Isi

• Langkah
• Metode 1 dari 7: Proses Dasar Manfaat
• Metode 2 dari 7: Proses Difusi Gas
• Metode 3 dari 7: Proses Penyambungan Gas
• Metode 4 dari 7: Proses Pemisahan Aerodinamis
• Metode 5 dari 7: Proses Difusi Termal Cair
• Metode 6 dari 7: Proses Pemisahan Isotop Elektromagnetik
• Metode 7 dari 7: Proses Pemisahan Isotop Laser
• Tips
• Peringatan

Uranium digunakan sebagai bahan bakar untuk reaktor nuklir dan juga digunakan untuk membuat bom atom pertama yang dijatuhkan di Hiroshima pada tahun 1945. Uranium ditambang dari bijih resin uranium yang mengandung beberapa isotop dengan massa atom yang berbeda dan tingkat radioaktivitas yang berbeda. Untuk digunakan dalam reaksi peluruhan, jumlah isotop U harus ditingkatkan ke tingkat tertentu. Proses ini disebut pengayaan uranium. Ada beberapa cara untuk melakukan ini.

Langkah

Metode 1 dari 7: Proses Dasar Manfaat

1. 1 Putuskan untuk apa Anda akan menggunakan uranium. Biasanya, bijih uranium hanya mengandung 0,7% U, dan sisanya terdiri dari isotop U yang relatif stabil. Jenis reaksi di mana Anda ingin menggunakan uranium menentukan tingkat U yang Anda perlukan untuk memperkaya bijih agar dapat menggunakan uranium yang tersedia seefisien mungkin. ...
   • Uranium yang digunakan dalam tenaga nuklir harus diperkaya hingga tingkat 3-5% U. (beberapa reaktor nuklir memerlukan penggunaan uranium yang tidak diperkaya).
   • Uranium yang digunakan untuk membuat senjata nuklir harus diperkaya hingga 90% U.
2. 2 Mengubah bijih uranium menjadi gas. Sebagian besar metode pengayaan uranium memerlukan pengubahan bijih menjadi gas suhu rendah. Gas fluor dipompa ke unit konversi bijih. Uranium oksida berinteraksi dengan fluor untuk menghasilkan uranium heksafluorida (UF₆). Setelah itu, isotop U diisolasi dari gas.
3. 3 pengayaan uranium. Sisa dari teks ini menjelaskan berbagai cara untuk memperkaya uranium. Yang paling umum adalah difusi gas dan centrifuge gas, tetapi pemisahan isotop laser harus segera menggantikannya.
4. 4 Mengonversi Uranium Heksafluorida <—> Uranium Dioksida (UO₂). Setelah pengayaan, uranium harus diubah menjadi bentuk yang stabil dan kuat untuk digunakan lebih lanjut.
   • Uranium dioksida digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir dalam bentuk butiran yang ditempatkan dalam tabung logam yang membentuk batang sepanjang 4 meter.

Metode 2 dari 7: Proses Difusi Gas

1. 1 pemompaan UF₆ melalui pipa-pipa.
2. 2 Lewatkan gas melalui filter atau membran berpori. Karena isotop U lebih ringan dari U, UF₆mengandung isotop yang lebih ringan akan melewati membran lebih cepat daripada isotop yang lebih berat.
3. 3 Ulangi proses difusi sampai Anda mengumpulkan cukup U. Difusi berulang disebut kaskade. Mungkin diperlukan hingga 1400 melewati membran sebelum cukup U dikumpulkan.
4. 4 UF padat₆ menjadi cair. Setelah gas diperkaya, ia dikondensasi menjadi cairan dan ditempatkan dalam wadah, di mana ia didinginkan dan dipadatkan untuk transportasi dan transformasi menjadi butiran.
   • Karena banyaknya gas yang melewati filter, proses ini memakan energi dan karenanya tidak dapat digunakan.

Metode 3 dari 7: Proses Penyambungan Gas

1. 1 Kumpulkan beberapa silinder yang berputar dengan kecepatan tinggi. Silinder ini adalah sentrifugal. Sentrifugal dirakit baik secara paralel maupun seri.
2. 2 Unggah UF₆ dalam sentrifugal. Sentrifugal menggunakan gaya sentrifugal untuk memaksa gas yang lebih berat, yang mengandungnya, berada di dinding silinder, dan yang lebih ringan, dengan U, untuk tetap berada di tengah.
3. 3 Pisahkan gas yang dipisahkan.
4. 4 Ulangi proses dengan gas-gas ini di sentrifugal yang berbeda. Gas dengan kandungan U yang tinggi dilewatkan melalui centrifuge untuk mendapatkan lebih banyak U, dan gas dengan kandungan U yang rendah diperas untuk mendapatkan kembali U yang tersisa.Dengan demikian, lebih banyak U diperoleh daripada dengan difusi gas.
   • Proses penggunaan sentrifugal gas ditemukan pada tahun 1940-an, tetapi tidak banyak digunakan sampai tahun 1960-an, ketika konsumsi energi yang lebih rendah mulai menjadi masalah. Saat ini, fasilitas yang menggunakan proses ini berlokasi di Eunice, USA. Ada 4 perusahaan seperti itu di Rusia, di Jepang dan Cina - masing-masing 2, di Inggris Raya, Belanda, dan Jerman - masing-masing satu.

Metode 4 dari 7: Proses Pemisahan Aerodinamis

1. 1 Bangun beberapa silinder sempit stasioner.
2. 2 Masukkan UF₆ ke dalam silinder dengan kecepatan tinggi. Gas yang dimasukkan dengan cara ini akan berputar di dalam silinder seperti siklon, sebagai akibatnya dibagi menjadi U dan U, seperti dalam sentrifugal yang berputar.
   • Di Afrika Selatan, mereka datang dengan menyuntikkan gas ke dalam silinder secara tangensial. Saat ini sedang diuji pada isotop ringan, seperti di silikon.

Metode 5 dari 7: Proses Difusi Termal Cair

1. 1 Di bawah tekanan, putar gas UF₆ menjadi cair.
2. 2 Buat dua pipa konsentris. Pipa harus cukup tinggi. Semakin panjang pipa, semakin banyak gas yang dapat dipisahkan.
3. 3 Kelilingi pipa dengan selubung air cair. Ini akan mendinginkan tabung luar.
4. 4 Suntikkan uranium heksafluorida cair di antara pipa.
5. 5 Panaskan ban dalam dengan uap. Panas akan menciptakan aliran konveksi di UF₆, yang akan menyebabkan isotop U ringan pindah ke tabung dalam yang hangat, dan U berat ke tabung luar yang dingin.
   • Proses ini ditemukan pada tahun 1940 sebagai bagian dari Proyek Manhattan, tetapi ditinggalkan sejak awal setelah pengembangan proses difusi gas yang lebih efisien.

Metode 6 dari 7: Proses Pemisahan Isotop Elektromagnetik

1. 1 UF gas ionisasi₆.
2. 2 Lewatkan gas melalui medan magnet yang kuat.
3. 3 Pisahkan isotop uranium terionisasi dari jejak yang ditinggalkannya saat melewati medan magnet. Ion U meninggalkan jejak yang membengkok secara berbeda dari U. Ion-ion ini dapat dipisahkan untuk menghasilkan uranium yang diperkaya.
   • Metode ini digunakan untuk memproduksi uranium untuk bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima pada tahun 1945 dan digunakan oleh Irak untuk program senjata nuklirnya pada tahun 1992. Metode ini membutuhkan energi 10 kali lebih banyak daripada metode difusi gas, sehingga tidak praktis untuk program skala besar.

Metode 7 dari 7: Proses Pemisahan Isotop Laser

1. 1 Tune laser ke frekuensi tertentu. Sinar laser harus memiliki panjang gelombang tertentu (satu warna). Pada panjang gelombang tertentu, laser hanya akan menargetkan atom U, meninggalkan atom U utuh.
2. 2 Arahkan laser ke uranium. Tidak seperti metode pengayaan uranium lainnya, proses ini tidak memerlukan penggunaan gas uranium heksafluorida. Anda dapat menggunakan paduan uranium dan besi, yang paling umum dilakukan di industri.
3. 3 Akan melepaskan atom uranium dengan elektron tereksitasi. Ini akan menjadi atom U.

Tips

• Di beberapa negara, limbah nuklir digunakan kembali untuk memisahkan uranium dan plutonium dari proses peluruhan. Uranium yang dapat digunakan kembali harus diekstraksi dari U dan U yang diperoleh dalam proses peluruhan, dan sekarang uranium harus diperkaya ke tingkat yang lebih tinggi daripada awalnya, karena U menyerap neutron dan dengan demikian memperlambat proses peluruhan. Karena itu, uranium yang digunakan untuk pertama kali harus disimpan terpisah dari uranium daur ulang.

Peringatan

• Faktanya, uranium bersifat radioaktif lemah. Namun, saat mengubahnya menjadi UF₆ , itu berubah menjadi bahan kimia beracun yang jika kontak dengan air membentuk asam fluorida. Oleh karena itu, pabrik pengayaan uranium memerlukan tingkat keamanan dan perlindungan yang sama dengan pabrik kimia yang beroperasi dengan fluor, termasuk penyimpanan gas UF.₆ di bawah tekanan rendah dan penggunaan penyegelan tambahan saat bekerja di bawah tekanan tinggi.
• Uranium yang dapat didaur ulang harus dilindungi secara serius karena isotop U yang dikandungnya mengalami peluruhan menjadi unsur-unsur yang memancarkan radiasi gamma yang kuat.
• Uranium yang diperkaya umumnya hanya dapat digunakan kembali satu kali.