на единицу продукта . Второй показывает, как одна тонна природного урана из исходного сырья может оказаться: как 120-130 кг урана для топлива энергетического реактора, как 26 кг обычного топлива исследовательского реактора или, возможно, как 5. 6 кг оружейного материала. Кривая сглаживается настолько, что масса обогащаемого материала постепенно уменьшается до этих количеств, по сравнению с исходной одной тонной, поэтому требуется меньше усилий по сравнению с тем, что уже было применено для дальнейшего прогресса в процентном обогащении. Относительно небольшое увеличение усилий, необходимых для достижения увеличения по сравнению с нормальным уровнем, является причиной того, почему обогатительные фабрики считаются чувствительной технологией с точки зрения предотвращения распространения оружия и очень строго контролируются в соответствии с международными соглашениями.Когда этот надзор за гарантиями нарушается или затрудняется, как в Иране, возникают опасения.

Приблизительно 140 000 ЕРР требуется для обогащения годовой загрузки топлива для типичного легководного реактора мощностью 1000 МВт при сегодняшних более высоких уровнях обогащения. Затраты на обогащение в значительной степени связаны с используемой электрической энергией. Процесс газовой диффузии потребляет около 2500 кВтч (9000 МДж) на ЕРР, в то время как современные газоцентрифужные установки требуют всего около 50 кВтч (180 МДж) на ЕРР.

На обогащение приходится почти половина стоимости ядерного топлива и около 5% от общей стоимости вырабатываемой электроэнергии.В прошлом он также учитывал основное воздействие парниковых газов от ядерного топливного цикла, когда электроэнергия, используемая для обогащения, вырабатывается из угля. Однако при использовании современных газоцентрифужных установок он по-прежнему составляет всего 0,1% углекислого газа от эквивалентной выработки электроэнергии на угле.

Коммунальные предприятия, покупающие уран на рудниках, нуждаются в фиксированном количестве обогащенного урана для производства топлива для загрузки в их реакторы. Количество урана, которое они должны поставить на предприятие по обогащению, определяется требуемым уровнем обогащения (% U-235) и анализом хвостов (также% U-235).Это контрактный или транзакционный анализ хвостов, который определяет, сколько природного урана должно быть поставлено для создания определенного количества продукта обогащенного урана (EUP) — анализ с более низкими хвостами означает, что необходимо применить больше услуг по обогащению (особенно энергии). Однако обогатитель имеет некоторую гибкость в отношении анализа рабочих хвостов на заводе. Если оперативный анализ хвостов ниже, чем контрактный / транзакционный анализ, предприятие по обогащению может отложить некоторый излишек природного урана, который он может свободно продать (либо как природный уран, либо как EUP) за свой собственный счет.

Это известно как недокорм *. Коммунальные предприятия все чаще стремятся контролировать эту гибкость операций в контрактах и ​​сами получают некоторую выгоду от недокармливания.

* Противоположная ситуация, когда оперативный анализ хвостов выше, требует, чтобы обогатитель дополнял природный уран, поставляемый коммунальным предприятием, частью собственного — это называется избыточной подачей.

В отношении недокорма (или перекармливания) предприятие по обогащению будет основывать свое решение на экономических показателях завода вместе с ценами на уран и энергоносители.В отчете по ядерному топливу Всемирной ядерной ассоциации за 2015 год оценивается, что недокорм для обогатителей может принести от 5700 до 8000 т уранов в год на мировые рынки к 2025 году на основе типичного западного анализа хвостов 0,22%, большая часть этого потенциала — в России, где в анализах хвостов обычно содержится 0,10% U-235.

В связи со снижением спроса на обогащенный уран после аварии на Фукусиме обогатительные фабрики продолжили работу, поскольку отключение и повторный запуск центрифуг обходятся дорого.Избыточный выпуск ЕРР может быть продан, или заводы могут недокормить, чтобы обогатитель остался с избытком урана для продажи или с обогащенным продуктом для собственных запасов и последующей продажи. Таким образом, инерция процесса обогащения усугубляет избыточное предложение на рынке урана и снижает цены на ЕРР (со 160 долларов за ЕРР в 2010 году, спотовая цена в марте 2016 года составляла 60 долларов). При прогнозируемой избыточной мощности вполне вероятно, что некоторые старые каскады будут выведены из эксплуатации.

Устаревшие диффузионные установки были выведены из эксплуатации, последняя из которых была запущена с запозданием в Падуке в 2013 году.

Природный уран обычно отправляется на обогатительные фабрики в баллонах типа 48Y, каждый из которых содержит около 12,5 тонн гексафторида урана (8,4 тU). Эти цилиндры затем используются для длительного хранения DU, обычно на участке обогащения. Обогащенный уран отгружается в баллонах типа 30В, каждый по 2,27 т UF6 (1,54 тU).

Три процесса обогащения, описанные ниже, имеют разные характеристики.Распространение гибко в зависимости от изменений спроса и затрат на электроэнергию, но очень энергоемко. Технология центрифуг позволяет легко увеличить емкость за счет модульного расширения, но она негибкая и лучше всего работает на полную мощность с низкими эксплуатационными расходами. Лазерная технология позволяет анализировать хвосты до очень низкого уровня, а также позволяет модульное расширение предприятия.

Процесс центрифуги

Процесс газовой центрифуги был впервые продемонстрирован в 1940-х годах, но был отложен в пользу более простого процесса диффузии.Затем она была разработана и введена в эксплуатацию в 1960-х годах как технология обогащения второго поколения. Это экономично в меньшем масштабе, например. менее 2 миллионов ЕРР в год, что позволяет поэтапно развивать более крупные предприятия. Это намного более энергоэффективно, чем диффузия, требуя всего около 40-50 кВтч на ЕРР.

Процесс центрифуги был внедрен на коммерческом уровне в России и в Европе Urenco, промышленной группой, созданной правительствами Великобритании, Германии и Нидерландов, а недавно и Areva / Orano.На четыре российских завода в Северске, Зеленогорске, Ангарске и Новоуральске приходится около 40% мировой мощности. Urenco управляет обогатительными заводами в Великобритании, Нидерландах и Германии, а также одним в США. Orano управляет большим новым заводом во Франции и владеет 50% компании Urenco Enrichment Technology Company, которая производит центрифуги для обеих компаний.

В Японии JNC и JNFL эксплуатируют небольшие центрифужные установки, мощность JNFL в Роккашо планировалась на уровне 1,5 миллиона ЕРР в год. В Китае есть две небольшие центрифужные установки, импортированные из России.В Китае есть несколько центрифужных заводов, первый в Ханьчжуне с центрифугами 6-го поколения, импортированными из России. Производительность завода в Ланьчжоу составляет 3,5 миллиона ЕРР в год, но к 2020 году объем производства вырастет до 6,5 миллиона ЕРР в год, а в Ханьчжуне — 2,2 миллиона ЕРР в год. Остальные находятся в стадии строительства. В Бразилии есть небольшой завод, который разрабатывается до 0,2 млн ЕРР в год. Пакистан разработал технологию центрифужного обогащения, которая, похоже, была продана Северной Корее. Иран имеет сложную технологию центрифуг, которая находится в эксплуатации, с расчетной производительностью 9000 ЕРР / год.

И во Франции, и в США заводы с технологией центрифуг Urenco последнего поколения были построены для замены стареющих диффузионных установок, не в последнюю очередь потому, что они более экономичны в эксплуатации. Как уже отмечалось, центрифужная установка требует всего 40 кВтч / ЕРР энергии (Urenco в Кэпенхерсте, Великобритания, вводила 62,3 кВтч / ЕРР для всего завода в 2001–2002 годах, включая инфраструктуру и капитальные работы).

Французский завод

Orano стоимостью 3 миллиарда евро — Georges Besse II — начал коммерческую эксплуатацию в апреле 2011 года и достиг полной мощности в 7 единиц.5 млн ЕРР / год в 2016 году. Как отмечалось выше, клиенты владеют 12% акций операционной дочерней компании Orano SET.

Национальный обогатительный комплекс Urenco стоимостью 1,5 миллиарда долларов США в Нью-Мексико, США, начал производство в июне 2010 года. Полная начальная мощность в 3,7 миллиона ЕРР в год была достигнута в 2014 году, а мощность достигла 4,7 миллиона ЕРР в год в 2015 году — этого достаточно для 10% электроэнергии в США. потребности.

После этого Areva планировала построить завод Eagle Rock стоимостью 2 миллиарда долларов США и 3,3 миллиона ЕРР в год в Айдахо-Фолс, США.В 2009 году он подал заявку на удвоение мощности до 6,6 млн ЕРР в год. Сейчас она отменена, и в 2018 году Орано обратилось в NRC с просьбой прекратить действие лицензии.

USEC, ныне Centrus, строила свой завод американских центрифуг в Пикетоне, штат Огайо, на том же участке в Портсмуте, где в 1980-х годах действовал экспериментальный завод Министерства энергетики, ставший кульминацией очень крупной программы НИОКР. Предполагалась эксплуатация с 2012 года, стоимость которой тогда оценивалась в 3,5 миллиарда долларов. Он был спроектирован так, чтобы иметь начальную производительность 3 в год.8 миллионов ЕРР. Запрошено разрешение на обогащение до 10% — на большинстве заводов по обогащению используется продукт U-235, содержащий до 5%, что становится серьезным препятствием по мере увеличения выгорания реакторного топлива. Демонстрационный каскад был запущен в сентябре 2007 года с примерно 20 прототипами машин, а ведущий каскад коммерческих центрифуг начал работу в марте 2010 года. Это очень большие машины, 13 м высотой, каждая производительностью около 350 ЕРР в год и требующие регулярного обслуживания. Однако весь проект был в основном остановлен в июле 2009 года в ожидании дальнейшего финансирования, хотя демонстрационный каскад начал работать в октябре 2013 года как «центральный элемент программы НИОКР с Министерством энергетики».«Ему была выдана лицензия на обогащение 7 миллионов ЕРР в год до 10% по U-235, но операции были прекращены в феврале 2016 года.

Группа центрифуг на заводе Urenco

Подобно процессу диффузии, процесс центрифугирования использует газ UF ₆ в качестве сырья и использует небольшую разницу в массе между U-235 и U-238. Газ подается в серию вакуумных трубок, каждая из которых содержит ротор высотой от 3 до 5 метров и диаметром 20 см. * Европейские центрифуги производят 40-100 ЕРР / год.Когда роторы вращаются быстро, со скоростью от 50 000 до 70 000 об / мин, более тяжелые молекулы с U-238 увеличиваются в концентрации по направлению к внешнему краю цилиндра. Соответствующее увеличение концентрации молекул U-235 вблизи центра. Противоточный поток, создаваемый температурным градиентом, позволяет отводить обогащенный продукт в осевом направлении: более тяжелые молекулы с одного конца и более легкие — с другого.

* Американские центрифуги USEC имеют высоту более 12 м и диаметр 40-50 см.Высота российских центрифуг меньше одного метра. Китайские крупнее, но короче, чем у Urenco.

Обогащенный газ является частью сырья для следующих стадий, тогда как обедненный газ UF6 возвращается на предыдущую стадию. В конечном итоге обогащенный и обедненный уран извлекается из каскада при желаемых анализах.

Для эффективного разделения двух изотопов центрифуги вращаются с очень высокой скоростью, при этом внешняя стенка вращающегося цилиндра движется со скоростью от 400 до 500 метров в секунду, что дает ускорение свободного падения в миллион раз.

Хотя объем одной центрифуги намного меньше, чем у одной ступени диффузии, ее способность разделять изотопы намного больше. Ступени центрифуги обычно состоят из большого количества параллельно включенных центрифуг. Затем такие ступени располагаются каскадом, аналогично ступеням распространения. Однако в процессе центрифуги количество стадий может составлять от 10 до 20 вместо тысячи или более для диффузии. Центрифуги рассчитаны на непрерывную работу около 25 лет, и их нельзя просто замедлить, выключить и перезапустить по мере необходимости.Западные каскады рассчитаны на определение хвостов от 0,18 до 0,22%, российские — на 0,10%.

Лазерные процессы

Процессы лазерного обогащения в течение некоторого времени были в центре внимания. Это возможная технология третьего поколения, обещающая более низкие энергозатраты, более низкие капитальные затраты и более низкие анализы хвостов, а значит, значительные экономические преимущества. Один из этих процессов почти готов к коммерческому использованию. Лазерные процессы делятся на две категории: атомные и молекулярные.

Разработка метода лазерного разделения изотопов на атомных парах (AVLIS и французская SILVA) началась в 1970-х годах. В 1985 году правительство США поддержало эту технологию как новую технологию для замены газодиффузионных заводов, поскольку они достигли конца своей экономической жизни в начале 21 века. Однако после того, как исследования и разработки составили около 2 миллиардов долларов США, от него отказались в пользу SILEX, молекулярного процесса. Французские работы над SILVA прекратились после четырехлетней программы до 2003 года, чтобы доказать научную и техническую осуществимость процесса. Здесь было произведено около 200 кг урана с обогащением 2,5%.

Процессы с атомным паром работают по принципу фотоионизации, при котором мощный лазер используется для ионизации определенных атомов, присутствующих в парах металлического урана.(Электрон может быть выброшен из атома светом определенной частоты. В лазерных технологиях для урана используются частоты, настроенные на ионизацию атома U-235, но не атома U-238.) Положительно заряженные ионы U-235 затем притягиваются к отрицательно заряженной пластине и собираются. Атомные лазерные методы также могут разделять изотопы плутония.

Большинство молекулярных процессов, которые были исследованы, работают по принципу фотодиссоциации UF ₆ в твердый UF ₅ ⁺ , с использованием настроенного лазерного излучения, как указано выше, для разрыва молекулярной связи, удерживающей один из шести атомов фтора. атом U-235.Затем это позволяет отделить ионизированный UF ₅ от не затронутых молекул UF ₆ , содержащих атомы U-238, тем самым достигая разделения изотопов. * Любой процесс с использованием UF ₆ легче вписывается в обычный топливный цикл, чем атомный процесс.

* Аналогичный принцип может быть использован при обогащении атомарного лития с магнитным разделением ионизированных атомов с получением чистого Li-7.

Основной молекулярный лазерный процесс для обогащения урана — это SILEX , в котором используется UF ₆ , и теперь он известен как глобальное лазерное обогащение (GLE). В 2006 году GE Energy вступила в партнерство с австралийской Silex Systems для разработки процесса SILEX третьего поколения. Он предусматривал, что компания GE (ныне GE Hitachi) построила в США испытательный контур инженерного масштаба, затем пилотную установку или ведущий каскад, который может быть введен в эксплуатацию в 2012 году, и расширился до полноценного коммерческого завода. Помимо авансовых платежей в размере 20 миллионов долларов и последующих платежей, лицензионное соглашение будет приносить отчисления в размере 7-12%, точная сумма зависит от стоимости развертывания коммерческой технологии.В середине 2008 года Cameco приобрела участие в проекте GLE, заплатив 124 миллиона долларов за 24% акций, наряду с GE (51%) и Hitachi (25%). (Ранее, в 1996 году USEC получила права на оценку и разработку SILEX для урана, но вышла из проекта в 2003 году.)

В апреле 2016 года GE и Hitachi уведомили о своем намерении выйти из GLE, и в ходе последующих переговоров Silex профинансировала 76% НИОКР GLE в Уилмингтоне, Северная Каролина. GLE хорошо продвинулась в коммерциализации процесса SILEX и имеет соглашение с Министерством энергетики США об обогащении около 300 000 тонн хвостов обедненного урана в Падуке, штат Кентукки, до урана природного качества.

В феврале 2019 года Silex Systems и Cameco договорились о выкупе 76% доли GEH в GLE за 20 млн долларов США на основе отсрочки платежа, в результате чего Cameco будет принадлежать 49% GLE и 51% Silex. Cameco имеет возможность приобрести дополнительно 26% GLE. Соглашение требует, чтобы Silex и Cameco платили 300 000 долларов в месяц за завершение строительства опытной установки по обогащению, известной как Wilmington Test Loop, которая была частично построена GEH. Соглашение зависит от одобрения правительства США.Silex сказал: «Коммерческая возможность Paducah представляет собой идеальный путь к рынку для нашей революционной технологии лазерного обогащения SILEX».

GE ранее называла SILEX, которую она переименовала в GLE, «технологией, изменяющей правила игры» с «очень высокой вероятностью» успеха. GLE завершает программу цикла испытаний, начальная фаза которой уже успешно соответствует критериям производительности, и началось инженерное проектирование коммерческого объекта. GLE эксплуатирует испытательный цикл на заводе по изготовлению топлива Global Nuclear Fuel в Уилмингтоне, штат Северная Каролина. GNF является партнерством GE, Toshiba и Hitachi.

В октябре 2007 года две крупнейшие ядерные компании США, Exelon и Entergy, подписали письма о намерениях заключить контракт на оказание услуг по обогащению урана с GE Hitachi Global Laser Enrichment LLC (GLE). В августе 2010 года TVA согласилась купить у GLE услуги по обогащению на 400 миллионов долларов, если проект будет продолжен.

В середине 2009 года GEH подала последнюю часть своей заявки на лицензию на этот завод GLE в Уилмингтоне и после рассмотрения положений о физической защите специальных ядерных материалов и засекреченных материалов, контроля и учета материалов, а также дальнейшего рассмотрения NRC Atomic Совет по безопасности и лицензированию, полная лицензия на строительство и эксплуатацию завода производительностью до 6 миллионов ЕРР в год была выдана в сентябре 2012 года. Теперь GLE примет решение с учетом коммерческих соображений, следует ли продолжать строительство полномасштабной установки по обогащению в Уилмингтоне. Проект, имеющий лицензию на обогащение до 8% по U-235, может быть введен в эксплуатацию через несколько лет и довольно быстро вырастет до мощности.

В августе 2013 года компания GLE представила Министерству энергетики предложение о создании завода по лазерному обогащению стоимостью 1 миллиард долларов в Падуке, штат Кентукки, для обогащения высокопробных хвостов (более 0,34% по U-235), принадлежащих Министерству энергетики, до уровня природного урана (0,7% U -235). Их около 115 000 тонн в Падьюке и Портсмуте (из общего количества хвостовиков 550 000).В ноябре 2013 года Министерство энергетики объявило, что продолжит переговоры по контракту с этой целью. В январе 2014 года GLE сообщила NRC, что, хотя переговоры с Министерством энергетики продолжаются, в этом же году ожидается подача заявки на лицензию на строительство и эксплуатацию установки лазерного обогащения в Падуке (PLEF), которая позволит обогащать хвосты в течение примерно 40 лет до естественного содержания. продается. GLE ожидает, что лицензирование займет 2–3 года. Переговоры с Министерством энергетики продолжались в 2016 году, и в ноябре с Министерством энергетики было подписано соглашение о поставке около 300000 тонн высокопробных хвостов, что оправдывает строительство завода GLE в начале 2020-х годов.PLEF станет коммерческим предприятием по обогащению урана по лицензии NRC США, производя около 100 000 тонн урана природного качества в течение 40 или более лет. DOE утилизирует остатки для анализа с уменьшенным объемом. Предполагаемый размер завода составляет от 0,5 до 1,0 млн ЕРР / год, поскольку закупки ОУ не могут превышать 2000 т / год эквивалента природного урана.

Приложения для стабильных изотопов кремния и циркония также разрабатываются компанией Silex Systems недалеко от Сиднея.

CRISLA — это еще один процесс молекулярного лазерного разделения изотопов, который находится на ранней стадии развития.При этом газ облучается лазером с определенной длиной волны, который возбуждает только изотоп U-235. Весь газ подвергается воздействию низких температур, достаточных для того, чтобы вызвать конденсацию на холодной поверхности или коагуляцию в неионизированном газе. Возбужденные молекулы в газе не так вероятно конденсируются, как невозбужденные молекулы. Следовательно, при конденсации с холодными стенками газ, выводимый из системы, обогащается изотопом U-235, который был возбужден лазером. Компания-разработчик NeuTrek планирует построить пилотный завод в США.

Процесс газовой диффузии

Энергоемкий газодиффузионный процесс обогащения урана больше не используется в ядерной промышленности. Он включает нагнетание газообразного гексафторида урана под давлением через серию пористых мембран или диафрагм. Поскольку молекулы U-235 легче, чем молекулы U-238, они движутся быстрее и имеют немного больше шансов пройти через поры в мембране. UF ₆ , который диффундирует через мембрану, таким образом, слегка обогащается, в то время как газ, который не прошел, обедняется U-235.

Этот процесс повторяется много раз в серии стадий диффузии, называемых каскадом. Каждая ступень состоит из компрессора, диффузора и теплообменника для отвода тепла сжатия. Обогащенный продукт UF ₆ выводится с одного конца каскада, а обедненный UF ₆ удаляется с другого конца. Чтобы получить продукт с концентрацией 3–4% U-235, необходимо пройти около 1400 этапов переработки газа. Диффузионные установки обычно имеют небольшую степень разделения через одну стадию (отсюда большое количество стадий), но способны обрабатывать большие объемы газа.

Промышленное обогащение урана было впервые осуществлено методом диффузии в США в Ок-Ридже, штат Теннесси. Этот процесс также использовался в России, Великобритании, Франции, Китае и Аргентине, но в последние годы только в значительных масштабах в США и Франции. Россия прекратила этот процесс в 1992 году, и последним диффузионным заводом был завод USEC в Падуке, который остановился в середине 2013 года. Это очень энергоемкое оборудование, требующее около 2400 кВтч на ЕРР *. По данным USEC, на электроэнергию приходилось 70% производственных затрат на Падуке, который был последним из трех крупных заводов в США, первоначально построенных для программ вооружений, и имел мощность около 8 миллионов ЕРР в год.Он использовался для обогащения некоторых высокопробных хвостов, прежде чем был окончательно закрыт после 60 лет эксплуатации. В Трикастине, на юге Франции, с 1979 года работает более современный диффузионный завод мощностью 10,8 млн. Кг ЕРР в год (см. Фото ниже). Этот завод им. Жоржа Бесса I может производить достаточно урана с обогащением 3,7% в год, чтобы заправить около девяноста ядерных реакторов мощностью 1000 МВт. Он был остановлен в середине 2012 года после 33 лет непрерывной работы. Его замена (GB II, центрифужная установка — см. Выше) приступила к работе.

В последние годы на процесс газовой диффузии приходилось около 25% мировых мощностей по обогащению. Однако, хотя они доказали свою долговечность и надежность, газодиффузионные установки достигли конца своего расчетного срока службы, и их заменила гораздо более энергоэффективная технология центрифужного обогащения.

Большая обогатительная фабрика Georges Besse I в Трикастене во Франции (помимо градирен) была остановлена ​​в 2012 году.
Большая часть мощности атомной электростанции (4×915 МВт нетто) использовалась для питания установки по обогащению.

Электромагнитный процесс

Очень ранней попыткой был процесс электромагнитного разделения изотопов (ЭМИС) с использованием калютронов. Он был разработан в начале 1940-х годов в рамках Манхэттенского проекта по производству высокообогащенного урана, использованного в бомбе Хиросимы, но вскоре после этого от него отказались. Однако он снова стал основным направлением иракской тайной программы обогащения урана для оружия, обнаруженного в 1992 году. EMIS использует те же принципы, что и масс-спектрометр (хотя и в гораздо большем масштабе).Ионы урана-238 и урана-235 разделены, потому что они описывают дуги разного радиуса при движении в магнитном поле. Процесс очень энергоемкий — примерно в десять раз больше, чем диффузия.

Аэродинамические процессы

Два аэродинамических процесса были доведены до демонстрационной стадии примерно в 1970-х годах. Один из них — это процесс с использованием струйного сопла, демонстрационная установка которого построена в Бразилии, а другой — процесс вихревых труб Helikon, разработанный в Южной Африке. Ни один из них сейчас не используется, хотя последний является предвестником новых исследований и разработок.Они зависят от высокоскоростного газового потока, несущего UF6, который вращается на очень малом радиусе, вызывая градиент давления, аналогичный тому, который имеет место в центрифуге. Легкую фракцию можно извлечь к центру, а тяжелую — снаружи. Для производства обогащенного продукта для реактора требуются тысячи ступеней. Оба процесса энергоемки — более 3000 кВтч / ЕРР. Завод Helikon Z в начале 1980-х не был коммерчески ориентирован и имел мощность менее 500 000 ЕРР в год.Потребовалось около 10 000 кВтч / ЕРР.

В процессе аэродинамического разделения (ASP), разрабатываемом Klydon в Южной Африке, используются аналогичные центрифуги с неподвижными стенками, в которых UF6 вводится тангенциально. Он основан на Helikon, но ожидает разрешения регулирующих органов, он еще не тестировался на UF6 — только на легких изотопах, таких как кремний. Однако, экстраполируя полученные там результаты, ожидается, что коэффициент обогащения в каждой единице составит 1,10 (ср. 1,03 в Helikon) с примерно 500 кВтч / ЕРР, и его разработка нацелена на 1.15 и менее 500 кВтч / ЕРР. Согласно прогнозам, стоимость обогащения составляет менее 100 долларов США за ЕРР, причем эта сумма равномерно распределяется между капиталом, эксплуатацией и затратами энергии.

Один химический процесс был продемонстрирован на стадии пилотной установки, но не использовался. Во французском процессе Chemex использовалась очень небольшая разница в склонности двух изотопов к изменению валентности при окислении / восстановлении с использованием водной (валентность III) и органической (IV) фаз.

Обогащение регенерированного урана

В некоторых странах использованное топливо перерабатывается для извлечения урана и плутония, а также для уменьшения конечного объема высокоактивных отходов.Плутоний обычно быстро рециркулируют в смешанное оксидное (МОКС) топливо, смешивая его с обедненным ураном.

Если уран, полученный при переработке отработанного ядерного топлива (RepU), подлежит повторному использованию, его необходимо преобразовать и повторно обогатить. Это осложняется наличием примесей и, в частности, двух новых изотопов: U-232 и U-236, которые образуются в результате захвата нейтронов в реакторе или после него и увеличиваются с увеличением уровня выгорания. U-232 в значительной степени является продуктом распада Pu-236 и увеличивается со временем хранения в отработанном топливе, достигая пика примерно через десять лет.Оба распадаются намного быстрее, чем U-235 и U-238, а один из дочерних продуктов U-232 испускает очень сильное гамма-излучение, а это означает, что экранирование необходимо для любого растительного материала, работающего с материалами с более чем очень небольшими его следами. U-236 является поглотителем нейтронов, который препятствует цепной реакции, и означает, что для компенсации в продукте требуется более высокий уровень обогащения U-235. Для голландского реактора Борсселе, который обычно использует топливо с обогащением 4,4%, уран с компенсированным обогащением и переработкой (c-ERU) равен 4.Обогащен на 6% для компенсации по U-236. Поскольку оба изотопа легче, оба изотопа имеют тенденцию концентрироваться в обогащенном (а не обедненном) продукте, поэтому переработанный уран, который повторно обогащается для получения топлива, должен быть отделен от обогащенного свежего урана. Присутствие U-236, в частности, означает, что большая часть переработанного урана может быть переработана только один раз, за ​​исключением Великобритании, где производится переработка топлива AGR, сделанного из переработанного урана Magnox. U-234 также присутствует в RepU, но как альфа-излучатель не создает дополнительных проблем.Следы некоторых продуктов деления, таких как Tc-99, также могут уноситься.

Все эти соображения означают, что только RepU из низкообогащенного отработанного топлива с низким выгоранием обычно рециркулируется непосредственно через установку по обогащению. Например, около 16 000 тонн RepU из реакторов Magnox * в Великобритании было использовано для производства около 1650 тонн обогащенного топлива AGR с помощью двух заводов по обогащению. В других странах, во Франции и Японии, использовались гораздо меньшие количества. Некоторое дообогащение, например для швейцарского, немецкого и российского топлива фактически делается путем смешивания RepU с ВОУ.

Теоретически лазерный процесс был бы идеальным для обогащения RepU, поскольку он игнорировал бы все, кроме желаемого U-235, но это еще предстоит продемонстрировать на переработанном сырье.

Хвосты обогащения регенерированного урана остаются собственностью обогащающего. Некоторое количество рециклированного урана было обогащено компанией Tenex в Северске для компании Areva в соответствии с десятилетним контрактом 1991 года, охватывающим около 500 тонн UF ₆ . Сообщения французских СМИ в 2009 году о том, что отходы французских атомных электростанций хранились в Северске, очевидно, относятся к «хвостам» оттуда.

Обогащение хвостов обедненного урана

В результате деятельности по раннему обогащению в хвостах обедненного урана часто остается около 0,30% U-235, и десятки тысяч тонн этого остатка остаются в собственности компаний по обогащению. После сворачивания военного обогащения, особенно в России, многие резервные мощности остались неиспользованными. Следовательно, с середины 1990-х годов компании Areva и Urenco отправляли в Россию некоторые из хвостов с самым высоким уровнем анализа для повторного обогащения компанией Tenex.Однако эти договоренности прекращаются в 2010 году, хотя Tenex может продолжить обогащение российских хвостов. Сейчас Tenex владеет всеми хвостами от этого вторичного дообогащения, и, как говорят, они содержат только около 0,10% U-235.

После обогащения

Обогащенный UF ₆ преобразуется в UO ₂ и превращается в топливные таблетки — в конечном итоге из спеченной керамики, которые заключены в металлические трубки для образования топливных стержней, обычно длиной до четырех метров. Ряд топливных стержней составляют тепловыделяющую сборку, готовую к загрузке в ядерный реактор.См. Документ по изготовлению топлива.

Проблемы окружающей среды

За незначительным исключением регенерированного урана, обогащение включает только природные долгоживущие радиоактивные материалы; нет образования продуктов деления или облучения материалов, как в реакторе. Сырье, продукт и обедненный материал находятся в форме UF ₆ , хотя обедненный уран может храниться долгое время как более стабильный U ₃ O ₈ .

Уран слабо радиоактивен, и его химическая токсичность — особенно UF ₆ — более значительна, чем его радиологическая токсичность.Поэтому защитные меры, необходимые для обогатительной фабрики, аналогичны мерам, принимаемым в других химических отраслях, связанных с производством фторсодержащих химикатов.

Гексафторид урана при контакте с влагой образует очень коррозионный материал (HF — плавиковая кислота), поэтому любая утечка нежелательна. Отсюда:

• почти на всех участках центрифужной установки давление газа UF ₆ поддерживается ниже атмосферного, и, таким образом, любая утечка может привести только к входящему потоку;

Двойная изоляция

• предусмотрена для тех немногих зон, где требуется более высокое давление;
• отходящих и отходящих газов собираются и соответствующим образом обрабатываются.

Примечания и ссылки

Общие источники

Heriot, I.D. (1988). Обогащение урана с помощью центрифуги, отчет 11486 евро, Комиссия Европейских сообществ, Брюссель.
Кехо, Р. Б. (2002). Обогащающая тройка, история Urenco до 2000 года. Urenco, Marlow UK.
Уилсон, П. (ред) (1996). Ядерный топливный цикл — от руды к отходам. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания.
МАГАТЭ 2007, Управление переработанным ураном — текущее состояние и перспективы на будущее , Tecdoc 1529.

Как уран превращается в ядерное топливо

Уран является основным топливом для ядерных реакторов, и его можно найти во многих местах по всему миру. Для производства топлива уран добывается и проходит очистку и обогащение перед загрузкой в ​​ядерный реактор.

Таблетки ядерного топлива, каждая из которых — размером не больше кубика сахара — содержит столько же энергии, сколько тонна угля (Изображение: Казатомпром)

Добыча урана

Уран содержится в небольших количествах в большинстве горных пород и даже в морской воде.Урановые рудники работают во многих странах, но более 85% урана производится в шести странах: Казахстане, Канаде, Австралии, Намибии, Нигере и России.

Исторически традиционные шахты (например, открытый или подземный) были основным источником урана. После добычи руда измельчается в мельнице, куда добавляется вода для получения суспензии из мелких частиц руды и других материалов. Суспензию выщелачивают серной кислотой или щелочным раствором для растворения урана, оставляя нерастворенными оставшуюся породу и другие минералы.

Однако более половины урановых рудников в мире сейчас используют метод, называемый выщелачиванием на месте, когда добыча осуществляется без какого-либо серьезного нарушения грунта. Вода, вводимая с кислородом (или щелочью, кислотой или другим окислительным раствором), циркулирует через урановую руду, извлекая уран. Затем урановый раствор перекачивается на поверхность.

Раствор урана из шахт затем отделяется, фильтруется и сушится с получением концентрата оксида урана, часто называемого «желтым кеком».

«Yellowcake» — один из первых шагов на пути к производству ядерного топлива (Изображение: Казатомпром)

Обогащение

Подавляющее большинство ядерных энергетических реакторов используют в качестве топлива изотоп уран-235; однако он составляет всего 0,7% от добытого природного урана и, следовательно, должен быть увеличен с помощью процесса, называемого обогащением. Это увеличивает концентрацию урана-235 с 0,7% до 3–5%, что является уровнем, используемым в большинстве реакторов.

Небольшое количество реакторов, в первую очередь реакторы CANDU из Канады, работают на природном уране, который не требует обогащения.

Процесс обогащения требует, чтобы уран находился в газообразной форме. Это достигается с помощью процесса, называемого конверсией, когда оксид урана превращается в другое соединение (гексафторид урана), которое представляет собой газ при относительно низких температурах.

Гексафторид урана подается в центрифуги с тысячами быстро вращающихся вертикальных трубок, которые отделяют уран-235 от более тяжелого изотопа урана-238.Центрифуги разделяют уран на два потока: один поток обогащается ураном-235; другой состоит из «хвостов», содержащих более низкую концентрацию урана-235 и известных как обедненный уран (DU).

Группа центрифуг на обогатительной фабрике (Изображение: Urenco)

Производство ядерного топлива

Обогащенный уран транспортируется на завод по изготовлению топлива, где он превращается в порошок диоксида урана. Затем из этого порошка прессуют маленькие топливные гранулы и нагревают до твердого керамического материала.Затем таблетки вставляются в тонкие трубки, известные как топливные стержни, которые затем группируются вместе, образуя топливные сборки. Количество топливных стержней, используемых для изготовления каждой топливной сборки, колеблется от примерно 90 до более 200, в зависимости от типа реактора. После загрузки топливо обычно остается в активной зоне реактора в течение нескольких лет.

Ядерное топливо в виде порошка и таблеток (Изображение: Urenco)

Около 27 тонн урана — около 18 миллионов топливных таблеток, размещенных в более чем 50 000 топливных стержнях — требуется каждый год для реактора с водой под давлением мощностью 1000 МВт (эл.).Напротив, угольной электростанции эквивалентного размера требуется более двух с половиной миллионов тонн угля для производства такого же количества электроэнергии.

Топливная сборка, обычно длиной несколько метров, может годами находиться в реакторе, производя огромное количество низкоуглеродной электроэнергии (Изображение: Framatome)

Вас также может заинтересовать

Обогащение урана — Энергетическое образование

Рисунок 1.Форма урановой руды, известная как уранинит. ^[1]

Обогащение урана — это процесс, необходимый для создания эффективного ядерного топлива из добытого урана путем увеличения процентного содержания урана-235, который подвергается делению тепловыми нейтронами. Хотя для многих реакторов требуется обогащенное урановое топливо, спроектированный в Канаде реактор CANDU, британский реактор Magnox и предлагаемый реактор на расплавленной соли могут использовать природный уран в качестве топлива. ^[2]

Ядерное топливо добывается из природных месторождений урановой руды, а затем выделяется с помощью химических реакций и процессов разделения.Эти химические процессы, используемые для отделения урана от руды, не следует путать с физическими и химическими процессами, используемыми для обогащения урана. В изолированном виде уран известен как желтый кек и имеет химическую формулу U ₃ O ₈ . Однако встречающийся в природе уран не имеет достаточно высокой концентрации ²³⁵ U только около 0,72%, а остаток составляет ²³⁸ U. ^[3] Из-за того, что уран-238 расщепляется, а не расщепляется, Концентрация урана-235 должна быть увеличена, прежде чем его можно будет эффективно использовать в качестве ядерного топлива.Целью обогащения урана является увеличение процентного содержания изотопа урана-235 по сравнению с другими, с необходимым процентным содержанием около 4% для легководных реакторов. ^[3]

Процессы обогащения

Рис. 2. Синий атом в центре молекулы — это уран, окруженный шестью атомами фтора. Это вещество превращается в газ при довольно низких температурах.

Для обогащения требуется, чтобы уран находился в газообразной форме, и самый простой способ добиться этого — преобразовать его в другое химическое вещество, известное как гексафторид урана.Уран должен находиться в газообразной форме для обогащения из-за различных химических и физических свойств, которыми обладают различные изотопы (U-235 и U-238). Эти различия легче всего использовать и манипулировать, когда уран находится в газообразной форме.

Процесс преобразования концентрата оксида урана в гексафторид урана происходит на заводе по конверсии, что является первым этапом для урана после того, как он покидает шахту. Основной процесс конверсии, используемый в Канаде, Франции и России, известен как «мокрый процесс» и включает в себя несколько стадий химической конверсии.Сначала концентрат оксида урана растворяется в азотной кислоте (HNO ₃ ), в результате чего образуется уранилнитрат (UO ₂ (NO ₃ ) ₂ ). Затем этот уранилнитрат очищают, выпаривают и, наконец, термически разлагают с образованием порошка триоксида урана (UO ₃ ). После этого есть два печных процесса, в которых UO ₃ превращается в UO ₂ , а затем реагирует с фтористым водородом (HF) с получением тетрафторида урана (UF ₄ ).Наконец, UF ₄ подают в реактор с псевдоожиженным слоем и подвергают взаимодействию с газообразным фтором с образованием UF ₆ . После процесса конверсии UF ₆ необходимо дополнительно очистить из-за наличия примесей. ^[4]

Газодиффузия

основная статья

В течение многих лет основным процессом была газовая диффузия . Чтобы физически отделить уран, желтый уран сначала химически превратили в гексафторид урана (UF ₆ ).Это химическое вещество находится в твердой форме при нормальных условиях, но превращается в газ при небольшом повышении температуры или понижении давления. ^[3] Поскольку молекулы ²³⁵ UF ₆ немного легче, чем молекулы ²³⁸ UF ₆ , они движутся быстрее как газ за счет диффузии. Таким образом, если гексафторид урана пропускают через очень длинную трубу, газ, выходящий на дальнем конце трубы, будет иметь немного более высокое процентное содержание ²³⁵ U.Однако труба должна быть очень длинной, так как более легкий ²³⁵ UF ₆ диффундирует только на 0,43% быстрее, чем ²³⁸ UF ₆ . ^[3] Из-за этого метод газовой диффузии больше не получил широкого распространения.

Газовые центрифуги

основная статья

Рисунок 2. Каскад центрифуг, используемых для производства обогащенного урана. ^[5]

Сегодня обогащение достигается с помощью специальной центрифуги, называемой газовой центрифугой .Процесс разделения здесь основан на разнице масс молекул (см. Газовую диффузию выше). Здесь гексафторид урана подается в откачанный цилиндр с ротором. Когда эти роторы вращаются с высокой скоростью, более тяжелый ²³⁸ UF ₆ собирается около стенок цилиндра, а более легкий ²³⁵ UF ₆ собирается около центральной оси. Затем отводят обогащенный продукт. Этот метод предпочтительнее газовой диффузии, поскольку для отделения урана требуется всего около 3% мощности. ^[3] Центробежный метод разделения намного более энергоэффективен, чем диффузионный, поскольку для него требуется всего около 50-60 кВтч на ЕРР (рабочая единица разделения, которая представляет собой объем разделения, выполненный в процессе обогащения). ^[2] Кроме того, эти заводы могут быть меньше, поскольку им не требуется очень длинная труба. Чтобы произошло эффективное разделение, эти центрифуги должны вращаться быстро — обычно со скоростью 50 000-70 000 об / мин. ^[6]

Хотя центрифуги содержат меньше урана, чем ступень диффузии, они способны разделять изотопы гораздо эффективнее.Ступени центрифуги обычно состоят из большого количества параллельных центрифуг, образующих каскад.

Лазерное разделение изотопов

основная статья

Использование лазеров в процессе разделения все еще разрабатывается. Этот метод разделения требует меньших затрат энергии и других экономических преимуществ. В этом процессе лазер с очень определенной частотой взаимодействует с газом или паром. Поскольку частота имеет связанную энергию, взаимодействие луча с газом позволяет возбуждать или ионизировать определенные изотопы в паре.При таком возбуждении можно будет разделить молекулы, содержащие определенный изотоп, чтобы собрать только возбужденный изотоп. ^[6]

Проблемы окружающей среды

В большинстве процессов обогащения используются только природные долгоживущие радиоактивные материалы. Уран слабо радиоактивен, но его химическая токсичность гораздо более значительна. Таким образом, защитные меры, необходимые для обогатительной фабрики, аналогичны мерам в других химической промышленности. Под воздействием влаги гексафторид урана образует очень коррозионную кислоту, плавиковую кислоту.Любая утечка этого химического вещества нежелательна, и для предотвращения этого почти на всех участках завода по обогащению газообразный гексафторид урана должен быть ниже атмосферного давления. ^[2] Это останавливает любую утечку наружу. Кроме того, двойная изоляция предусмотрена в зонах, где требуется более высокое давление, а отходящие газы собираются и обрабатываются.

На обогащение приходится около половины стоимости ядерного топлива в легководном реакторе (BWR или PWR) и 5% стоимости вырабатываемой электроэнергии.Ранее обогащение было основным источником парниковых газов ядерного топливного цикла, поскольку электричество, используемое для обогащения, производилось с использованием угля. Хотя есть сопутствующие выбросы парниковых газов, они составляют лишь около 0,1% от выбросов эквивалентной угольной электростанции. ^[2]

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons. (5 мая 2016 г.). Уранинит [Интернет]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uraninite-usa32abg.jpg
2. ↑ ^{2.0 2,1 2,2 2,3} Всемирная ядерная ассоциация. (17 июня 2015 г.). Обогащение урана [Интернет]. Доступно: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-Fabrication/Uranium-Enrichment/
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3 3,4} Джефф К. Брайан. (17 июня 2015 г.). Введение в ядерную науку , 1-е изд. Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press, 2009.
4. ↑ Всемирная ядерная ассоциация.(12 мая 2016 г.). Преобразование и деконверсия [Онлайн]. Доступно: http://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/conversion-enrichment-and-fabrication/conversion-and-deconversion.aspx
5. ↑ Wikimedia Commons. (17 июня 2015 г.). Каскад газовых центрифуг [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gas_centrifuge_cascade.jpg#/media/File:Gas_centrifuge_cascade.jpg
6. ↑ ^{6,0 6,1} Ян Хор-Лейси.(17 июня 2015 г.). Ядерная энергия в XII веке , 1-е изд. Берлингтон, Массачусетс, США: Elsevier Inc, 2006.

Обогащение урана | Инициатива по ядерной угрозе

• Уран, обогащенный до концентраций выше 0,7%, но менее 20% Уран-235 определяется как низкообогащенный уран (НОУ) . В большинстве ядерных реакторов используется НОУ, который составляет около 3-5% урана-235.
• Уран с обогащением более 20% по урану-235 определяется как высокообогащенный уран (ВОУ) .Весь ВОУ пригоден для использования в оружии, но чем ниже уровень обогащения, тем большее количество материала требуется для достижения критической массы — количества материала, необходимого для создания бомбы.
• государств, обладающих ядерным оружием, обычно используют так называемый ВОУ оружейного качества, который обычно определяется как ВОУ 90% или выше, чтобы минимизировать размер оружия. Ядерное оружие меньшего размера и более легкое гораздо легче доставить; В частности, баллистические ракеты могут доставлять только очень миниатюрное ядерное оружие.
• Рисунок ниже предназначен для того, чтобы помочь вам визуализировать как массу, так и диаметр голой сферической критической массы обогащенного урана (в конструкции оружия с использованием отражателя) для различных уровней обогащения. [1] Как вы можете видеть при сравнении массы и диаметра для каждой критической массы, уран имеет такую ​​же плотность, что и золото, и занимает гораздо меньший объем для своего веса, чем другой металл, такой как железо.

Поверните устройство по горизонтали, чтобы улучшить отображение диаграммы.

5%

Обогащенный уран (НОУ)

19.75%

Обогащенный уран (НОУ)

45%

Обогащенный уран (ВОУ)

93%

Обогащенный уран (ВОУ)

Используйте ползунок над , чтобы увидеть, как масса и размер, необходимые для создания ядерного оружия, меняются в зависимости от уровня обогащения.

Различные уровни обогащенного урана используются для разных целей, а некоторые уровни более подходят для использования в ядерном оружии .

Более высокие концентрации U-235 более опасны. , потому что вам понадобится меньше его для создания бомбы.

• Обогащение урана представляет собой риск ядерного распространения, поскольку та же технология, которая позволяет производить НОУ для реакторного топлива, может также использоваться для производства ВОУ для ядерного оружия. Нет никаких технических барьеров, мешающих странам, обладающим возможностями по обогащению, использовать их для обогащения урана до более высоких уровней, необходимых для ядерного оружия, только юридические запреты.
• Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО) запрещает государствам, не обладающим ядерным оружием (ГНЯО) , разработку или приобретение ядерного оружия и обязывает пять признанных договором государств, обладающих ядерным оружием, проводить ядерное разоружение.ДНЯО также требует от государств, не обладающих ядерным оружием, вести переговоры и заключать соглашений о гарантиях с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) , инспекторам которого поручено следить за программами государств для проверки правильности и полноты их заявлений об их ядерных материалах и деятельности. (См. Руководство NPT )
• ДНЯО прямо не запрещает государствам, не обладающим ядерным оружием, иметь установки по обогащению, пока эти объекты используются в мирных целях, заявлены и поставлены под гарантии МАГАТЭ.Скрытые установки по обогащению, которые не были заявлены государством в МАГАТЭ, вызывают серьезную озабоченность с точки зрения распространения.
• EMIS и газовая диффузия не являются идеальными технологиями для скрытых распространителей, поскольку они легко обнаруживаются с помощью анализа спутниковых изображений и других инструментов разведки из-за их больших требований к инфраструктуре. Тем не менее в 1980-х Ирак успешно скрыл от мира программу обогащения на основе ЭМИС, возможно, отчасти потому, что США и другие разведывательные сообщества считали, что развивающиеся страны не будут рассматривать ЭМИС.

Инспекция иракской программы EMIS, Источник: www.llnl.gov

Центрифуги

• представляют собой уникальную проблему распространения, поскольку своевременное обнаружение скрытых объектов очень сложно.
• Кроме того, центрифуги являются высокоэффективными, а конфигурации заводов гибкими, что потенциально позволяет стране быстро переконфигурировать объект мирного использования для немирных целей, сокращая время, необходимое международному сообществу для реагирования, прежде чем страна произведет достаточно материала для ядерное оружие.Эта концепция, обычно называемая , время прорыва , важна, поскольку она иллюстрирует технический аспект рисков распространения, связанных с возможностями обогащения.
• Время прорыва — это теоретическое время, необходимое стране для изменения конфигурации существующего завода по обогащению для производства достаточного количества ВОУ для ядерного оружия. Время прорыва становится актуальным только в том случае, если страна принимает политическое решение о создании ядерного оружия.
• Концепция времени прорыва регулярно появляется в новостях о нераспространении и в последние годы чаще всего ассоциируется с озабоченностью международного сообщества по поводу того, предназначена ли программа Ирана по обогащению урана для мирных или военных целей.Однако, как отмечает Джеффри Льюис, такие страны, как Иран, вряд ли будут основывать решение о производстве достаточного количества ядерного материала для бомбы на математике времени прорыва: «Если Хаменеи решит взорваться, это приведет к огромному кризису с США, Израилем, и другие. … Такое решение обычно зависит от более серьезных вопросов, таких как внутриполитические соображения, от того, как иранское руководство судит о решении США, и от текущих ставок. Вычисления прорыва за пределы конверта не имеют значения.”[2]
• Время прорыва меньше при запуске с существующего запаса урана, обогащенного до 3-5% урана-235 — уровня, используемого для ядерной энергетики, — чем при запуске с природным ураном. Обогащение удаляет нежелательный уран-238, повышая концентрацию атомов урана-235. Для обогащения урана до 3-5% урана-235 (типичное топливо энергетического реактора) требуется гораздо больше работы, чем для дальнейшего обогащения урана от 3-5% до 90% урана-235 (оружейный материал).
  • Начиная с природного урана, установка с почти 6000 центрифуг раннего поколения могла произвести около 40 кг урана оружейного качества в течение года.[3]
  • Если используется материал, предварительно обогащенный до 3,5% урана-235, установка с такой же мощностью может производить около 180 кг урана оружейного качества в год. [4]

При расчете времени прорыва

• не учитываются другие этапы приобретения ядерного оружия, такие как — проектирование , — изготовление , — тестирование и — развертывание ядерного оружия на системах доставки . Хотя эти шаги, как правило, менее сложны с технической точки зрения и могут осуществляться параллельно с производством расщепляющегося материала, их следует учитывать при оценке потенциала прорыва страны.
• Страна может также « ускользнуть из », тайно построив небольшой необъявленный объект, предназначенный для производства ВОУ, чтобы полностью избежать гарантий МАГАТЭ. Скрытая центрифужная установка может быть небольшой, подземной, и поэтому ее очень трудно обнаружить дистанционно. [5]

Источники:
[1] См. Таблицу 1: Александр Глейзер, «О потенциале распространения уранового топлива для исследовательских реакторов при различных уровнях обогащения», Science and Global Security , Vol.14, 2006, стр. 1-24, http://www.princeton.edu/~aglaser/2006aglaser_sgsvol14.pdf.
[2] Джеффри Льюис, «Проблема секундомеров и центрифуг», Foreign Policy , 5 июня 2014 г., www.foreignpolicy.com.
[3] Хьюстон Г. Вуд, Александр Глейзер и Р. Скотт Кемп, «Газовые центрифуги и распространение ядерного оружия», Physics Today , (сентябрь 2008 г.), с. 45.
[4] Хьюстон Г. Вуд, Александр Глейзер и Р. Скотт Кемп, «Газовые центрифуги и распространение ядерного оружия», Physics Today , (сентябрь 2008 г.), с.45.
[5] Р. Скотт Кемп, «У императора нераспространения нет одежды: газовая центрифуга, контроль со стороны предложения и будущее ядерного распространения», International Security , Vol. 38, № 4 (весна 2014 г.), с. 48-50.
[6] Джеймс М. Эктон, «Кого волнует ядерный прорыв в Иране? Остерегайтесь атомного «тайного проникновения», The National Interest (4 ноября 2014 г.), www.nationalinterest.org.

Авторы фотографий для графического изображения «Как обогащается уран»
[1] Uranium Ore, Parent Géry, WikiMedia Commons
[2] Low Enriched Uranium, U.S. Government, WikiMedia Commons
[3] UF6 container Type 48Y, Образовательный портал по ядерной безопасности и гарантиям, G. Eccleston E. Wonder, nsspi.tamu.edu, по состоянию на 8 сентября 2015 г.

Стремление Ирана к обогащению урана в ходе ядерных переговоров: что нужно знать

Иран начал обогащать свой запас урана до 60-процентной чистоты — максимально приближенной страны к уровню, необходимому для создания оружия — в ответ на саботаж иранца ядерный объект в минувшие выходные связан с Израилем.

Действия Ирана, о которых сообщалось в пятницу в государственных СМИ, компенсировали угрозы, объявленные иранскими официальными лицами после саботажа, которые омрачили переговоры о сохранении соглашения 2015 года об ограничении ядерных возможностей Ирана в обмен на ослабление санкций.

Президент Ирана Хасан Рухани пошел еще дальше, хвастаясь после возобновления переговоров в Вене, что его ученые могут легко обогатить уран до 90-процентной чистоты — топливо оружейного качества, — хотя он настаивал, как неоднократно заявляли иранские лидеры, что Иран «никогда пытаясь сделать атомную бомбу.

Итак, каково значение чистоты урана, которая лежит в основе соглашения, которое участники переговоров пытаются спасти? И почему Иран делает эти заявления? Некоторые основные вопросы и ответы:

Какова цель обогащения урана?

Уран содержит редкий радиоактивный изотоп, называемый U-235, который можно использовать для питания ядерных реакторов с низким уровнем обогащения и для заправки ядерных бомб с гораздо более высоким уровнем. Целью обогащения урана является повышение процентного содержания U-235, что часто достигается с помощью центрифуг — машин, которые вращают неочищенный уран на высоких скоростях.

В соответствии с ядерным соглашением, известным как Совместный всеобъемлющий план действий, Ирану было разрешено хранить до 300 килограммов или 660 фунтов урана с обогащением до 3,67 процента для использования в гражданской ядерной энергетике. Иран также согласился прекратить обогащение урана свыше 5 процентов и простаивать сотни центрифуг. Его запасы урана упали намного ниже количества, необходимого для производства хотя бы одной бомбы.

Почему у Ирана сейчас больше обогащенного урана?

После президента Дональда Дж.Трамп отказался от сделки с Ираном в 2018 году, повторно ввел экономические санкции в отношении Ирана и добавил другие штрафы, Иран предпринял ряд постепенных шагов в сторону от соблюдения соглашения, чтобы нанести ответный удар — увеличив свои поставки урана на 3,67 процента, добавив центрифуги, повысив чистоту урана в некоторых из них. поставка до 20 процентов и ограничение доступа международных инспекторов к некоторым ядерным объектам. При этом в стране заявляли, что это легко обратимые действия.

Что делает уровень обогащения в 60 процентов особенно опасным, так это то, что сложный процесс обогащения становится намного проще и требует меньше центрифуг по мере перехода к более высокой чистоте.Другими словами, добиться 90-процентной чистоты намного проще, начиная с 20 процентов, и еще проще, начиная с 60 процентов.

Каким количеством обогащенного урана сейчас обладает Иран?

По данным Международного агентства по атомной энергии, подразделения Организации Объединенных Наций по ядерному мониторингу, Иран по состоянию на февраль накопил 2967,8 кг урана, что примерно в 14 раз превышает предел по ядерному соглашению и теоретически достаточно, чтобы привести в действие около трех атомных бомб, если доработан до оружейного ранга.Запасы включают 17,6 кг с обогащением до 20 процентов, что также запрещено соглашением до 2030 года.

Диверсия в минувшие выходные помешала Ирану обогащать уран?

Почти наверняка да. В то время как иранские официальные лица дают противоречивые сведения о масштабах повреждения центрифуг в Натанзе, саботированном обогатительном комплексе, по крайней мере один из них заявил, что несколько тысяч машин были уничтожены. Но у Ирана также есть второй известный объект по обогащению, подземный объект под названием Фордо, в котором находится примерно 1000 центрифуг, и некоторые из них были развернуты в начале этого года для обогащения урана до 20 процентов.

По оценкам ядерных экспертов, для обогащения урана с 20-процентной степенью очистки до 60 процентов Ирану потребуется выделить для этой работы около 500 центрифуг. Для дальнейшего повышения степени очистки до 90 процентов потребуется еще около 100 прядильных машин.

В интервью Олли Хейнонен, бывший главный инспектор Международного агентства по атомной энергии, сказал, что Иран теоретически может вырасти с 60 до 90 процентов обогащения за неделю, по сравнению с месяцем или около того при повышении с 20 процентов.

«Это небольшая разница. На данный момент это демонстрация », — сказал он об угрозе 60-процентного обогащения Ирана. «Они хотят показать, что могут это сделать».

Означает ли это, что Иран может произвести бомбу за неделю?

Нет. Доктор Хейнонен и другие заявили, что гораздо труднее превратить уран с 90-процентным обогащением в ядро ​​атомной бомбы. На это могут уйти месяцы. И такая оценка не включает технологии, испытания и время, необходимое для установки оружия на боеголовку ракеты, что может занять гораздо больше времени.

Почему Иран намекнул на такие возможности?

Угроза милитаризации его ядерного потенциала всегда была инструментом переговоров, используемым Ираном — как на переговорах, которые привели к соглашению 2015 года, так и на текущих переговорах. В то же время Тегеран ясно дал понять, что он хочет достичь соглашения, которое положит конец обременительным американским санкциям, которые серьезно затрудняют продажу Ираном нефти и международные финансовые операции. Это отчасти объясняет нежелание Ирана ответить военным путем за нападения на его ядерные объекты.

«Иран считает себя боксером на ринге», — сказал Мехрзад Боруджерди, эксперт по Ирану, профессор и директор Школы общественных и международных отношений Технологического института Вирджинии. «Его бьют слева и справа, без возможности нанести ущерб другой стороне».

При 60-процентном обогащении, сказал г-н Боруджерди, лидеры Ирана «пытаются прибегнуть к любым возможностям».

Обогащение урана

Обогащение урана

Описание процесса обогащения урана, включая газовую диффузию.

Процессы обогащения и продукты

Использование урана в качестве топлива в типах ядерных реакторов, распространенных в Соединенных Штатах, требует обогащения урана таким образом, чтобы процентное содержание изотопа урана-235 увеличивалось, обычно до 3-5%. Обогащение урана — это процесс разделения изотопов, который увеличивает долю изотопа урана-235 по отношению к урану-238 в природном уране.

Процесс обогащения, используемый в Соединенных Штатах, включает объединение урана с фтором для получения гексафторида урана (UF6) с последующей газовой диффузией (см. Ниже).Выход UF ₆ в результате газовой диффузии осуществляется двумя потоками: один увеличивается или обогащается по процентному содержанию U-235, а другой уменьшается или обедняется по процентному содержанию U-235. Продукт с обедненным гексафторидом урана обозначается как «обедненный UF ₆ ». После газовой диффузии обогащенный гексафторид урана подвергается дальнейшей переработке, а обедненный UF ₆ обычно хранится.

Процесс обогащения урана был впервые разработан в 1940-х годах в рамках Манхэттенского проекта.

Уран — от руды до реакторного топлива

Газодиффузия

При газовой диффузии гексафторид урана разделяется на два отдельных потока, и U-235 селективно диффундирует из одного потока в другой.

Перед обработкой методом газовой диффузии уран сначала превращается из оксида урана (U308) в гексафторид урана (UF6). Гексафторид урана (UF6) нагревается и превращается из твердого вещества в газ. Затем газ проходит через серию компрессоров и конвертеров, которые содержат пористые барьеры.Поскольку уран-235 имеет немного меньшую изотопную массу, чем уран-238, молекулы UF ₆ , содержащие уран-235, диффундируют через барьеры с несколько большей скоростью, чем молекулы, содержащие уран-238. В конце процесса имеется два потока UF ₆ , причем один поток имеет более высокую концентрацию урана-235, чем другой. Поток, имеющий более высокую концентрацию урана-235, называется обогащенным UF ₆ , а поток, в котором концентрация урана-235 понижена, называется обедненным UF ₆ .Обедненный UF ₆ может быть преобразован в другие химические формы, такие как оксид обедненного урана или металлический обедненный уран.

Большая часть обедненного UF ₆ , произведенного в Соединенных Штатах, хранится там, где он был произведен как продукт процесса газодиффузионного обогащения. Этими местоположениями являются газодиффузионные заводы недалеко от Падьюки, Кентукки, и Портсмута, Огайо, и в Технологическом парке Восточного Теннесси (бывшая площадка К-25) в резервации Ок-Ридж в Ок-Ридже, Теннесси.

Помимо газовой диффузии, для обогащения урана могут использоваться другие методы, в результате чего в качестве побочного продукта образуется обедненный уран. Наиболее распространенный процесс обогащения, используемый за пределами США, — это обогащение с помощью газовой центрифуги. Процессы лазерного обогащения также находятся в стадии разработки.

Для получения дополнительной информации о переработке урана см. Слайд-шоу Depleted UF ₆ «Производство и обращение».

Иран начинает обогащение урана до 60%, наивысшего уровня за всю историю

ДУБАЙ, Объединенные Арабские Эмираты (AP) — Иран начал обогащение урана в пятницу до самого высокого уровня за всю историю, приближаясь к уровню оружейного уровня для переговоров в Вене, направленных на восстановление ядерная сделка с мировыми державами после нападения на его главный атомный объект.

Высокопоставленный чиновник сказал, что всего несколько граммов уранового газа в час будут обогащены до 60% чистоты — в три раза больше, чем раньше, но со скоростью, намного меньшей, чем та, которую мог бы производить Тегеран. Международные инспекторы уже заявили, что Иран планирует сделать это над землей на своем ядерном объекте в Натанзе, не глубоко в его подземных залах, укрепленных, чтобы выдерживать авиаудары.

Этот шаг, вероятно, вызовет напряженность, даже когда Иран ведет в Вене переговоры о том, как разрешить США вернуться к соглашению и отменить сокрушительные экономические санкции, с которыми они сталкиваются.Однако его масштабы также предоставляют Ирану возможность быстрой деэскалации, если он того пожелает.

Это объявление также знаменует собой значительную эскалацию после атаки, в результате которой были повреждены центрифуги в Натанзе, атаки в минувшие выходные, которую предположительно совершил Израиль. Хотя Израиль еще не заявил об этом, это происходит на фоне затянувшейся теневой войны между двумя ближневосточными соперниками.

Мохаммад Багер Калибаф, спикер иранского парламента, объявил об этом шаге в своем твиттере, позже признанном иранским государственным телевидением.

«Молодым и верующим в Бога иранским ученым удалось создать урановый продукт с обогащением до 60%», — сказал Калибаф. «Поздравляю смелую нацию Исламского Ирана с этим успехом. Сила воли иранского народа чудесна и способна предотвратить любой заговор ».

Глава Организации по атомной энергии Ирана, гражданского ядерного подразделения страны, позже признал переход на 60%, по сообщению государственного телевидения. Али Акбар Салехи сказал, что центрифуги теперь производят 9 граммов в час, но в ближайшие дни эта цифра снизится до 5 граммов в час.

«Любой уровень обогащения, который мы желаем, доступен в настоящий момент, и мы можем сделать это в любое время, когда захотим», — сказал Салехи.

Государственное телевидение позже назвало это решение «демонстрацией силы против террористического мошенничества». Махмуд Ваези, глава администрации президента Ирана, аналогичным образом заявил, что он дал понять, что иранская атомная программа «не будет остановлена ​​убийствами ученых-ядерщиков и саботажем на ядерных объектах».

Было непонятно, почему первое объявление было сделано Калибафом, бывшим лидером военизированной Революционной гвардии, который уже был выбран в качестве потенциального кандидата в президенты на предстоящих июньских выборах в Иране.

Хотя 60% выше любого уровня, ранее обогащенного Ираном урана, он все же ниже, чем уровень оружейного качества, равный 90%.

Иран обогащал до 20% — даже это был небольшой технический шаг до уровня оружейного качества. Сделка ограничила обогащение Ирана до 3,67%.

Международное агентство по атомной энергии, которое следит за ядерной программой Ирана, не сразу ответило на запрос о комментарии. Ранее на этой неделе он направил своих инспекторов в Натанз и подтвердил, что Иран готовится начать 60% -ное обогащение на наземном объекте на этом объекте.

Повышенное обогащение может вдохновить Израиль на дальнейший ответ на фоне затянувшейся теневой войны между народами.

Премьер-министр Израиля Биньямин Нетаньяху пообещал никогда не позволить Тегерану получить ядерное оружие, и его страна дважды наносила превентивные бомбардировки странам Ближнего Востока, чтобы остановить их атомные программы.

Министр иностранных дел Израиля Габи Ашкенази, находящийся с визитом на Кипре, упомянул Иран в твиттере после встречи со своим кипрским коллегой.

«Мы обсудили двусторонние отношения между Израилем и Кипром, а также региональные вопросы, в первую очередь важность прекращения агрессивных действий Ирана на Ближнем Востоке, которые подрывают региональную стабильность и представляют опасность для всего мира», — написал он.

Израильское армейское радио сообщило, что в воскресенье совет безопасности страны соберется для обсуждения решения Ирана.

Иран настаивает на том, что его ядерная программа носит мирный характер, хотя Запад и МАГАТЭ заявляют, что Тегеран имел организованную военную ядерную программу до конца 2003 года. В ежегодном отчете американской разведки, опубликованном во вторник, подтверждена американская оценка, что «Иран в настоящее время не предпринимает ключевые мероприятия по разработке ядерного оружия, которые, по нашему мнению, необходимы для создания ядерного устройства.

Иран ранее заявлял, что может использовать уран с обогащением до 60% для кораблей с ядерными двигателями. Однако в настоящее время в составе военно-морского флота Исламской Республики нет таких кораблей.

Угроза более высокого обогащения со стороны Ирана уже вызвала критику со стороны США и трех европейских стран-участниц сделки — Франции, Германии и Великобритании. В пятницу официальный представитель Европейского союза Питер Стано назвал решение Ирана «очень тревожным событием».

«Нет убедительного объяснения или гражданского оправдания подобным действиям со стороны Ирана», — сказал Стано.Венские переговоры направлены на то, чтобы «убедиться, что мы откажемся от таких шагов, которые еще больше уводят Иран от выполнения своих обязательств и обязательств».

Дипломаты вновь собрались в пятницу для переговоров в Вене. После переговоров в четверг китайский переговорщик Ван Цюнь призвал «покончить со всеми деструктивными факторами, как можно быстрее продвигаясь вперед в переговорной работе, особенно за счет отмены санкций».

Ядерная сделка 2015 года, в результате которой бывший президент Дональд Трамп в одностороннем порядке отозвал США.С. с 2018 года не позволил Ирану накопить достаточно высокообогащенного урана, чтобы иметь возможность создать ядерное оружие, если он сделает выбор в обмен на отмену экономических санкций.

Атака в Натанзе в выходные дни описывалась только как отключение электросети, питающей как наземные мастерские, так и подземные обогатительные фабрики, но позже иранские официальные лица начали называть это нападением.

Алиреза Закани, бескомпромиссный руководитель исследовательского центра иранского парламента, в интервью государственному телевидению упомянул о «повреждении и уничтожении нескольких тысяч центрифуг».Однако ни один другой чиновник не представил эту цифру, и никаких изображений последствий не было.

Спутниковые снимки Planet Labs Inc., проанализированные Associated Press, не показывают видимых наземных повреждений объекта.

___

корреспонденты Associated Press Насер Карими в Тегеране, Иран; Фарес Акрам в городе Газа, сектор Газа; Сэмюэл Петрекен из Брюсселя и Дэвид Райзинг и Фрэнк Джорданс из Берлина внесли свой вклад в этот отчет.