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铀离心分离机工作原理

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-29 17:03   点击:219  编辑:admin   手机版

一、铀离心分离机工作原理

六氟化铀气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒,或离心机。铀-238同位素重分子气体比铀-235轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出,并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机,其铀-235同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。比如铀浓缩关键设备p-2离心机。

二、铀的离心分离

铀矿提炼主要分为开采、选矿和冶炼三个阶段。

开采阶段:在铀矿床中,使用地下或露天开采方式进行采矿。地下采矿是通过隧道、竖井等方式进行,而露天采矿则是直接从矿床表面进行采矿。开采后,将矿石送往选矿厂。

选矿阶段:在选矿厂中,矿石经过物理和化学方法的处理,分离出含铀矿物。首先,通过破碎、筛分、洗选等方法将矿石分离成各种不同的粒度和密度。然后,采用浮选、重选、磁选等方法,将含铀矿物从其他无用矿物中分离出来。选矿后,得到含铀的浓缩物。

冶炼阶段:含铀浓缩物经过化学和物理处理后,得到高纯度的铀化合物。然后,将铀化合物与氧化剂反应,将其转化为铀三氧化物。最后,通过还原、加热等方法,将铀三氧化物还原为金属铀。提炼出的铀通常是以氧化铀的形式存储和运输。

铀矿提炼流程需要严格遵守相关的安全规定和环保法规,确保生产过程的安全和环保。

三、铀离心分离机原理图

用气体扩散法所。铀235原子约比铀238原子轻1.3%,所以,如果让这两种原子处于气体状态,铀235原子就会比铀238原子运动得稍快一点,这两种原子就可稍稍得到分离。气体扩散法所依据的,就是铀235原子和铀238原子之间这一微小的质量差异这种方法。

首先要求将铀转变为气体化合物。六氟化铀是唯一合适的一种气体化合物。这种化合物在常温常压下是固体,但很容易挥发,在56.4℃即升华成气体。铀235的六氟化铀分子与铀238的六氟化铀分子相比,两者质量相差不到百分之一。六氟化铀气体在加压下被迫通过一个多孔隔膜。含有铀235的分子通过多孔隔膜稍快一点,所以每通过一个多孔隔膜,铀235的含量就会稍增加一点,但是增加的程度是十分微小的。因此,要获得几乎纯的铀235,就需要让六氟化铀气体数千次地通过多孔隔膜。

四、铀235 离心机

六氟化铀气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒,或离心机。铀-238同位素重分子气体比铀-235轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。

在近轴处富集的气体被导出,并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机,其铀-235同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。比如铀浓缩关键设备p-2离心机。

五、铀离心机工作原理

铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀,U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀,其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。

获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。

获得1公斤武器级U-235需要200吨铀矿石。 由于涉及核武器问题,铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。

目前除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌 金属铀握了铀浓缩技术。

提炼浓缩铀通常采用气体离心法,气体离心分离机是其中的关键设备。铀原料放置于离心机中央反应室内,高达4层楼以上的离心机以10万转/分钟的速度旋转。如此高速旋转产生的压力,会达到48.5万Gs(重力加速度)。

较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘,而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。

结晶U-235被称为“富铀”(浓缩铀),其余的“贫铀”则被丢弃。U-238和U-235的重量差距极小。

研究人员以1克重的纸夹举例,称U-238和U-235的重量差距约为纸夹重量的5千万亿分之一,因此,仅靠单个离心机一次分离是远远不够的,必须通过更多离心机加工,才可以分离提纯。

这些离心机以“级联配置”联接一体。因而,“级联配置”成为核物质用途的又一重要线索。

铀在一级离心机提纯后,会转送到下一级离心机继续提纯,级级相连。

由于核电站所需铀浓缩较低,其离心机级联层次较少,因而看起来会比较短。

而用作核武器的铀浓度要达到90%以上,其离心机层次更多,级联配置自然显得又细又长。

美国等国家通常把拥有该设备作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。

核电站核反应堆只需3%~5%的U-235,而要生产核武器,U-235浓度至少要达到90%。如果发现某个国家的U-235浓度达到90%,这就是企图制造核武器的铁证。

六、铀离心机是干什么用的

中国铀浓缩机是中国的中核集团生产的。

铀浓缩离心机,该技术是核燃料生产的关键技术,中核集团有关单位科研人员经过多年自主创新,实现了离心机的工业化应用,多项技术指标达到国际先进水平,现有装备能力满足目前国内核电装机的需求。

铀浓缩离心机技术特点

铀浓缩离心机技术是核燃料生产的关键技术,是衡量国家核技术水平的重要标志。

离心机具有高真空、高转速、强腐蚀、高马赫数、长寿命、不可维修等特点,其研制涉及机械、电气、力学、材料学、空气动力学、流体力学、计算机应用等多种学科的理论和技术领域,技术难度很大。

七、中国离心机分离浓缩铀

美国、俄罗斯、英国、中国、法国。

在上世纪六十年代中国从研制原子弹到成功的那段时间,唯一可行的工业规模分离铀同位素的技术,并不是如今人们耳熟能详的“气体离心分离法”,而是根本不需要“提炼核材料的离心机”的“气体扩散法”。 

“气体扩散法”的关键元件是“分离膜”,此膜的表面有大量十分微小的孔,铀化物气体通过这些小孔扩散出来。不同原子量的铀化物气体分子的扩散速度不同,根据这个道理,可以对铀化物气体分子进行同位素分离。 

  当时,只有美国、英国、苏联这三个国家掌握着制造分离膜的技术,但均被列为重点国防机密,严禁扩散。苏联还把这种分离膜称为“社会主义阵营安全的心脏”。 

八、分离铀承

一般是钙剂润滑脂(俗称黄油)或者钙钠基润滑脂,不过这些耐热性比较差,容易变质。 可以考虑耐热性和寿命更长的锂基润滑脂(颜色偏黑),或者石墨润滑脂(抗压抗冲击性能较好) 现在如果润滑脂带纳米成分的,也可以考虑,润滑性能和对轴承保护性能更加好。

九、铀矿离心机

答案是;

铀是从天然铀矿反复提纯得来。过程繁琐,产量很低。主要用来制作原子弹的材料。

铀是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数十万年~45亿年)。

十、分离铀的离心机

目前国际上通用的铀浓缩方法有离心法、气体扩散法和激光法,而气体离心分离机则是提炼浓缩铀通常采用的气体离心法的关键设备。它是一个庞大的系统,通过每秒2万转以上的高速离心机,其他同位素可从天然铀矿石中分离出去,剩余的铀235的浓度可达到95%以上。

为了获得高加浓度的铀235,早期,科学家们曾用多种方法来攻此难关。最后“气体扩散法”终于获得了成功。气体扩散法所依据的,就是铀235原子和铀238原子之间这一微小的质量差异这种方法首先要求将铀转变为气体化合物。到目前为止,六氮化铀是唯一合适的一种气体化合物。气体扩散法投资很高,耗电量很大,虽然如此,这种方法目前仍是实现工业应用的唯一方法。为了寻找更好的铀同位素分离方法,许多国家做了大量的研究工作,已取得了一定的成绩。例如目前离心法已向工业生产过渡,喷嘴法等已处于中间工厂试验阶段,而新兴的冠醚化学分离法和激光分离法等则更有吸引力。

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