Главная
Сколько градусов на уране: Сколько градусов на уране — От Земли до Неба

Сколько градусов на уране: Сколько градусов на уране — От Земли до Неба

Содержание

Астрономы объяснили, почему Уран вращается на боку

https://ria.ru/20200313/1568537809.html

Астрономы объяснили, почему Уран вращается на боку

Астрономы объяснили, почему Уран вращается на боку – РИА Новости, 13.03.2020

Астрономы объяснили, почему Уран вращается на боку

Американские астрономы выдвинули новую гипотезу, объясняющую необычный наклон оси вращения планеты Уран. Описание приведено в журнале Astrophysical Journal. РИА Новости, 13.03.2020

2020-03-13T11:43

2020-03-13T11:43

2020-03-13T13:47

наука

космос – риа наука

планеты

физика

космос

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

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

https://cdnn21.img.ria.ru/images/45119/91/451199116_0:239:563:556_1920x0_80_0_0_53b9b3311437e336ae13365836b05714.jpg

МОСКВА, 13 мар — РИА Новости. Американские астрономы выдвинули новую гипотезу, объясняющую необычный наклон оси вращения планеты Уран. Описание приведено в журнале Astrophysical Journal. Большинство планет Солнечной системы имеют свои полюсы, более или менее ориентированные в одном направлении. И большинство из них вращаются против часовой стрелки, если смотреть сверху. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет — его ось вращения лежит как бы на боку относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца, и вращается он по часовой стрелке.Обычно для объяснения этой странности приводится гипотеза, согласно которой когда-то давно произошло столкновение Урана с крупным космическим телом, оно и опрокинуло планету. Хотя этот сценарий не является невозможным, в этой модели есть несколько существенных противоречий: например, она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Кроме того, эти луны ледяные, а мощный удар, достаточный для того, чтобы перевернуть ось вращения планеты, должен был генерировать большое количество тепла, которое испарило бы лед на этих спутниках, сделав их каменистыми.Астрономы из Университета Мэриленда Зив Рогошински (Zeeve Rogoszinski) и Дуглас Гамильтон (Douglas Hamilton) придумали новый сценарий, снимающий эти противоречия. Согласно их гипотезе, Уран мог быть наклонен вбок гигантской кольцевой системой.Сейчас кольца Урана весьма слабые, состоящие из мельчайших частиц пыли, но ученые считают, что 4,5 миллиарда лет назад, в момент образования Солнечной системы, они могли быть значительно массивнее. О том, что кольца могут быть временными и недолговечными, говорят данные, полученные автоматической межпланетной станцией “Кассини”, изучавшей кольца Сатурна.Модель Рогошинского и Гамильтона предполагает, что большая кольцевая система раскачивала Уран, заставляя его вращаться вокруг своей оси с заметной спиновой прецессией — по типу того, как начинает раскачиваться вращающийся волчок. Затем, если прецессия оси вращения планеты попала в резонанс с орбитальной прецессией планеты (так называется медленное вращательное смещение эллипса орбиты по отношению к Солнцу), планету могло развернуть.Резонанс между спиновой и орбитальной прецессией известен как спин-орбитальный резонанс, и он может генерировать большой осевой наклон. Считается, что именно резонанс такого типа привел к осевому наклону Сатурна по сравнению с направлением оси его ближайшего собрата, Юпитера.Ранее для объяснения осевого наклона Урана уже выдвигалась гипотеза спин-орбитального резонанса, но в качестве тела, вызвавшего резонанс, предлагалась гипотетическая Девятая планета. Авторы считают, что кольцевая система, являющаяся частью процесса формирования планет-гигантов, для этого подходит лучше. Они смоделировали Уран и Нептун с большими дисками, чтобы увидеть, как они взаимодействуют с планетами, и обнаружили, что кольцевая система в течение миллиона лет может отклонить ось вращения планеты на 70 градусов. Эта модель легко объясняет осевой наклон Нептуна, составляющий 30 градусов. Но для Урана, очевидно, было еще какое-то дополнительное воздействие, и теория столкновения с другим космическим телом все еще имеет право на жизнь. Но в таком контексте это могут быть небольшие астероиды, а не крупные космические тела, что делает сценарий более вероятным. “Хотя мы можем генерировать наклоны больше 70 градусов лишь в редких случаях и не можем управлять наклонами выше 90 градусов, последующее столкновение с объектом, составляющим примерно половину массы Земли, может наклонить Уран от 70 до 98 градусов, — пишут исследователи в своей статье. — Минимизация массы и количества гигантских ударников от двух или более до одного увеличивает вероятность создания спиновых состояний Урана примерно на порядок”.

https://ria.ru/20191028/1560323354.html

https://ria.ru/20190524/1554809267.html

космос

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

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

2020

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://cdnn21.img.ria.ru/images/45119/91/451199116_0:187:563:609_1920x0_80_0_0_b6f507ca89a199f8634c7e4ce849ba78.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/

космос – риа наука, планеты, физика, космос

МОСКВА, 13 мар — РИА Новости. Американские астрономы выдвинули новую гипотезу, объясняющую необычный наклон оси вращения планеты Уран. Описание приведено в журнале Astrophysical Journal.

Большинство планет Солнечной системы имеют свои полюсы, более или менее ориентированные в одном направлении. И большинство из них вращаются против часовой стрелки, если смотреть сверху. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет — его ось вращения лежит как бы на боку относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца, и вращается он по часовой стрелке.

Обычно для объяснения этой странности приводится гипотеза, согласно которой когда-то давно произошло столкновение Урана с крупным космическим телом, оно и опрокинуло планету. Хотя этот сценарий не является невозможным, в этой модели есть несколько существенных противоречий: например, она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Кроме того, эти луны ледяные, а мощный удар, достаточный для того, чтобы перевернуть ось вращения планеты, должен был генерировать большое количество тепла, которое испарило бы лед на этих спутниках, сделав их каменистыми.

Астрономы из Университета Мэриленда Зив Рогошински (Zeeve Rogoszinski) и Дуглас Гамильтон (Douglas Hamilton) придумали новый сценарий, снимающий эти противоречия. Согласно их гипотезе, Уран мог быть наклонен вбок гигантской кольцевой системой.

Сейчас кольца Урана весьма слабые, состоящие из мельчайших частиц пыли, но ученые считают, что 4,5 миллиарда лет назад, в момент образования Солнечной системы, они могли быть значительно массивнее. О том, что кольца могут быть временными и недолговечными, говорят данные, полученные автоматической межпланетной станцией “Кассини”, изучавшей кольца Сатурна.

28 октября 2019, 19:18НаукаУченые нашли шестую карликовую планету в Солнечной системе

Модель Рогошинского и Гамильтона предполагает, что большая кольцевая система раскачивала Уран, заставляя его вращаться вокруг своей оси с заметной спиновой прецессией — по типу того, как начинает раскачиваться вращающийся волчок. Затем, если прецессия оси вращения планеты попала в резонанс с орбитальной прецессией планеты (так называется медленное вращательное смещение эллипса орбиты по отношению к Солнцу), планету могло развернуть.

Резонанс между спиновой и орбитальной прецессией известен как спин-орбитальный резонанс, и он может генерировать большой осевой наклон. Считается, что именно резонанс такого типа привел к осевому наклону Сатурна по сравнению с направлением оси его ближайшего собрата, Юпитера.

Ранее для объяснения осевого наклона Урана уже выдвигалась гипотеза спин-орбитального резонанса, но в качестве тела, вызвавшего резонанс, предлагалась гипотетическая Девятая планета.

Авторы считают, что кольцевая система, являющаяся частью процесса формирования планет-гигантов, для этого подходит лучше. Они смоделировали Уран и Нептун с большими дисками, чтобы увидеть, как они взаимодействуют с планетами, и обнаружили, что кольцевая система в течение миллиона лет может отклонить ось вращения планеты на 70 градусов. Эта модель легко объясняет осевой наклон Нептуна, составляющий 30 градусов. Но для Урана, очевидно, было еще какое-то дополнительное воздействие, и теория столкновения с другим космическим телом все еще имеет право на жизнь. Но в таком контексте это могут быть небольшие астероиды, а не крупные космические тела, что делает сценарий более вероятным.

“Хотя мы можем генерировать наклоны больше 70 градусов лишь в редких случаях и не можем управлять наклонами выше 90 градусов, последующее столкновение с объектом, составляющим примерно половину массы Земли, может наклонить Уран от 70 до 98 градусов, — пишут исследователи в своей статье. — Минимизация массы и количества гигантских ударников от двух или более до одного увеличивает вероятность создания спиновых состояний Урана примерно на порядок”.

24 мая 2019, 08:00НаукаУченые раскрыли тайну прародины Солнечной системы и комет

Сколько планет относится ко внутренним. Планеты Солнечной системы по порядку. Планета Земля, Юпитер, Марс

Солнечная система представляет собой группу планет, вращающихся по определенным орбитам вокруг яркой звезды – Солнца. Это светило является главным источником тепла и света в Солнечной системе.

Считается, что наша система планет образовалась в результате взрыва одной или нескольких звезд и произошло это около 4,5 миллиардов лет назад. Вначале Солнечная система представляла собой скопление газа и частиц пыли, однако, со временем и под воздействием собственной массы, возникло Солнце и другие планеты.

Планеты Солнечной системы

В центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по своим орбитам двигаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

До 2006 г к этой группе планет относится и Плутон, он считался 9-й планетой от Солнца, однако, из-за его значительной отдаленности от Солнца и небольших размеров, он был исключен из этого списка и назван планетой-карликом. Вернее, это одна из нескольких планет-карликов в поясе Койпера.

Все указанные выше планеты принято делить на две большие группы: земная группа и газовые гиганты.

В земную группу относят такие планеты, как: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Они отличаются небольшими размерами и каменистой поверхностью, а кроме того, расположены ближе остальных к Солнцу.

К газовым гигантам относят: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Для них характерны большие размеры и наличие колец, представляющих собой ледяную пыль и скалистые куски. Состоят эти планеты в основном из газа.

Меркурий

Эта планета является одной из самых маленьких в Солнечной системе, ее диаметр составляет 4 879 км. Кроме того, она ближе всех расположена к Солнцу. Такое соседство предопределило существенную разницу температур. Средняя температура на Меркурии в дневное время составляет +350 градусов Цельсия, а в ночное время – -170 градусов.

  1. Меркурий первая планета от Солнца.
  2. На Меркурии нет времен года. Наклон оси планеты практически перпендикулярен к плоскости орбиты планеты вокруг Солнца.
  3. Температура на поверхности Меркурия не самая высока, хоть и расположена планета ближе всего к Солнцу. Первое место он уступил Венере.
  4. Первый исследовательский аппарат посетивший Меркурий был Mariner 10. Он провел ряд демонстрационных пролетов в 1974 году.
  5. День на Меркурии длится 59 земных суток, а год составляет всего 88 суток.
  6. На Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температуры, которые достигают 610 °С. Днем температура может достигать 430 °С, а ночью -180 °С.
  7. Сила тяжести на поверхности планеты составляет всего 38% от Земной. Это означает, что на Меркурии Вы смогли бы подпрыгнуть в три раза выше, и легче было бы поднять тяжелые объекты.
  8. Первые наблюдения за Меркурием в телескоп осуществил Галилео Галилей в начале 17 века.
  9. У Меркурия нет естественных спутников.
  10. Первая официальная карта поверхности Меркурия была опубликована только в 2009 году, благодаря данным полученным с космических аппаратов Mariner 10 и Messenger.

Венера

Эта планета вторая от Солнца. По своим размерам она близка к диаметру Земли, диаметр составляет 12 104 км. По всем остальным показателям Венера существенно отличается от нашей планеты. Сутки здесь длятся 243 земных дня, а год – 255 дней. Атмосфера Венеры на 95% состоит из углекислого газа, который создает на ее поверхности парниковый эффект. Это приводит к тому, что средняя температура на планете составляет 475 градусов Цельсия. Атмосфера также включает в себя 5% азота и 0,1% кислорода.

  1. Венера является второй планетой от Солнца в Солнечной системе.
  2. Венера является самой горячей планетой в Солнечной системе, хоть и является второй планетой от Солнца. Температура поверхности может достигать 475 °С .
  3. Первый космический аппарат, отправленный на исследование Венеры, был отправлен с Земли 12 февраля 1961 года и носил название «Венера-1».
  4. Венера является одной из двух планет, направление вращение которой вокруг своей оси отличается от большинства планет в Солнечной системе.
  5. Орбита вращения планеты вокруг Солнца очень близка к круговой.
  6. Дневная и ночная температура поверхности Венеры практически не отличается из-за большой тепловой инерции атмосферы.
  7. Один оборот вокруг Солнца Венера делает за 225 земных суток, а один оборот вокруг своей оси за 243 земных суток, то есть один день на Венере длится больше чем один год.
  8. Первые наблюдения за Венерой в телескоп осуществил Галилео Галилей в начале 17 века.
  9. У Венеры нет естественных спутников.
  10. Венера является третьим по яркости объектом на небосводе, после Солнца и Луны.

Земля

Наша планета находится на расстоянии 150 млн км от Солнца и это позволяет создавать на ее поверхности температуру, пригодную для существования воды в жидком виде, а, значит, для появления жизни.

Ее поверхность на 70% покрыта водой, и она является единственной из планет, на которой есть такое количество жидкости. Считается, что много тысяч лет назад содержащийся в атмосфере пар создал на поверхности Земли температуру, необходимую для образования воды в жидкой форме, а солнечная радиация способствовала фотосинтезу и рождению жизни на планете.

  1. Земля в Солнечной системе является третьей планетой от Солнц а;
  2. Вокруг нашей планеты вращается один естественный спутник – Луна;
  3. Земля является единственной планетой, носящей название не в честь божественного существа;
  4. Плотность Земли является самой большой из всех планет в Солнечной системе;
  5. Скорость вращения Земли постепенно замедляется;
  6. Среднее расстояние от Земли до Солнца равно 1 астрономической единице (условная мера длинны в астрономии), что равняется примерно 150 млн км. ;
  7. Земля обладает магнитным полем достаточной силы для защиты живых организмов на ее поверхности от губительного солнечного излучения;
  8. Первый искусственный спутник Земли под названием ПС-1 (Простейший спутник – 1) был запущен с космодрома Байконур на РН «Спутник» 4 октября 1957 года;
  9. На орбите вокруг Земли, по сравнению с другими планетами, находится самое большое количество космических аппаратов;
  10. Земля является самой большой планетой земной группы в Солнечной системе;

Марс

Эта планета является четвертой по счету от Солнца и удалена от него на расстояние в 1,5 раза большего, чем Земля. Диаметр Марса меньше земного и составляет 6 779 км. Средняя температура воздуха на планете колеблется от -155 градусов, до +20 градусов в области экватора. Магнитное поле на Марсе значительно слабее, чем у Земли, а атмосфера довольно разряжена, что позволяет беспрепятственно солнечной радиации воздействовать на поверхность.

В связи с этим, если на Марсе и есть жизнь, то не на поверхности.

При обследовании с помощью марсоходов было установлено, что на Марсе много гор, а также высохшие русла рек и ледники. Поверхность планеты покрыта песком красного цвета. Это цвет Марсу придает оксид железа.

  1. Марс расположен на четвертой орбите от Солнца;
  2. На Красной планете находиться самый высокий вулкан в Солнечной системе;
  3. Из 40 исследовательских миссий отправленных на Марс, только 18 оказались успешными;
  4. На Марсе происходят самые большие пылевые бури в Солнечной системе;
  5. Через 30-50 млн лет, вокруг Марса будет расположена система колец, как у Сатурна;
  6. Обломки Марса были найдены на Земле;
  7. Солнце с поверхности Марса выглядит в два раза меньше чем с поверхности Земли;
  8. Марс является единственной планетой в Солнечной системе, которая имеет полярные льды;
  9. Вкруг Марса вращается два естественных спутника -Деймос и Фобос;
  10. Марс не имеет магнитного поля;

Юпитер

Эта планета является самой большой в Солнечной системе и имеет диаметр 139 822 км, что в 19 раз больше земного.

Сутки на Юпитере длятся 10 часов, а год равен приблизительно 12 земным годам. Юпитер в основном состоит из ксенона, аргона и криптона. Если бы он был в 60 раз больше, то мог бы стать звездой благодаря спонтанной термоядерной реакции.

Средняя температура на планете составляет -150 градусов Цельсия. Атмосфера состоит из водорода и гелия. Кислорода и воды на его поверхности нет. Есть предположение, что в атмосфере Юпитера есть лед.

  1. Юпитер расположен на пятой орбите от Солнца;
  2. На земном небосклоне, Юпитер является четвертым по яркости объектом, после Солнца, Луны и Венеры;
  3. На Юпитере самый короткий день из всех планет Солнечной системы;
  4. В атмосфере Юпитера, бушует один из самых длительных и мощных штормов в Солнечной системе, более известный как Большое Красное Пятно;
  5. Луна Юпитера – Ганимед, является самой большой луной в Солнечной системе;
  6. Вокруг Юпитера расположена тонкая система колец;
  7. Юпитер посетило 8 научно – исследовательских аппаратов;
  8. Юпитер имеет сильное магнитное поле;
  9. Если бы Юпитер был в 80 раз массивнее, он стал бы звездой;
  10. Вокруг Юпитера вращается 67 естественных спутника. Это самый большой показатель в Солнечной системе;

Сатурн

Эта планета вторая по размерам в Солнечной системе. Ее диаметр составляет 116 464 км. Она наиболее схожа по своему составу с Солнцем. Год на этой планете длится довольно долго, почти 30 земных лет, а сутки – 10,5 часов. Средняя температура на поверхности составляет -180 градусов.

Его атмосфера состоит в основном из водорода и небольшого количества гелия. В ее верхних слоях часто возникают грозы и полярные сияния.

  1. Сатурн является шестой планетой от Солнца;
  2. В атмосфере Сатурна дуют самые сильные ветра в Солнечной системе;
  3. Сатурн является одной из самых наименее плотных планет в Солнечной системе;
  4. Вокруг планеты расположена самая большая система колец в Солнечной системе;
  5. Одни сутки на планете длятся практически один земной год и равны 378 земным суткам;
  6. Сатурн посетило 4 научно-исследовательских космических аппарата;
  7. Сатурн вместе с Юпитером составляют примерно 92% всей планетарной массы Солнечной системы;
  8. Один год на планете длится 29,5 земных лет;
  9. Вокруг планеты вращается 62 известных естественных спутника;
  10. В настоящее время, изучением Сатурна и его колец занимается автоматическая межпланетная станция Cassini;

Уран

Uranus, computer artwork.

Уран является третьей по размеру планетой в солнечной системе и седьмой по счету от Солнца. Он имеет диаметр 50 724 км. Его также называют «ледяной планетой», так как температура на его поверхности составляет -224 градусов. Сутки на Уране длятся 17 часов, а год – 84 земных года. При этом лето длится столько же, сколько и зима – 42 года. Такое природное явление связано с тем, что ось той планеты расположена под углом в 90 градусов к орбите и получается, что Уран как бы «лежит на боку».

  1. Уран расположен на седьмой орбите от Солнца;
  2. Первым кто узнал о существовании Урана стал Уильям Гершель в 1781 году;
  3. Уран посетил только один космический аппарат – Voyager 2 в 1982 году;
  4. Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе;
  5. Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты практически под прямым углом – то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой»;
  6. Луны Урана носят названия взятые из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, а не греческой или римской мифологии;
  7. Сутки на Уране длятся около 17 земных часов;
  8. Вокруг Урана расположено 13 известных колец;
  9. Один год на Уране длится 84 земных года;
  10. Вокруг Урана вращается 27 известных естественных спутника;

Нептун

Нептун — восьмая планета от Солнца. По своему составу и размерам он схож со своим соседом Ураном. Диаметр этой планеты составляет 49 244 км. Сутки на Нептуне длятся 16 часов, а год равен 164 земным годам. Нептун относится к ледяным гигантам и долгое время считалось, что на его ледяной поверхности не происходит никаких погодных явлений. Однако, недавно было установлено, что на Нептуне бушую вихри и скорость ветра самая высокая из планет солнечной системе. Она достигает 700 км/час.

Нептун имеет 14 спутников, самым известным из которых является Тритон. Известно, что он обладает собственной атмосферой.

Нептун также имеет кольца. У этой планеты их 6.

  1. Нептун является самой удаленной планетой в Солнечной системе и занимает восьмую орбиту от Солнца;
  2. Первыми о существовании Нептуна узнали математики;
  3. Вокруг Нептуна кружиться 14 спутников;
  4. Орбита Непутна удалена от Солнца в среднем на 30 а.е.;
  5. Один день на Нептуне длится 16 земных часов;
  6. Нептун посетил только один космический аппарат – Voyager 2;
  7. Вокруг Нептуна существует система колец;
  8. Нептун имеет вторую по величине силу тяжести после Юпитера;
  9. Один год на Нептуне длится 164 земных года;
  10. Атмосфера на Нептуне чрезвычайно активна;

  1. Юпитер считается самой большой планетой Солнечной системы.
  2. В Солнечной системе имеется 5 планет-карликов, одну из которых переквалифицировали в Плутон.
  3. Очень мало в Солнечной системе астероидов.
  4. Венера является самой горячей планетой Солнечной системы.
  5. Около 99% места(по объему) занимает Солнце в Солнечной системе.
  6. Одним из самый красивых и оригинальных мест Солнечной системы считается спутник Сатурна. Там можно заметить огромную концентрацию этана и жидкого метана.
  7. У нашей Солнечной системы есть хвост, напоминающий четырехлистный клевер.
  8. Солнце следует непрерывному 11-летнему циклу.
  9. В Солнечной системе насчитывается 8 планет.
  10. Полностью сформирована Солнечная система благодаря большому газопылевому облаку.
  11. Ко всем планетам Солнечной системы долетали космические аппараты.
  12. Венера является единственной планетой Солнечной системы, которая вращается против часовой стрелки вокруг своей оси.
  13. У Урана насчитывается 27 спутников.
  14. Самая большая гора – на Марсе.
  15. Огромная масса объектов Солнечной системы пришлась на Солнце.
  16. Солнечная система находится в составе галактики Млечный путь.
  17. Солнце – центральный объект солнечной системы.
  18. Часто Солнечную систему разделяют на регионы.
  19. Солнце является ключевым компонентом Солнечной системы.
  20. Примерно 4,5 миллиарда лет была образована Солнечная система.
  21. Самой далекой планетой Солнечной системы является Плутон.
  22. Две области в Солнечной системе заполнены малыми телами.
  23. Солнечная система построена вопреки всем законам Вселенной.
  24. Если сравнивать Солнечную систему и космос, то она в нем просто песчинка.
  25. За последние несколько столетий Солнечная система утратила 2 планеты: Вулкан и Плутон.
  26. Исследователи уверяют, что Солнечную систему создавали искусственным путем.
  27. Единственным спутником Солнечной системы, у которого плотная атмосфера и поверхность которого не удастся увидеть из-за облачного покрова – Титан.
  28. Область Солнечной системы, которая находится за орбитой Нептуна называется поясом Койпера.
  29. Облаком Оорта называется область Солнечной системы, которая служит источником кометы и длинного периода обращения.
  30. Каждый объект Солнечной системы держится там из-за силы притяжения.
  31. Ведущая теория Солнечной системы предполагает появление планет и спутников из огромного облака.
  32. Солнечная система считается самой тайной частицей Вселенной.
  33. В Солнечной системе есть огромный пояс астероидов.
  34. На Марсе можно видеть извержение самого большого вулкана Солнечной системы, который назван Олимп.
  35. Окраиной Солнечной системы считается Плутон.
  36. На Юпитере есть большой океан жидкой воды.
  37. Луна – крупнейший спутник Солнечной системы.
  38. Самым большим астероидом Солнечной систмы считается Паллада.
  39. Самая яркая планета Солнечной системы – Венера.
  40. В основном Солнечная система состоит из водорода.
  41. Земля является равноправным членом Солнечной системы.
  42. Солнце нагревается медленно.
  43. Как ни странно самые огромные запасы воды в Солнечной системе есть в солнце.
  44. Плоскость экватора каждой планеты Солнечной системы расходится с плоскостью орбиты.
  45. Спутник Марса с названием Фобос является аномалией Солнечной системы.
  46. Солненчая система может поражать собственным многообразием и масштабом.
  47. Планеты Солнечной системы подвергаются влиянию Солнца.
  48. Пристанищем спутников и газовых гигантов считается внешняя оболочка Солнечной системы.
  49. Огромное количество планетарных спутников Солнечной системы мертвы.
  50. Крупнейшим астероидом, диаметр которого 950 км, называется Церера.

В это трудно поверить, но когда-то Космос был совершенно пустой. Не было ни планет, ни спутников, ни звёзд. Откуда же появились ? Как образовалась Солнечная система? Эти вопросы многие века волнуют человечество. Данная статья поможет дать некоторое представление о том, что представляет собой Космос и откроет интересные факты о планетах Солнечной системы.

С чего всё начиналось

Вселенная – это весь видимый и невидимый Космос вместе со всеми существующими космическими телами. Выдвигается несколько теорий ее появления:

3. Божественное вмешательство. Наша Вселенная настолько уникальна, в ней всё до мелочей продумано, что она не могла возникнуть сама собой. Только Великому Творцу подвластно сотворить такое чудо. Абсолютно не научная теория, но имеет право на существование.

Споры о причинах истинного возникновения космического пространства продолжаются. По факту, мы имеем представление о Солнечной системе, включающей горящее светило и восемь планет с их спутниками, галактики, звёзды, кометы, чёрные дыры и многое другое.

Удивительные открытия или интересные факты о планетах Солнечной системы

Космические просторы манят своей таинственностью. Каждое небесное тело хранит свою загадку. Благодаря астрономическим открытиям появляются ценные сведения о небесных странниках.

Ближе всего к солнцу находится Меркурий . Существует мнение, что когда-то он был спутником Венеры. Но вследствие космической катастрофы космическое тело отделилось от Венеры и приобрело собственную орбиту. Год на Меркурии длится 88 дней, а день – 59 суток.

Меркурий – единственная планета Солнечной системы, на которой можно наблюдать движение Солнца в обратную сторону. Это явление имеет вполне логическое объяснение. Скорость вращения планеты вокруг своей оси значительно медленнее движения по своей орбите. Из-за такой разницы в скоростных режимах и возникает эффект изменения движения Солнца.

На Меркурии можно наблюдать фантастическое явление: два заката и восхода. А если переместиться на меридианы 0˚ и 180̊, то можно стать свидетелем трёх закатов и восходов за сутки.

Венера идёт следующей за Меркурием. Загорается на небе во время заката на Земле, но наблюдать ее можно всего пару часов. Из-за этой особенности её прозвали «Вечерняя звезда». Интересно то, что орбита Венеры лежит внутри орбиты нашей планеты. Но движется по ней в обратную сторону, против часовой стрелки. Год на планете длится 225 дней, а 1 день – 243 земных дня. Венера подобно Луне имеет смену фаз, преображаясь то в тонкий серп, то в широкий круг. Существует предположение, что в атмосфере Венеры могут жить некоторые виды земных бактерий.

Земля – поистине жемчужина Солнечной системы. Только на ней существует огромное разнообразие жизненных форм. Люди настолько комфортно чувствуют себя на этой планете и даже не догадываются, что несётся она по своей орбите со скоростью 108 000 км в час.

Четвёртая от Солнца планета – это Марс . Сопровождают его два спутника. Сутки на этой планете приравниваются по длительности к земным – 24 часа. А вот 1 год длится 668 дней.Также как и на Земле здесь происходит смена времён года. Сезоны вызывают изменения и во внешнем облике планеты.

Юпитер – самый крупный космический гигант. Имеет множество спутников (более 60 штук) и 5 колец. По массе превышает Землю в 318 раз. Но, несмотря на свои внушительные размеры, движется достаточно быстро. Вокруг собственной оси оборачивается всего за 10 часов, а вот дистанцию вокруг Солнца преодолевает за 12 лет.

Погода на Юпитере скверная – постоянные бури и ураганы, сопровождающиеся молниями. Ярким представителем подобных погодных условий является Большое красное пятно – вихрь, движущийся со скорость 435 км/ч.

Отличительной чертой Сатурна , безусловно, являются его кольца. Эти плоские образования состоят из пыли и льда. Толщина окружностей колеблется в диапазоне от 10 – 15 м до 1 км, ширина от 3 000 км до 300 000 км. Кольца планеты не являются единым целым, а представляют образования в виде тонких спиц. Также планету окружает более 62 спутников.

Сатурн имеет невероятно высокую скорость вращения, настолько, что он сжимается у полюсов. Сутки на планете длятся 10 часов, год – 30 лет.

Уран, как и Венера, движется вокруг светила против часовой стрелки. Уникальность планеты заключается в том, что она «лежит на боку», её ось наклонена под углом 98˚. Существует теория, что такое положение планета приняла после столкновения с другим космическим объектом.

Подобно Сатурну, Уран имеет сложную кольцевую систему, состоящую из совокупности внутренней и внешней группы колец. Всего у Урана их насчитывается 13. Считается, что кольца – это останки бывшего спутника Урана, столкнувшегося с планетой.

Уран не имеет твёрдой поверхности, треть радиуса, примерно 8 000 км, – газовая оболочка.

Нептун – последняя планета Солнечной системы. Его окружают 6 темных колец. Красивейший оттенок морской волны планете придаёт метан, который присутствует в атмосфере. Один оборот по орбите Нептун делает за 164 года. А вот вокруг своей оси движется достаточно быстро, и сутки проходят за
16 часов. В некоторых местах орбита Нептуна пересекается с орбитой Плутона.

Нептун имеет большое количество спутников. В основном, все они вращаются перед орбитой Нептуна и называются внутренними. Внешних спутников, сопровождающих планету, насчитывается только два.

На Нептуне можно наблюдать . Однако вспышки слишком слабые и возникают по всей планете, а не исключительно у полюсов, как на Земле.

Когда-то в космических просторах насчитывалось 9 планет. В это число входил и Плутон. Но из-за небольшого размера, астрономическое сообщество определило его в ряд планет-карликов (астероидов).

Вот такие интересные факты и удивительные истории о планетах Солнечной системы открываются в процессе исследования чёрных глубин Космоса.

Бескрайний космос, который нас окружает, — это не просто огромное безвоздушное пространство и пустота. Здесь все подчинено единому и строгому порядку, все имеет свои правила и подчиняется законам физики. Все находится в постоянном движении и находится в постоянно взаимосвязи друг с другом. Это система, в которой каждое небесное тело занимает свое определенное место. Центр Вселенной окружен галактиками, среди которых находится и наш Млечный Путь. Нашу галактику в свою очередь формируют звезды, вокруг которых вертятся большие и малые планеты со своими естественными спутниками. Дополняют картину вселенского масштаба блуждающие объекты – кометы и астероиды.

В этом бескрайнем скоплении звезд находится и наша Солнечная система – крошечный по космическим меркам астрофизический объект, к которому относится и наш космический дом – планета Земля. Для нас землян, размеры Солнечной системы колоссальны и трудно поддаются восприятию. С точки зрения масштабов Вселенной это крошечные цифры — всего 180 астрономических единиц или 2,693e+10 км. Здесь также все подчинено своим законам, имеет свое четко определенное место и последовательность.

Краткая характеристика и описание

Межзвездную среду и устойчивость Солнечной системы обеспечивает расположение Солнца . Его месторасположение – межзвездное облако, входящее в рукав Ориона-Лебедя, который в свою очередь является частью нашей галактики. С научной точки зрения наше Солнце находится на периферии, в 25 тыс. световых лет от центра Млечного Пути, если рассматривать галактику в диаметральной плоскости. В свою очередь, движение Солнечной системы вокруг центра нашей галактики осуществляется по орбите. Полный оборот Солнца вокруг центра Млечного Пути осуществляется по-разному, в пределах 225-250 млн. лет и составляет один галактический год. Орбита Солнечной системы имеет наклон к галактической плоскости в 600. Рядом, по соседству с нашей системой, совершают бег вокруг центра галактики другие звезды и другие солнечные системы со своими большими и малыми планетами.

Примерный возраст Солнечной системы составляет 4,5 млрд. лет. Как и большинство объектов во Вселенной, наша звезда образовалась в результате Большого взрыва. Происхождение Солнечной системы объясняется действием тех же законов, которые действовали и продолжают действовать сегодня в области ядерной физики, термодинамики и механики. Сначала образовалась звезда, вокруг которой в силу происходящих центростремительных и центробежных процессов началось формирование планет. Солнце сформировалось из плотного скопления газов — молекулярного облака, которое стало продуктом колоссального Взрыва. В результате центростремительных процессов происходило сжатие молекул водорода, гелия, кислорода, углерода, азота и других элементов в одну сплошную и плотную массу.

Результатом грандиозных и столь масштабных процессов стало образование протозвезды, в структуре которой начался термоядерный синтез. Этот длительный процесс, начавшийся гораздо раньше, мы наблюдаем сегодня, глядя на наше Солнце спустя 4,5 млрд. лет с момента его образования. Масштабы процессов, происходящих во время формирования звезды можно представить, оценив плотность, размеры и массу нашего Солнца:

  • плотность составляет 1,409 г/см3;
  • объем Солнца составляет практически ту же цифру – 1,40927х1027 м3;
  • масса звезды – 1,9885х1030кг.

Сегодня наше Солнце – это рядовой астрофизический объект во Вселенной, не самая маленькая звезда в нашей галактике, но и далеко не самая большая. Солнце пребывает в своем зрелом возрасте, являясь не только центром Солнечной системы, но и главным фактором появления и существования жизни на нашей планете.

Окончательное строение Солнечной системы приходится на этот же период, с разницей, плюс-минус полмиллиарда лет. Масса всей системы, где Солнце взаимодействует с другими небесными телами Солнечной системы, составляет 1,0014 M☉. Другими словами, все планеты, спутники и астероиды, космическая пыль и частички газов, вращающихся вокруг Солнца, в сравнении с массой нашей звезды, — капля в море.

В том виде, в котором мы имеем представление о нашей звезде и планетах, вращающихся вокруг Солнца – это упрощенный вариант. Впервые механическая гелиоцентрическая модель Солнечной системы с часовым механизмом была представлена научному сообществу в 1704 году. Следует учитывать, что орбиты планет Солнечной системы не лежат все в одной плоскости. Они вращаются вокруг под определенным углом.

Модель Солнечной системы была создана на основе более простого и старинного механизма — теллурия, с помощью которого было смоделировано положение и движение Земли по отношению к Солнцу. С помощью теллурия удалось объяснить принцип движения нашей планеты вокруг Солнца, рассчитать продолжительность земного года.

Простейшая модель Солнечной системы представлена в школьных учебниках, где каждая из планет и другие небесные тела занимают определенное место. При этом следует учитывать, что орбиты всех объектов, вращающихся вокруг Солнца, расположены под разным углом к диаметральной плоскости Солнечной системы. Планеты Солнечной системы расположены на разном расстоянии от Солнца, совершают оборот с различной скоростью и по-разному обращаются вокруг собственной оси.

Карта — схема Солнечной системы – это рисунок, где все объекты расположены в одной плоскости. В данном случае такое изображение дает представление только о размерах небесных тел и расстояниях между ними. Благодаря такой трактовке стало возможным понять месторасположение нашей планеты в ряду других планет, оценить масштабы небесных тел и дать представление о тех огромных расстояниях, которые отделяют нас от наших небесных соседей.

Планеты и другие объекты Солнечной системы

Практически вся вселенная – это мириады звезд, среди которых встречаются большие и малые солнечные системы. Наличие у звезды своих планет-спутников — явление обыденное для космоса. Законы физики везде одинаковы и наша Солнечная система не является исключением.

Если задаваться вопросом, сколько планет в Солнечной системе было и сколько есть сегодня, ответить однозначно достаточно сложно. В настоящее время известно точное расположение 8 крупных планет. Помимо этого вокруг Солнца крутятся 5 малых карликовых планет. Существование девятой планеты на данный момент в научных кругах оспаривается.

Вся Солнечная система поделена на группы планет, которые располагаются в следующем порядке:

Планеты земной группы:

  • Меркурий;
  • Венера;
  • Марс.

Газовые планеты – гиганты:

  • Юпитер;
  • Сатурн;
  • Уран;
  • Нептун.

Все планеты, представленные в списке, отличаются строением, имеют различные астрофизические параметры. Какая планета больше или меньше других? Размеры планет Солнечной системы различны. Первые четыре объекта, схожих по своему строению с Землей, имеют твердую каменную поверхность, наделены атмосферой. Меркурий, Венера и Земля являются внутренними планетами. Марс замыкает эту группу. Следом за ним идут газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — плотные, шарообразные газовые образования.

Процесс жизни планет Солнечной системы не прекращается ни на секунду. Те планеты, которые сегодня мы видим на небосклоне – это то расположение небесных тел, которое имеет планетарная система нашей звезды на текущий момент. То состояние, которое было на заре формирования солнечной системы разительно отличается от того, что изучено сегодня.

Об астрофизических параметрах современных планет свидетельствует таблица, где указано также и расстояние планет Солнечной системы до Солнца.

Существующие планеты Солнечной системы имеют примерно одинаковый возраст, однако есть теории о том, что вначале планет было больше. Об этом свидетельствуют многочисленные древние мифы и легенды, описывающие присутствие других астрофизических объектов и катастрофы, приведшие к гибели планеты. Это подтверждает и структура нашей звездной системы, где наряду с планетами присутствуют объекты, являющиеся продуктами бурных космических катаклизмов.

Ярким примером такой деятельности является пояс астероидов, находящийся между орбитами Марса и Юпитера. Здесь сконцентрированы в огромном количестве объекты внеземного происхождения, в основном представленные астероидами и малыми планетами. Именно эти обломки неправильной формы в человеческой культуре считаются остатками протопланеты Фаэтон, погибшей в миллиарды лет назад в результате масштабного катаклизма.

На самом деле, в научных кругах бытует мнение, что пояс астероидов образовался в результате разрушения кометы. Астрономы обнаружили на крупном астероиде Фемида и на малых планетах Церера и Веста, являющиеся самыми крупными объектами пояса астероидов, присутствие воды. Найденный на поверхности астероидов лед может свидетельствовать о кометной природе образования этих космических тел.

Ранее, относящийся к числу больших планет Плутон, сегодня не считается полноценной планетой.

Плутон, который ранее был причислен к большим планетам Солнечной системы, сегодня переведен в размер карликовых небесных тел, вращающихся вокруг Солнца. Плутон вместе с Хаумеа и Макемаке, крупнейшими карликовыми планетами, находится в поясе Койпера.

Эти карликовые планеты Солнечной системы располагаются в поясе Койпера. Область между поясом Койпера и облаком Оорта является самой отдаленной от Солнца, однако и там космическое пространство не пустует. В 2005 году там обнаружили самое далекое небесное тело нашей Солнечной системы — карликовую планету Эриду. Процесс исследования самых отдаленных областей нашей Солнечной системы продолжается. Пояс Койпера и Облако Оорта, гипотетически являются пограничными областями нашей звездной системы, видимой границей. Это облако из газа находится на расстоянии одного светового года от Солнца и является районом, где рождаются кометы, странствующие спутники нашего светила.

Характеристика планет Солнечной системы

Земная группа планет представлена ближайшими к Солнцу планетами — Меркурием и Венерой. Эти два космических тела Солнечной системы, несмотря на схожесть в физическом строении с нашей планетой, являются враждебной для нас средой. Меркурий — самая маленькая планета нашей звездной системы, ближе всех расположена к Солнцу. Тепло нашей звезды буквально испепеляет поверхность планеты, практически уничтожия на ней атмосферу. Расстояние от поверхности планеты до Солнца составляет 57 910 000 км. По своим размерам, всего 5 тыс. км в диаметре, Меркурий уступает большинству крупных спутников, находящимся во власти Юпитера и Сатурна.

Спутник Сатурна Титан имеет диаметр свыше 5 тыс. км, спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр 5265 км. Оба спутника по своим размерам уступают только Марсу.

Самая первая планета несется вокруг нашей звезды с огромной скоростью, совершая полный оборот вокруг нашего светила за 88 земных дней. Заметить эту маленькую и шуструю планету на звездном небосводе практически невозможно из-за близкого присутствия солнечного диска. Среди планет земной группы именно на Меркурии наблюдаются самые крупные суточные перепады температур. Тогда как поверхность планеты, обращенная к Солнцу, раскаляется до 700 градусов по Цельсию, обратная сторона планеты погружена во вселенский холод с температурами до -200 градусов.

Главное отличие Меркурия от всех планет Солнечной системы – его внутреннее строение. У Меркурия самое крупное железоникелевое внутренне ядро, на которое приходится 83% массы всей планеты. Однако даже нехарактерное качество не позволило Меркурию иметь собственные естественные спутники.

Следом за Меркурием располагается самая ближайшая к нам планета – Венера. Расстояние от Земли до Венеры составляет 38 млн. км, и она очень схожа на нашу Землю. Планета обладает практически таким же диаметром и массой, немного уступая по этим параметрам нашей планете. Однако во всем остальном, наша соседка в корне отличается от нашего космического дома. Период оборота Венеры вокруг Солнца составляет 116 земных дней, а вокруг собственной оси планета вертится крайне медленно. Средняя температура поверхности вращающейся вокруг своей оси за 224 земных суток Венеры составляет 447 градусов Цельсия.

Как и ее предшественница, Венера лишена физических условий, способствующих существованию известных форм жизни. Планету окружает плотная атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа и азота. И Меркурий, и Венера — единственные из планет Солнечной системы, которые лишены естественных спутников.

Земля является последней из внутренних планет Солнечной системы, находясь от Солнца примерно на расстоянии в 150 млн. км. Наша планета делает один оборот вокруг Солнца за 365 дней. Вращается вокруг собственной оси за 23,94 часа. Земля является первым из небесных тел, расположенным на пути от Солнца к периферии, которое имеет естественный спутник.

Отступление: Астрофизические параметры нашей планеты хорошо изучены и известны. Земля является крупнейшей и самой плотной планетой из всех других внутренних планет Солнечной системы. Именно здесь сохранились естественные физические условия, при которых возможно существование воды. Наша планета обладает стабильным магнитным полем, удерживающим атмосферу. Земля является самой хорошо изученной планетой. Последующее изучение в основном имеет не только теоретический интерес, но и практический.

Замыкает парад планет земной группы Марс. Последующее изучение этой планеты имеет в основном не только теоретический интерес, но и практический, связанный с освоением человеком внеземных миров. Ученых-астрофизиков привлекает не только относительная близость этой планеты к Земле(в среднем 225 млн. км), но и отсутствие сложных климатических условий. Планета окружена атмосферой, правда пребывающей в крайне разреженном состоянии, располагает собственным магнитным полем и перепады температур на поверхности Марса не столь критические, как на Меркурии и на Венере.

Как и Земля, Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, естественная природа которых в последнее время подвергается сомнению. Марс является последней четвертой планетой с твердой поверхностью в Солнечной системе. Следом за поясом астероидов, который является своеобразной внутренней границей Солнечной системы, начинается царство газовых гигантов.

Самые крупные космические небесные тела нашей Солнечной системы

Вторая группа планет, входящих в состав системы нашей звезды имеет ярких и крупных представителей. Это самые крупные объекты нашей Солнечной системы, которые считаются внешними планетами. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун наиболее удалены от нашей звезды, громадны по земным меркам и их астрофизические параметры. Отличаются эти небесные тела своей массивностью и составом, который в основном имеет газовую природу.

Главные красавцы Солнечной системы — Юпитер и Сатурн. Общей массы этой пары гигантов вполне бы хватило, чтобы уместить в ней массу всех известных небесных тел Солнечной системы. Так Юпитер — самая большая планета Солнечной системы — весит 1876.64328 · 1024 кг, а масса Сатурна составляет 561.80376 · 1024 кг. Эти планеты имеют больше всего естественных спутников. Некоторые из них, Титан, Ганимед, Каллисто и Ио — самые крупные спутники Солнечной системы и по своим размерам сравнимы с планетами земной группы.

Самая большая планета Солнечной системы – Юпитер — имеет диаметр, составляющий 140 тыс. км. По многим параметрам Юпитер больше напоминает несостоявшуюся звезду – яркий пример существования малой Солнечной системы. Об это говорят размеры планеты и астрофизические параметры — Юпитер всего в 10 раз меньше нашей звезды,. Планета вращается вокруг собственной оси достаточно быстро – всего 10 земных часов. Поражает и количество спутников, которых на сегодняшний день выявлено 67 штук. Поведение Юпитера и его спутников очень похоже на модель Солнечной системы. Такое количество естественных спутников у одной планеты ставит новый вопрос, сколько было планет Солнечной системы на раннем этапе ее формирования. Предполагается, что Юпитер, обладая мощным магнитным полем, превратил некоторые планеты в свои естественные спутники. Некоторые из них — Титан, Ганимед, Каллисто и Ио — самые крупные спутники Солнечной системы и по своим размерам сравнимы с планетами земной группы.

Немногим уступает по своим размерам Юпитеру его меньший брат — газовый гигант Сатурн. Эта планета, как и Юпитер, состоит в основном из водорода и гелия – газов, являющихся основой нашей звезды. При своих размерах, диаметр планеты составляет 57 тыс. км, Сатурн также напоминает протозвезду, которая остановилась в своем развитии. Количество спутников у Сатурна немногим уступает количеству спутников Юпитера — 62 против 67. На спутнике Сатурна Титане, так же как и на Ио — спутнике Юпитера — имеется атмосфера.

Другими словами, самые крупные планеты Юпитер и Сатурн со своими системами естественных спутников сильно напоминают малые солнечные системы, со своим четко выраженным центром и системой движения небесных тел.

За двумя газовыми гигантами идут холодные и темные миры, планеты Уран и Нептун. Эти небесные тела находятся на удалении 2,8 млрд. км и 4,49 млрд. км. от Солнца соответственно. В силу огромной удаленности от нашей планеты, Уран и Нептун были открыты сравнительно недавно. В отличие от двух других газовых гигантов, на Уране и Нептуне присутствует в большом количестве замерзшие газы — водород, аммиак и метан. Эти две планеты еще называют ледяными гигантами. Уран меньше по размерам, чем Юпитер и Сатурн и занимает третье место в Солнечной системе. Планета представляет собой полюс холода нашей звездной системы. На поверхности Урана зафиксирована средняя температура -224 градусов Цельсия. От других небесных тел, вращающихся вокруг Солнца, Уран отличается сильным наклоном собственной оси. Планета словно катится, вращаясь вокруг нашей звезды.

Как и Сатурн, Уран окружает водородно-гелиевая атмосфера. Нептун в отличие от Урана, имеет другой состав. О присутствии в атмосфере метана говорит синий цвет спектра планеты.

Обе планеты медленно и величаво двигаются вокруг нашего светила. Уран оборачивается вокруг Солнца за 84 земных лет, а Нептун оббегает вокруг нашей звезды вдвое дольше — 164 земных года.

В заключение

Наша Солнечная система представляет собой огромный механизм, в котором каждая планета, все спутники Солнечной системы, астероиды и другие небесные тела двигаются по четко уставленному маршруту. Здесь действуют законы астрофизики, которые не меняются вот уже 4,5 млрд. лет. По внешним краям нашей Солнечной системы двигаются в поясе Койпера карликовые планеты. Частыми гостями нашей звездной системы являются кометы. Эти космические объекты с периодичностью 20-150 лет посещают внутренние области Солнечной системы, пролетая в зоне видимости от нашей планеты.

Если у вас возникли вопросы – оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Солнечная система представляет собой группу планет, вращающихся по определенным орбитам вокруг яркой звезды – Солнца. Это светило является главным источником тепла и света в Солнечной системе.

Считается, что наша система планет образовалась в результате взрыва одной или нескольких звезд и произошло это около 4,5 миллиардов лет назад. Вначале Солнечная система представляла собой скопление газа и частиц пыли, однако, со временем и под воздействием собственной массы, возникло Солнце и другие планеты.

Планеты Солнечной системы

В центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по своим орбитам двигаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

До 2006 г к этой группе планет относится и Плутон, он считался 9-й планетой от Солнца, однако, из-за его значительной отдаленности от Солнца и небольших размеров, он был исключен из этого списка и назван планетой-карликом. Вернее, это одна из нескольких планет-карликов в поясе Койпера.

Все указанные выше планеты принято делить на две большие группы: земная группа и газовые гиганты.

В земную группу относят такие планеты, как: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Они отличаются небольшими размерами и каменистой поверхностью, а кроме того, расположены ближе остальных к Солнцу.

К газовым гигантам относят: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Для них характерны большие размеры и наличие колец, представляющих собой ледяную пыль и скалистые куски. Состоят эти планеты в основном из газа.

Меркурий

Эта планета является одной из самых маленьких в Солнечной системе, ее диаметр составляет 4 879 км. Кроме того, она ближе всех расположена к Солнцу. Такое соседство предопределило существенную разницу температур. Средняя температура на Меркурии в дневное время составляет +350 градусов Цельсия, а в ночное время – -170 градусов.

  1. Меркурий первая планета от Солнца.
  2. На Меркурии нет времен года. Наклон оси планеты практически перпендикулярен к плоскости орбиты планеты вокруг Солнца.
  3. Температура на поверхности Меркурия не самая высока, хоть и расположена планета ближе всего к Солнцу. Первое место он уступил Венере.
  4. Первый исследовательский аппарат посетивший Меркурий был Mariner 10. Он провел ряд демонстрационных пролетов в 1974 году.
  5. День на Меркурии длится 59 земных суток, а год составляет всего 88 суток.
  6. На Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температуры, которые достигают 610 °С. Днем температура может достигать 430 °С, а ночью -180 °С.
  7. Сила тяжести на поверхности планеты составляет всего 38% от Земной. Это означает, что на Меркурии Вы смогли бы подпрыгнуть в три раза выше, и легче было бы поднять тяжелые объекты.
  8. Первые наблюдения за Меркурием в телескоп осуществил Галилео Галилей в начале 17 века.
  9. У Меркурия нет естественных спутников.
  10. Первая официальная карта поверхности Меркурия была опубликована только в 2009 году, благодаря данным полученным с космических аппаратов Mariner 10 и Messenger.

Венера

Эта планета вторая от Солнца. По своим размерам она близка к диаметру Земли, диаметр составляет 12 104 км. По всем остальным показателям Венера существенно отличается от нашей планеты. Сутки здесь длятся 243 земных дня, а год – 255 дней. Атмосфера Венеры на 95% состоит из углекислого газа, который создает на ее поверхности парниковый эффект. Это приводит к тому, что средняя температура на планете составляет 475 градусов Цельсия. Атмосфера также включает в себя 5% азота и 0,1% кислорода.

  1. Венера является второй планетой от Солнца в Солнечной системе.
  2. Венера является самой горячей планетой в Солнечной системе, хоть и является второй планетой от Солнца. Температура поверхности может достигать 475 °С .
  3. Первый космический аппарат, отправленный на исследование Венеры, был отправлен с Земли 12 февраля 1961 года и носил название «Венера-1».
  4. Венера является одной из двух планет, направление вращение которой вокруг своей оси отличается от большинства планет в Солнечной системе.
  5. Орбита вращения планеты вокруг Солнца очень близка к круговой.
  6. Дневная и ночная температура поверхности Венеры практически не отличается из-за большой тепловой инерции атмосферы.
  7. Один оборот вокруг Солнца Венера делает за 225 земных суток, а один оборот вокруг своей оси за 243 земных суток, то есть один день на Венере длится больше чем один год.
  8. Первые наблюдения за Венерой в телескоп осуществил Галилео Галилей в начале 17 века.
  9. У Венеры нет естественных спутников.
  10. Венера является третьим по яркости объектом на небосводе, после Солнца и Луны.

Земля

Наша планета находится на расстоянии 150 млн км от Солнца и это позволяет создавать на ее поверхности температуру, пригодную для существования воды в жидком виде, а, значит, для появления жизни.

Ее поверхность на 70% покрыта водой, и она является единственной из планет, на которой есть такое количество жидкости. Считается, что много тысяч лет назад содержащийся в атмосфере пар создал на поверхности Земли температуру, необходимую для образования воды в жидкой форме, а солнечная радиация способствовала фотосинтезу и рождению жизни на планете.

  1. Земля в Солнечной системе является третьей планетой от Солнц а;
  2. Вокруг нашей планеты вращается один естественный спутник – Луна;
  3. Земля является единственной планетой, носящей название не в честь божественного существа;
  4. Плотность Земли является самой большой из всех планет в Солнечной системе;
  5. Скорость вращения Земли постепенно замедляется;
  6. Среднее расстояние от Земли до Солнца равно 1 астрономической единице (условная мера длинны в астрономии), что равняется примерно 150 млн км.;
  7. Земля обладает магнитным полем достаточной силы для защиты живых организмов на ее поверхности от губительного солнечного излучения;
  8. Первый искусственный спутник Земли под названием ПС-1 (Простейший спутник – 1) был запущен с космодрома Байконур на РН «Спутник» 4 октября 1957 года;
  9. На орбите вокруг Земли, по сравнению с другими планетами, находится самое большое количество космических аппаратов;
  10. Земля является самой большой планетой земной группы в Солнечной системе;

Марс

Эта планета является четвертой по счету от Солнца и удалена от него на расстояние в 1,5 раза большего, чем Земля. Диаметр Марса меньше земного и составляет 6 779 км. Средняя температура воздуха на планете колеблется от -155 градусов, до +20 градусов в области экватора. Магнитное поле на Марсе значительно слабее, чем у Земли, а атмосфера довольно разряжена, что позволяет беспрепятственно солнечной радиации воздействовать на поверхность. В связи с этим, если на Марсе и есть жизнь, то не на поверхности.

При обследовании с помощью марсоходов было установлено, что на Марсе много гор, а также высохшие русла рек и ледники. Поверхность планеты покрыта песком красного цвета. Это цвет Марсу придает оксид железа.

  1. Марс расположен на четвертой орбите от Солнца;
  2. На Красной планете находиться самый высокий вулкан в Солнечной системе;
  3. Из 40 исследовательских миссий отправленных на Марс, только 18 оказались успешными;
  4. На Марсе происходят самые большие пылевые бури в Солнечной системе;
  5. Через 30-50 млн лет, вокруг Марса будет расположена система колец, как у Сатурна;
  6. Обломки Марса были найдены на Земле;
  7. Солнце с поверхности Марса выглядит в два раза меньше чем с поверхности Земли;
  8. Марс является единственной планетой в Солнечной системе, которая имеет полярные льды;
  9. Вкруг Марса вращается два естественных спутника -Деймос и Фобос;
  10. Марс не имеет магнитного поля;

Юпитер

Эта планета является самой большой в Солнечной системе и имеет диаметр 139 822 км, что в 19 раз больше земного. Сутки на Юпитере длятся 10 часов, а год равен приблизительно 12 земным годам. Юпитер в основном состоит из ксенона, аргона и криптона. Если бы он был в 60 раз больше, то мог бы стать звездой благодаря спонтанной термоядерной реакции.

Средняя температура на планете составляет -150 градусов Цельсия. Атмосфера состоит из водорода и гелия. Кислорода и воды на его поверхности нет. Есть предположение, что в атмосфере Юпитера есть лед.

  1. Юпитер расположен на пятой орбите от Солнца;
  2. На земном небосклоне, Юпитер является четвертым по яркости объектом, после Солнца, Луны и Венеры;
  3. На Юпитере самый короткий день из всех планет Солнечной системы;
  4. В атмосфере Юпитера, бушует один из самых длительных и мощных штормов в Солнечной системе, более известный как Большое Красное Пятно;
  5. Луна Юпитера – Ганимед, является самой большой луной в Солнечной системе;
  6. Вокруг Юпитера расположена тонкая система колец;
  7. Юпитер посетило 8 научно – исследовательских аппаратов;
  8. Юпитер имеет сильное магнитное поле;
  9. Если бы Юпитер был в 80 раз массивнее, он стал бы звездой;
  10. Вокруг Юпитера вращается 67 естественных спутника. Это самый большой показатель в Солнечной системе;

Сатурн

Эта планета вторая по размерам в Солнечной системе. Ее диаметр составляет 116 464 км. Она наиболее схожа по своему составу с Солнцем. Год на этой планете длится довольно долго, почти 30 земных лет, а сутки – 10,5 часов. Средняя температура на поверхности составляет -180 градусов.

Его атмосфера состоит в основном из водорода и небольшого количества гелия. В ее верхних слоях часто возникают грозы и полярные сияния.

  1. Сатурн является шестой планетой от Солнца;
  2. В атмосфере Сатурна дуют самые сильные ветра в Солнечной системе;
  3. Сатурн является одной из самых наименее плотных планет в Солнечной системе;
  4. Вокруг планеты расположена самая большая система колец в Солнечной системе;
  5. Одни сутки на планете длятся практически один земной год и равны 378 земным суткам;
  6. Сатурн посетило 4 научно-исследовательских космических аппарата;
  7. Сатурн вместе с Юпитером составляют примерно 92% всей планетарной массы Солнечной системы;
  8. Один год на планете длится 29,5 земных лет;
  9. Вокруг планеты вращается 62 известных естественных спутника;
  10. В настоящее время, изучением Сатурна и его колец занимается автоматическая межпланетная станция Cassini;

Уран

Uranus, computer artwork.

Уран является третьей по размеру планетой в солнечной системе и седьмой по счету от Солнца. Он имеет диаметр 50 724 км. Его также называют «ледяной планетой», так как температура на его поверхности составляет -224 градусов. Сутки на Уране длятся 17 часов, а год – 84 земных года. При этом лето длится столько же, сколько и зима – 42 года. Такое природное явление связано с тем, что ось той планеты расположена под углом в 90 градусов к орбите и получается, что Уран как бы «лежит на боку».

  1. Уран расположен на седьмой орбите от Солнца;
  2. Первым кто узнал о существовании Урана стал Уильям Гершель в 1781 году;
  3. Уран посетил только один космический аппарат – Voyager 2 в 1982 году;
  4. Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе;
  5. Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты практически под прямым углом – то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой»;
  6. Луны Урана носят названия взятые из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, а не греческой или римской мифологии;
  7. Сутки на Уране длятся около 17 земных часов;
  8. Вокруг Урана расположено 13 известных колец;
  9. Один год на Уране длится 84 земных года;
  10. Вокруг Урана вращается 27 известных естественных спутника;

Нептун

Нептун — восьмая планета от Солнца. По своему составу и размерам он схож со своим соседом Ураном. Диаметр этой планеты составляет 49 244 км. Сутки на Нептуне длятся 16 часов, а год равен 164 земным годам. Нептун относится к ледяным гигантам и долгое время считалось, что на его ледяной поверхности не происходит никаких погодных явлений. Однако, недавно было установлено, что на Нептуне бушую вихри и скорость ветра самая высокая из планет солнечной системе. Она достигает 700 км/час.

Нептун имеет 14 спутников, самым известным из которых является Тритон. Известно, что он обладает собственной атмосферой.

Нептун также имеет кольца. У этой планеты их 6.

  1. Нептун является самой удаленной планетой в Солнечной системе и занимает восьмую орбиту от Солнца;
  2. Первыми о существовании Нептуна узнали математики;
  3. Вокруг Нептуна кружиться 14 спутников;
  4. Орбита Непутна удалена от Солнца в среднем на 30 а.е.;
  5. Один день на Нептуне длится 16 земных часов;
  6. Нептун посетил только один космический аппарат – Voyager 2;
  7. Вокруг Нептуна существует система колец;
  8. Нептун имеет вторую по величине силу тяжести после Юпитера;
  9. Один год на Нептуне длится 164 земных года;
  10. Атмосфера на Нептуне чрезвычайно активна;

  1. Юпитер считается самой большой планетой Солнечной системы.
  2. В Солнечной системе имеется 5 планет-карликов, одну из которых переквалифицировали в Плутон.
  3. Очень мало в Солнечной системе астероидов.
  4. Венера является самой горячей планетой Солнечной системы.
  5. Около 99% места(по объему) занимает Солнце в Солнечной системе.
  6. Одним из самый красивых и оригинальных мест Солнечной системы считается спутник Сатурна. Там можно заметить огромную концентрацию этана и жидкого метана.
  7. У нашей Солнечной системы есть хвост, напоминающий четырехлистный клевер.
  8. Солнце следует непрерывному 11-летнему циклу.
  9. В Солнечной системе насчитывается 8 планет.
  10. Полностью сформирована Солнечная система благодаря большому газопылевому облаку.
  11. Ко всем планетам Солнечной системы долетали космические аппараты.
  12. Венера является единственной планетой Солнечной системы, которая вращается против часовой стрелки вокруг своей оси.
  13. У Урана насчитывается 27 спутников.
  14. Самая большая гора – на Марсе.
  15. Огромная масса объектов Солнечной системы пришлась на Солнце.
  16. Солнечная система находится в составе галактики Млечный путь.
  17. Солнце – центральный объект солнечной системы.
  18. Часто Солнечную систему разделяют на регионы.
  19. Солнце является ключевым компонентом Солнечной системы.
  20. Примерно 4,5 миллиарда лет была образована Солнечная система.
  21. Самой далекой планетой Солнечной системы является Плутон.
  22. Две области в Солнечной системе заполнены малыми телами.
  23. Солнечная система построена вопреки всем законам Вселенной.
  24. Если сравнивать Солнечную систему и космос, то она в нем просто песчинка.
  25. За последние несколько столетий Солнечная система утратила 2 планеты: Вулкан и Плутон.
  26. Исследователи уверяют, что Солнечную систему создавали искусственным путем.
  27. Единственным спутником Солнечной системы, у которого плотная атмосфера и поверхность которого не удастся увидеть из-за облачного покрова – Титан.
  28. Область Солнечной системы, которая находится за орбитой Нептуна называется поясом Койпера.
  29. Облаком Оорта называется область Солнечной системы, которая служит источником кометы и длинного периода обращения.
  30. Каждый объект Солнечной системы держится там из-за силы притяжения.
  31. Ведущая теория Солнечной системы предполагает появление планет и спутников из огромного облака.
  32. Солнечная система считается самой тайной частицей Вселенной.
  33. В Солнечной системе есть огромный пояс астероидов.
  34. На Марсе можно видеть извержение самого большого вулкана Солнечной системы, который назван Олимп.
  35. Окраиной Солнечной системы считается Плутон.
  36. На Юпитере есть большой океан жидкой воды.
  37. Луна – крупнейший спутник Солнечной системы.
  38. Самым большим астероидом Солнечной систмы считается Паллада.
  39. Самая яркая планета Солнечной системы – Венера.
  40. В основном Солнечная система состоит из водорода.
  41. Земля является равноправным членом Солнечной системы.
  42. Солнце нагревается медленно.
  43. Как ни странно самые огромные запасы воды в Солнечной системе есть в солнце.
  44. Плоскость экватора каждой планеты Солнечной системы расходится с плоскостью орбиты.
  45. Спутник Марса с названием Фобос является аномалией Солнечной системы.
  46. Солненчая система может поражать собственным многообразием и масштабом.
  47. Планеты Солнечной системы подвергаются влиянию Солнца.
  48. Пристанищем спутников и газовых гигантов считается внешняя оболочка Солнечной системы.
  49. Огромное количество планетарных спутников Солнечной системы мертвы.
  50. Крупнейшим астероидом, диаметр которого 950 км, называется Церера.

Наша Солнечная система состоит из Солнца, вращающихся вокруг него планет и более маленьких небесных тел. Все эти загадочны и удивительны, потому что они до сих пор не до конца изучены. Ниже будут указаны размеры планет Солнечной системы по возрастанию, и коротко рассказано о самих планетах.

Существует всем известный список планет, в котором они перечислены в порядке их удаления от Солнца:

На последнем месте раньше находился Плутон, но в 2006 г. он потерял статус планеты, так как дальше него были найдены более крупные небесные тела. Перечисленные планеты подразделяются на каменные (внутренние) и планеты-гиганты.

Краткие сведения о каменных планетах

К внутренним (каменным) планетам относят те тела, которые располагаются внутри астероидного пояса, отделяющего Марс и Юпитер. Своё название «каменные» они получили потому, что состоят из различных твёрдых пород, минералов и металлов. Их объединяет малое количество или вовсе отсутствие спутников и колец (как у Сатурна). На поверхности каменных планет имеются вулканы, впадины и кратеры, образовавшиеся в результате падения других космических тел.

Но если сравнивать их размеры и располагать по возрастанию, то список будет выглядеть так:

Краткие сведения о планетах-гигантах

Планеты-гиганты находятся за астероидным поясом и поэтому их ещё называют внешними. Состоят они из очень лёгких газов – водорода и гелия. К ним относятся:

Но если составлять список по размерам планет в Солнечной системе по возрастанию, то порядок меняется:

Небольшая информация о планетах

В современном научном понимании под планетой подразумевается небесное тело, которое вращается вокруг Солнца и обладает достаточной массой для собственной гравитации. Таким образом, в нашей системе 8 планет, и, что немаловажно, эти тела не похожи друг на друга: у каждого есть свои уникальные отличия, как во внешнем виде, так и в самих составляющих планеты.

– это самая близкая к Солнцу планета и самая маленькая среди остальных. Она весит в 20 раз меньше Земли! Но, несмотря на это, у неё достаточно большая плотность, что позволяет сделать вывод о том, что в её недрах находится много металлов. Из-за сильной близости к Солнцу, Меркурий подвержен резким температурным перепадам: ночью – сильный холод, днём температура резко повышается.

– это следующая близкая к Солнцу планета, во многом схожая с Землёй. Она обладает более мощной атмосферой, чем Земля, и считается очень жаркой планетой (температура на ней выше 500 С).

– это уникальная планета за счёт своей гидросферы, а наличие на ней жизни привело к появлению в её атмосфере кислорода. Большая часть поверхности покрыта водой, а остальная часть занята материками. Уникальной особенностью являются и тектонические плиты, которые двигаются, хотя и очень медленно, что приводит к изменению ландшафта. У Земли есть один спутник – Луна.

– ещё известен под именем «Красной планеты». Свой огненно-красный цвет получает из-за большого количества оксидов железа. Марс обладает очень разрежённой атмосферой и гораздо меньшим атмосферным давлением, в сравнении с земным. Спутников у Марса два – Деймос и Фобос.

– это настоящий гигант среди планет Солнечной системы. Его вес больше в 2,5 раза веса всех вместе взятых планет. Поверхность планеты состоит из гелия и водорода и во многом схожа с солнечной. Поэтому, неудивительно, что на этой планете отсутствует жизнь – нет воды и твёрдой поверхности. Зато у Юпитера имеется большое число спутников: на данный момент известно 67.

– эта планета знаменита наличием колец, состоящих изо льда и пыли, вращающихся вокруг планеты. Своей атмосферой он напоминает юпитерианскую, а по размерам немного меньше этой гигантской планеты. По количеству спутников Сатурн тоже немного отстаёт – их у него известно 62. Самый большой спутник – Титан, имеет большие размеры, чем Меркурий.

– самая лёгкая планета среди внешних. Его атмосфера – самая холодная во всей системе (минус 224 градуса), имеется магнитосфера и 27 спутников. Уран состоит из водорода и гелия, также отмечено присутствие аммиачного льда и метана. Из-за того, что Уран имеет большую наклонность оси, создаётся впечатление, что планета катится, а не вращается.

– несмотря на меньшие размеры, чем у , он тяжелее его и превосходит массу Земли. Это единственная планета, которая была найдена путём математических вычислений, а не благодаря астрономическим наблюдениям. На этой планете были зафиксированы самые сильные ветра в Солнечной системе. У Нептуна 14 спутников, один из которых – Тритон – единственный вращающийся в обратную сторону.

Представить все масштабы Солнечной системы в пределах изученных планет очень сложно. Людям кажется, что Земля – это огромная планета, и, в сравнении с другими небесными телами, так и есть. Но если рядом с ней поставить планеты-гиганты, то Земля уже принимает крошечные размеры. Конечно, рядом с Солнцем все небесные тела кажутся маленькими, поэтому представить все планеты в их полном масштабе – трудная задача.

Самой известной классификацией планет считается их удалённость от Солнца. Но также правильным будет перечисление, учитывающее размеры планет Солнечной системы по возрастанию. Список будет представлен следующим образом:

Как видно, порядок не сильно изменился: на первых строчках внутренние планеты, и первое место занимает Меркурий, а на остальных позициях – внешние планеты. На самом деле, совсем не важно, в каком порядке располагаются планеты, от этого они не станут менее загадочными и красивыми.

Как производится ядерное топливо

Буквально на прошлой неделе стало известно, что на Белорусскую АЭС прибыл состав с ядерным топливом для первого энергоблока. Примерные сроки завоза назывались и раньше, а вот точная дата держалась в секрете по понятным причинам. «Атомка» вот-вот должна заработать, но вопросов о ее работе у белорусов все еще крайне много. Мы постарались ответить хотя бы на маленькую их часть и обратились к экспертам, задав им максимально наивные, простые и глупые вопросы о сложных процессах, которые так или иначе касаются каждого из нас.

Как производится ядерное топливо? Как оно выглядит? Похоже на то, с чем работает Гомер Симпсон?
Слово «топливо» рождает ассоциации с природными ресурсами (чаще всего — углеводородами), которые сжигают для получения энергии. Однако ядерное топливо (так называемые тепловыделяющие сборки), в отличие от нефти, газа или угля, — это сложная высокотехнологичная продукция, которая по всем международным классификаторам относится к товарам энергетического машиностроения.

Длинная производственная цепочка создания ядерного топлива начинается с добычи урана. Его добывают несколькими способами: методом подземного выщелачивания либо в шахтах или открытых карьерах.
Урановую руду перемалывают и растворяют для появления концентрированной соли урана, которую затем высушивают до сухого концентрата. Полученные оксиды урана смешивают с фтором, превращая в гексафторид урана, который легко может принимать газообразную форму. Это понадобится на следующей стадии — при обогащении. Таким образом, уран несколько раз меняет свое состояние, переходя из твердого вещества в жидкое и газообразное.

На обогатительных заводах гексафторид урана в газообразном состоянии закачивают в центрифуги, в которых за счет высокой скорости вращения создается центробежная сила, превышающая силу тяготения Земли в сотни тысяч раз. Газовая центрифуга вращается со скоростью более 1,5 тыс. оборотов в секунду. В процессе обогащения тяжелые атомы урана-238 отделяются от более легких атомов урана-235 и концентрация урана-235 увеличивается. Для топлива энергетических реакторов уран обогащают по изотопу уран-235 на уровне до 5%.

Для производства ядерного топлива обогащенный уран вновь переводят из газообразного в твердое состояние. Порошкообразный обогащенный диоксид урана смешивают с пластификатором и кладут под пресс.

На выходе получаются спрессованные таблетки, которые затем проходят процесс спекания при температуре около 1800 градусов в течение 18—20 часов.

Полученная в процессе спекания топливная таблетка весит всего четыре с половиной грамма, но в ней скрыта огромная энергия. По энерговыделению она эквивалентна 640 кг дров, 400 кг каменного угля, 360 куб. м газа, 350 кг нефти.

Далее готовые таблетки помещаются в специальные металлические трубки — оболочки твэлов. Тепловыделяющий элемент (твэл) — это основа конструкции ядерного топлива. Он представляет собой герметично заваренную металлическую трубку из циркониевого сплава, которая снаряжается топливными таблетками (в топливе реактора ВВЭР-1200 — приблизительно 350 шт.). Твэлы собирают в топливные кассеты — тепловыделяющие сборки (ТВС). В одной ТВС для реактора ВВЭР-1200 — 312 твэлов, активная зона реактора состоит из 163 ТВС.

Все процессы полностью автоматизированы, проходят под постоянным контролем компьютеров, и любая случайность или влияние человеческого фактора минимизированы.

Так как же выглядит ядерное топливо? Это сложная металлическая конструкция более четырех метров в длину и массой порядка 800 кг.

Производителем топлива для Белорусской АЭС является Топливная компания «Росатома» «ТВЭЛ». Ядерное топливо для начальной загрузки первого энергоблока было изготовлено на Новосибирском заводе химконцентратов, одном из двух фабрикационных предприятий Топливного дивизиона «Росатома».

Как его везли в Беларусь? На поезде, самолете, машине? Все это делалось под большим секретом?
Ядерное топливо можно перевозить в специальных транспортных упаковочных контейнерах повышенной прочности железнодорожным, воздушным и морским транспортом. Для поставки из России в Беларусь оптимальный вариант — железнодорожный.

Конфиденциальной информацией являются сами маршруты транспортировки ядерного топлива.
За многие десятилетия существования атомной энергетики мировая атомная промышленность давно выработала очень строгие нормы безопасности по транспортировке различных ядерных материалов. При этом перевозка свежего необлученного ядерного топлива не представляет радиационной опасности.

Как происходит процесс загрузки? Сотрудники делают это вручную или используют специальных роботов?

Перед загрузкой топлива на атомной станции проходит обязательная проверка готовности персонала и оборудования, разрабатывается штатная программа и только после этого дается добро на загрузку. Топливные кассеты загружаются в реактор с помощью специальной перегрузочной машины.

Что было бы, если бы защитная оболочка топлива раскололась, а порошок высыпался на землю?
В топливной кассете тепловыделяющие элементы (твэлы, то есть циркониевые трубки с урановыми таблетками внутри) соединены в жесткой конструкции с помощью решеток, металлического каркаса и других элементов. Такая конструкция сохраняет целостность даже после эксплуатации в активной зоне реактора при высоких температурах на протяжении 4—5 лет. Кроме того, внутри оболочки нет порошка, а есть спеченные топливные таблетки.

Загрузили топливо в реактор, а дальше что? Что с ним происходит в реакторе и как оно «отапливает» реактор?
В активной зоне происходит управляемая цепная ядерная реакция (то есть деление ядер урана внутри оболочек твэлов). Персонал АЭС может запускать и останавливать ядерную реакцию с помощью системы управления и защиты. Ядерная реакция сопровождается выделением огромного количества тепловой энергии, это тепло передается оболочкам твэлов, а от них — воде в ядерном реакторе. Вода первого контура реактора отдает тепло воде второго контура, и с точки зрения энергетики дело сделано: если вы можете нагреть воду и превратить ее в водяной пар под давлением, то он будет вращать паровую турбину, а электрогенератор — превращать энергию этого вращения в электричество.

Грубо говоря, если на ТЭС с паровыми турбинами, чтобы нагреть воду, приходится сжигать уголь, мазут или газ, то на АЭС вода нагревается от энергии деления атомного ядра.

Сколько работает топливо после загрузки? Его работу как-то контролируют в реакторе?

В зависимости от топливного цикла, который у каждой АЭС индивидуален, каждая тепловыделяющая сборка может эксплуатироваться порядка 4—5 лет, в некоторых случаях — еще дольше. Когда на станции проводится регулярный планово-предупредительный ремонт, часть отработавшего топлива извлекают и подгружают свежее топливо. В зависимости от цикла облучения каждая ТВС меняет свою позицию в активной зоне. Состояние топлива регулярно контролируется и анализируется.

После того как топливо отработает свой срок, как его извлекают?

Отработавшее ядерное топливо извлекается с помощью перегрузочной машины и первоначально направляется в так называемый бассейн выдержки. После нескольких лет хранения его энерговыделение существенно падает, и становится возможным его вывоз с площадки АЭС.

В мультиках отработавшее ядерное топливо имеет ядовито-зеленый цвет и хранится в бочках с предупреждающим знаком. А как на самом деле оно выглядит?
Внешне отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) — это та же тепловыделяющая сборка. Но сама кассета уже облученная, а ее топливная композиция — частично «выгоревшая». Облученные ТВС могут безопасно храниться на специальных площадках в особых контейнерах либо направляться на переработку на специализированные заводы — зависит от стратегии обращения с ОЯТ.

Можно использовать отработанное топливо или это уже просто опасный мусор?

Разумеется, можно. В разных странах существуют различные стратегии безопасного хранения или переработки ОЯТ. Рециклирование отработавшего ядерного топлива — это динамично развивающееся направление атомной науки.

Существуют заводы по переработке ОЯТ, при этом «невыгоревший» уран и плутоний, образовавшийся внутри твэлов после облучения, можно извлекать и повторно использовать для производства уран-плутониевого топлива. Причем как для классических реакторов на тепловых нейтронах (РЕМИКС-топливо; сейчас оно проходит опытную эксплуатацию на Балаковской АЭС в России), так и для инновационных реакторов на быстрых нейтронах (МОКС-топливо и СНУП-топливо используются на Белоярской АЭС).

Что такое уран планета. Описание планеты уран

Уран расположен на расстоянии около 2,88 млрд. км или 19,2 астрономических единиц (а. е.) от Солнца. Поскольку планета следует по эллиптической орбите вокруг Солнца, то приведенные выше цифры представляют собой среднее расстояние между планетой и Солнцем. В ближайшей точке к Солнцу, также известной как положение перигелия, Уран расположен в 2,75 млрд. км или 18,4 а. е. от Солнца. В положении афелия или в самой отдаленной точке, Уран отдаляется от Солнца на 3 млрд. км или 20,1 а. е.

Какое расстояние между Ураном и Землей?

Расстояние от Урана до Земли постоянно меняется в зависимости от движений обеих планет по своим орбитам. Ближайшее расстояние между двумя планетами составляет 2,57 млрд. км, а самое отдаленное – 3,15 млрд. км.

Кто открыл Уран?

Сэр Уильям Гершель, астроном из Британии, вел наблюдения Урана 13 марта 1781 года. Он оставил заметки об увиденном в саду своего дома в Сомерсете, Англия, и сообщил об открытии 26 апреля 1781 года, но он ошибочно принял планету за комету.

Как Уран получил свое название?

Свое название, планета получила непосредственно от имени божества неба из греческой мифологии – Урана.

Какая у Урана плотность?

Плотность Урана равна 1,27 г на см³, что является вторым наименьшим показателем плотности среди планет в Солнечной системе.

Какой диаметр Урана?

Диаметр Урана равен 51 118 км, что превосходит диаметр нашей планеты более чем в 4 раза.

Сколько Земель может вместить в себя Уран?

Общий объем Урана составляет 6,833×1013 км3 и, следовательно, он способен вместить в себя 63 наших Земли!

Из чего состоит Уран?

Уран является второй из самых неплотных плотных планет Солнечной системы после Сатурна. Этот факт дает представление о его составе. Планета представляет собой совокупность замерзшего метана, аммиака и воды. Точная масса льдов Урана не известна и, предположительно, равна от 9,3 до 13,5 масс Земли. Водород и гелий приходятся на остальную часть массы планеты. Уран состоит из трех основных слоев: внутреннего – скалистое ядро, среднего – мантия изо льда и внешнего газообразного слоя, который включает водород и гелий.

Сколько колец у Урана?

Уран окружают 13 известных колец, варьирующихся в радиусе от примерно 38 000 км до примерно 98 000 км. Они образованы, как правило, из относительно больших тел диаметром 0,2-20 м.

Атмосфера Урана

Уран обладает уникальной атмосферой, состоящей из трех слоев: тропосферы, стратосферы и термосферы. Атмосфера планеты считается холоднейшей в Солнечной системе и может охлаждаться до температуры -224º С. Нижние слои атмосферы богаты летучими веществами, такими как метан, вода и аммиак. Верхняя атмосфера в основном включает водород и гелий.

Сколько спутников у Урана?

Уран имеет 27 естественных спутников. Однако луны Урана являются самыми маленькими среди лун других . Крупнейший спутник Урана, Титания, имеет радиус 788,9 км, что делает его восьмым по величине спутником в Солнечной системе. Спутники, как правило, состоят из горной породы и льда в соотношении около 1:1.

Какая температура Урана?

Уран – это одна из . Температура возле облачных вершин планеты может опускаться до -216º С. Самая низкая температура, зафиксированная в тропопаузе Урана, составляет -224º С.

Может ли Уран поддерживать жизнь?

Довольно трудно ответить на вопрос, сможет ли Уран поддерживать жизнь, так как на планете есть условия, которые одновременно способствуют, а также препятствуют выживанию живых организмов. На Уране в изобилии имеется метан, который является ключевой биосигнатурой. Существует вероятность того, что жидкий океан, состоящий из воды, присутствует вблизи ядра планеты. Хотя, плохая новость заключается в том, что в сердце планеты огромное давление, которое не способно выдержать какая-либо известная нам форма жизни. Кроме того, Уран имеет холоднейшую в Солнечной системе атмосферу. Таким образом, никакая земная жизнь не может выжить в таких экстремальных условиях, но может быть использована специально адаптированная внеземная жизнь.

Сколько длится один день на Уране?

День на Уране короче, чем на Земле, и длится 17 часов, 14 минут и 24 секунды.

Какая продолжительность года на Уране?

Урану требуется 84 земных года, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца.

Уран – это внутренняя или внешняя планета?

Уран – внешняя планета Солнечной системы, что определяется его удаленностью от Солнца.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Планета Уран, интересные факты о существовании которой были открыты впервые в 1781 г. английским учёным У. Гершелем, изучается и сегодня. Астроном несколько дней держал под наблюдением светящееся тело, которого раньше не замечали на звёздном небосводе. В ходе расчётов и рассуждений, наконец, он пришёл к выводу: неопознанный объект – это новая планета. Сообщество астрономов предложило Гершелю назвать планету своим именем. Но тот скромно отказался и предложил назвать своё детище в честь короля Англии Георга ІІІ – планета Георга. Эта идея не была принята обществом, и назвали Ураном.

Примечательно то, что до официального открытия учёные многократно отмечали место нахождения этой планеты в галактике. Но принимали её то за звезду, то за комету, а то и вовсе зарегистрировали как звезду в созвездии Тельца.

Зелёная звезда во Вселенной

Уран – единственная планета, названная именем древнегреческого бога, олицетворяющего небеса (обычно использовалась римская мифология). Находится Уран на 7 месте в Солнечной системе с отдалённостью от светила на 2,9 млрд. км. Содержит большое количество метана в облаках, который придаёт планете красивый сине-зелёный цвет.

В кромешной темноте вместе с Ураном витают 27 спутников. Все они были названы именами героев произведений У. Шекспира и А. Поупа. Среди всех спутников выделяют два самых больших:

  • Оберон . Окружность спутника в диаметре составляет 1520 км. Находится на расстоянии около 582,6 тыс. км от Урана. Один виток вокруг своей планеты проходит за 13 дней, всегда повёрнут к ней одним боком. Температура ледяного великана не превышает отметки – 200˚С.
  • Титания . Диаметр этого спутника равен 1580 км. От Урана его отделяют 436 тыс.км. Вокруг своей планеты оборачивается за 9 дней. Титания также холодна, как и Оберон, и имеет температуру – 200 ̊С.
  • Самое невероятное тело, которое вращается на орбите Урана, – Миранда . При диаметре 400 км имеет горы высотой до 5 км в высоту и такой же глубины ущелья. В районе южного полюса спутника расположена уникальная впадина в 15 км.

Уран является третьей по величине планетой. Исследования её характеристик проводятся с помощью космического аппарата «Вояджер – 2». Изучение параметров позволяет открывать интересные факты о планете Урани узнавать много нового об этом небесном теле:

Отдельного внимания заслуживает кольцевая система планеты. Она имеет сложную структуру, состоящую из совокупности внутренней и внешней группы колец. Всего у Урана их насчитывается 13 штук. Особой яркостью они не отличаются и имеют достаточно мрачный вид. Считается что кольца – это останки бывшего спутника Урана. После разрушения при столкновении с планетой частицы мусора и пыли остались на орбите, принимая вид окружностей. Учитывая возраст колец, можно предположить, что катастрофа произошла относительно недавно.

Исследование физических и химических характеристик, колец и спутников Урана является длительным процессом. Астрономам удалось накопить небольшой объем информации о космическом теле. Не смотря на то, что планета Уран плохо изучена, собранные о ней, позволяют открыть новое в строении Солнечной системы.

Седьмую планету солнечной системы – Уран – открыли лишь в 1781 году и назвали в честь древнегреческого бога, который был отцом Кроноса. Эту планету классифицируют, как одну из газообразных планет-гигантов, наряду с Юпитером, Сатурном и Нептуном.
Ульям Гершель, открывший Уран, сначала принял его за комету. Он наблюдал за созвездием Тельца, и обратил внимание на небесное тело, находившееся в том месте, которое должно было пустовать, судя по звездным картам того времени. Объект был достаточно четким и медленно двигался относительно звезд.

Он рассказал о своем наблюдении коллегам астрономам, математикам и другим ученым. Европейские астрономы принялись изучать объект, его расстояние, массу, орбиту и прочие характеристики. Российский ученый Андрей Лексель, определил расстояние между Солнцем и Ураном, оно составляло, целых 18 а. е. (2,8 млрд. км). Так, через 2 месяца, после ежедневных многочасовых наблюдений, ученые были убеждены, что Гершель открыл не комету, а далекую седьмую планету. За свое открытие, он был удостоен пожизненной денежной королевской выплаты в 200 фунтов стерлингов и награжден орденом. Эта была первая планета, открытая в Новое время. Уран расширил границы солнечной системы в глазах человека, со времен Античности.

Строение Урана

Как показывают наблюдения со спутников, железно-каменное ядро с температурой около 7000 K, на Уране присутствует, а вот рек и океанов, наблюдать не приходится. Отсутствие металлического водорода, уменьшает количество тепла, выделяемое планетой до 30%, поэтому 70% тепловой энергии Уран получает от Солнца. За ядром сразу начинается плотная очень плотная атмосфера, толщиной около 8 тыс. км. Химический состав атмосферы Урана таков: 83% водорода (h3), 15% гелия (Не) и около 2% метан (Ch5). Метан, так же как и водород, принимают активное участие в поглощении солнечной радиации, и, следовательно, инфракрасного и красного спектров. Этим объясняется сине-зеленый цвет планеты. Ветры в средних слоях, движутся со скоростью 250м/с.

Наклон оси Урана

Уран – уникальная планета солнечной системы. Наклон оси вращения составляет около 98°, это значит, что планета практически завалена набок. Для наглядности: если все планеты похожи на вращающуюся юлу, то Уран, скорее похож, на катящийся шар для боулинга. Из-за такого необычного положения, смены дня и ночи и времен года на планете, протекают, мягко говоря, нестандартно. Получается, что 42 года, один полюс находится в темноте, на другой светит Солнце, а потом они меняются. Ученые объясняют такое странное положение планеты, столкновением с другим небесным телом (возможно с другой планетой), которое произошло миллионы лет назад.

Спутники Урана

В начале третьего тысячелетия открыто и исследовано 27 спутников планеты Уран. Основными, являются 5 самых крупных спутников. Самый большой спутник – Титания – имеет диаметр всего 1570 км, это очень немного, по сравнению со спутниками остальных планет. Оберон – второй по величине спутник Урана. Он и Титания, были открыты все тем же Гершелем, обнаружившим саму планету. Далее идут еще меньшие по размерам спутники: Умбриэль, Ариель и Миранда. Интересен тот факт, что имена всем спутникам Урана, давали в честь героев бессмертных произведений Уильяма Шекспира.

Характеристики Урана

Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли)
Диаметр на полюсе: 49946 км
Наклон оси: 98°
Плотность: 1,27 г/см³
Температура верхних слоев: около –220 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 17 часов 15 минут
Расстояние от Солнца (среднее): 19 а. е. или 2,87 млрд. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 84,5 года
Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,044
Наклон орбиты к эклиптике: i = 0,773°
Ускорение свободного падения: около 9 м/с²
Спутники: есть 27 шт.

Общие сведения

История открытия

Особенности вращения Урана

Химический состав, физические условия и строение Урана

Кольца Урана

Магнитосфера

Спутники Урана

Общие сведения

Уран – седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск

Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686 . 10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца – 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране – около 60-ти Кельвинов

Уран – старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).

История открытия

Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца – одно из принятых обозначений звезд в созвездиях)

Гершель назвал планету “ Georgium Sidus ” (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году

Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2” . (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу, которая велика настолько же, насколько и необычна.

Особенности вращения Урана

У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небесной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана – северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана – результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана

Химический состав, физические условия и строение Урана

Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, – водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду

Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “ Вояждера ” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже

Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером- 2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?

Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами – следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!

Кольца Урана

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры « Вояждера » обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца – общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии

Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами

Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной

Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников

Магнитосфера

Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела

Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля – неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра

Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана

Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. « Вояждер » “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты

Спутники Урана

Уран имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:

10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных ” Вояджером-2 “, и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд

Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира

Изображения уже открытых пяти самых больших спутников, полученные ” Вояждером “, обнаружили сложные поверхности, характеризующие бурное геологическое прошлое этих космических тел. Камеры также отыскали 10 прежде неизвестных спутников

Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников – совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов – из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов – из разных соединений кремния – силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории

Титания, например, выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры

Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования

Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности

Уран в цифрах

Масса 14,53 массы Земли (8,68 . 10 25 кг)

Диаметр 4,00 диаметра Земли (51 118 км)

Плотность 1,29 г/см 3

Температура поверхности -220 °С

Длительность звездных суток 15,35 часа (обратное вращение)

Среднее расстояние от Солнца 19,19 а.е. (2 871 млн. км)

Период обращения по орбите 84,01 земных лет

Наклон экватора к орбите 97,86°

Эксцентриситет орбиты 0,046

Наклонение орбиты к эклиптике 0,77°

Долгота восходящего узла 74°13`

Средняя скорость движения по орбите 6,81 км/сек

Расстояние от Земли от 2,6 до 3,2 млрд. км

Число спутников 17


 УРАН

Вика Воробьева

Уран – седьмая планета Солнечной системы. Он движется вокруг Солнца по почти круговой орбите на расстоянии около 19,2 а.е. и делает один оборот за 84 года. Освещенность, создаваемая Солнцем на таком расстоянии, в 390 раз меньше освещенности, создаваемой Солнцем на орбите Земли (на глаз это примерно соответствует ранним сумеркам после захода Солнца). Масса Урана составляет 14,37 масс Земли, его диаметр почти в 4 раза превышает диаметр нашей планеты, а средняя плотность (1,30 г/куб.см) всего на 30% больше плотности воды.
Уран входит в группу планет-гигантов Солнечной системы, куда кроме него входят также Юпитер , Сатурн и Нептун . Однако, в отличие от Юпитера и Сатурна, сложенных в основном водородом и гелием, масса водорода и гелия в составе Урана и Нептуна составляет не более 15-20% от их полной массы. Уран и Нептун еще называют малыми, или ледяными гигантами Солнечной системы.
Уникальная особенность Урана среди “настоящих” планет Солнечной системы заключается в необычно большом наклоне оси вращения к плоскости его орбиты. Этот наклон составляет почти 98 градусов. Уран вращается, как говорится, “лежа на боку”.

Если бы мы могли посмотреть на Солнечную систему “сверху”, со стороны северного полюса Солнца, мы увидели бы, что все планеты вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки примерно в одной плоскости. Большинство планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону (против часовой стрелки). Такое вращение называется проградным, или прямым. Однако Уран и Венера вращаются в другую сторону, по часовой стрелке. Такое вращение называют ретроградным, или обратным.
Все это приводит к очень необычной смене сезонов на Уране. Находясь вблизи его полюса, мы бы видели, как Солнце в течение 21 года по спирали поднимается почти в зенит, потом так же по спирали опускается за горизонт, и после 42-летнего полярного лета наступает 42-летняя полярная ночь. За полярным кругом оказывается почти все полушарие планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора. Только весной и осенью, вблизи равноденствий, Уран освещается Солнцем “как полагается” – с восходами, закатами и сменой дня и ночи. Сутки на Уране длятся 17 часов 14 минут.

АТМОСФЕРА УРАНА

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ УРАНА

КОЛЬЦА УРАНА

СПУТНИКИ УРАНА

Атмосфера Урана состоит из водорода (примерно 72%), гелия (26%) и метана (около 2%). Кроме этих основных компонентов, она содержит также малые примеси веществ, являющихся результатом фотолиза метана: ацетилен C2 h3 , диацетилен C4 h3 , этилен C2 h5 и этан C2 H6 , а также более сложные углеводороды, образующие тонкую надоблачную дымку. Молекулы метана активно поглощают красные лучи, что придает диску Урана голубовато-бирюзовый цвет.
“Вояджер-2”, пролетев мимо Урана в 1986 году, не нашел на его диске никаких контрастных деталей, атмосфера планеты была очень чистой и прозрачной.

Этот снимок Урана был сделан “Вояджером-2” 10 января 1986 года с расстояния 18 млн.км. В это время Уран был повернут к Солнцу южным полушарием, там стояло полярное лето. “Вояджер-2” подлетал к Урану со стороны южного полюса (он находится чуть левее центра этого изображения)

Эффективная температура Урана составляет всего около 60К (-213С). При такой температуре на уровне давления около 1,2 атмосферы мог бы сконденсироваться метан, образуя яркие белые облака подобно метановым облакам в атмосфере Нептуна. Однако в тот момент в южном полушарии Урана стояло полярное лето, и давление паров метана в тропосфере (“метановая влажность”) составило лишь около 50% от необходимого для образования метановых облаков. Более поздние снимки , сделанные космическим телескопом им. Хаббла (в 1994 и 1997 годах), показали наличие отдельных ярких облаков в низких широтах. По всей видимости, “Вояджеру-2” просто “не повезло”, и он пролетел мимо Урана не в самое удачное для изучения атмосферной динамики время.

Основной слой облаков на Уране расположен на уровне давления 2,4-3,4 атмосферы и состоит из замерзшего сероводорода h3 S.Температура в этой области составляет около 100К (-173С). Ниже первого слоя облаков, на уровне давления 20-30 атмосфер, расположен второй облачный слой из гидросульфида аммония Nh5 SH. Еще глубже (на уровне давления около 50 атмосфер) находятся облака из водяного льда.
Температурный минимум (тропопауза) в атмосфере Урана составляет 52К (-221С) и достигается при давлении 0,1 атмосферы. При такой низкой температуре конденсируются пары продуктов фотолиза метана (ацетилен, диацетилен и др.), образуя тонкую надоблачную дымку. Ранее считалось, что именно оптически толстая дымка скрывает разнообразные облачные детали на диске Урана, однако, согласно данным “Вояджера-2”, оптическая толщина надоблачного воздуха составляет всего от 0,3 до 0,9, а поглощение солнечного света в основном обусловлено поглощением в линиях метана и молекулярного водорода, уширенных из-за частых взаимных столкновений молекул. Надоблачная атмосфера Урана чиста и прозрачна.
Выше тропопаузы лежит стратосфера – область атмосферы, где температура растет с высотой. На уровне давления 10-8 атмосфер температура составляет около 800К и дальше с высотой уже не меняется.

Температурные профили атмосферы Урана.

На верхнем графике отражен температурный профиль верхней атмосферы Урана: стратосфера, область мезопаузы и термосфера.

На нижнем графике отражены более глубокие слои атмосферы Урана: тропосфера и стратосфера. Видна тропопауза на уровне 0,1 атмосферы и устойчивый рост температуры с глубиной. На уровне около 1 атм. могут конденсироваться облака из замерзшего метана. Основной облачный слой расположен на уровне около 3 атмосфер и состоит из замерзшего сероводорода.

Эти данные были получены путем радиопросвечивания атмосферы Урана Вояджером-2, когда космический аппарат с точки зрения земного наблюдателя проходил за планетой. График, помеченный словом “вход”, отражает температурный профиль при заходе Вояджера-2 за Уран, график, помеченный словом “выход”, отражает данные при выходе аппарата из-за Урана.

Атмосфера Урана вращается в ту же сторону, что и планета в целом. В средних широтах ветер дует в направлении движения планеты со скоростью около 150 м/сек, в экваториальной зоне ветер дует в обратном направлении со скоростью около 100 м/сек. Температура атмосферы максимальна около экватора, понижается на несколько градусов к средним широтам и снова растет к полюсу.

Уран – единственная планета-гигант Солнечной системы, которая не имеет мощного внутреннего источника тепла и излучает практически столько же, сколько получает от Солнца. Причина этого пока не известна.

Магнитное поле Нептуна и Урана заметно отличается от магнитного поля Земли, Юпитера и Сатурна. Если магнитное поле Земли и ближайших планет-гигантов вызвано конвекцией в жидком ядре планеты и является дипольным по своей структуре (имеет один северный и один южный полюс), то магнитное поле Урана вызвано конвекцией в водно-амимиачной мантии планеты. Если описывать реальное магнитное поле Урана как дипольное, то окажется, что магнитная ось диполя смещена от центра планеты на треть радиуса и наклонена на 60 градусов к оси вращения.
Еще лучше магнитное поле Урана описывается как квадрупольное (т.е. имеющее два южных и два северных полюса).
Напряженность магнитного поля на поверхности планеты составляет примерно 0,25 Гаусс.

Как и все газовые гиганты в Солнечной системе, Уран имеет систему колец. Они были открыты в 1977 году во время покрытия Ураном далекой звезды (т.е. когда Уран прошел точно между звездой и земными наблюдателями). Сначала были открыты 5 колец, потом еще 4. Во время пролета “Вояджера-2” в 1986 году было обнаружено еще 2 кольца. И, наконец, совсем недавно, в 2003 году, по снимкам с космического телескопа им. Хаббла было открыто 2 новых кольца Урана.
Кольца Урана очень темные и узкие. Альбедо частиц, составляющих кольца, лишь около 1,5%, они чернее каменного угля! Этим они разительно отличаются от колец Сатурна, сложенных в основном водяным льдом и оттого очень ярких.
Всего известно 13 колец Урана. Их свойства приведены в данной таблице.

название кольца

расстояние от центра Урана, км

эксцентриситет

наклон к экватору Урана, * 0,001 градуса

ширина, км

толщина, км

средняя оптическая глубина

альбедо

1986U2R

38 000

2,5

0,1

0,001-0,0001

0,015

41 840

0,0010

1-3

0,1

0,2-0,3

0,015

42 230

0,0019

2-3

0,1

0,5-0,6

0,015

42 580

0,0010

2-3

0,1

0,3

0,015

альфа

44 720

0,0008

7-12

0,1

0,3-0,4

0,015

бета

45 670

0,0004

7-12

0,1

0,2

0,015

эта

47 190

0-2

0,1

0,1-0,4

0,015

гамма

47 630

0,0001

1-4

0,1

1,3-2,3

0,015

дельта

48 290

3-9

0,1

0,3-0,4

0,015

1986U1R

50 020

1-2

0,1

0,1

0,015

эпсилон

51 140

0,0079

20-100

0,5-2,1

0,5-2,3

0,018

R/2003 U2

66 100

R/2003 U1

97 730

Судя по заметному эксцентриситету и не равному нулю наклону нескольких колец (максимальная высота колец 4, 5, 6 над плоскостью экватора Урана достигает 24-46 км), кольца Урана – молодые образования. Они тесно связаны с внутренними спутниками и быстро эволюционируют. Возможно, в сравнительно недалеком будущем (миллионы и десятки миллионов лет) часть внутренних спутников будет разрушена взаимными столкновениями, и кольца Урана станут плотнее, шире и массивнее.
В отличие от колец Нептуна , сложенных мелкими пылевыми частицами, кольца Урана состоят из крупных глыб размером приблизительно от 10 см до 10 м.

На данный момент известно 27 спутников Урана . Как и спутники Нептуна, их можно разделить на три явно выраженных группы. Первая – это внутренние спутники: Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Вторая – относительно крупные спутники Урана: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Наконец, в третью группу входят внешние спутники: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракса, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд.
Все внутренние спутники Урана – темные (альбедо около 7%) глыбы неправильной формы размером 50-150 км, вращающиеся в прямом направлении (т. е. в направлении вращения Урана) по круговым орбитам практически в плоскости экватора планеты. Часть из них (возможно, все) связаны с кольцами Урана и являются источником материала колец. Каждый из внутренних спутников облетает планету всего за несколько часов.
Недавние наблюдения Урана не только привели к открытию двух новых спутников (Купидона и Маб) и двух новых колец, но и обнаружили значительные изменения в параметрах орбит внутренних спутников со времени первых наблюдений Урана на космическом телескопе им. Хаббла в 1994 году. Судя по всему, система внутренних спутников Урана отличается молодостью и динамичностью, их орбиты быстро эволюционируют. В ближайшие несколько десятков миллионов лет часть из них столкнется друг с другом, рассыплется на множество осколков и даст начало новым кольцам, часть упадет на Уран или его крупные спутники, а часть может покинуть систему Урана и перейти на гелиоцентрические орбиты.

Ни один из главных спутников Урана не достигает размеров Плутона. Ни один из них не имеет атмосферы. Самый крупный спутник Урана – Титания – имеет диаметр 1578 км, что примерно вдвое меньше диаметра Луны. Оберон лишь немного меньше Титании, его диаметр 1522 км. Ариэль и Умбриэль, соответственно, имеют размеры 1158 км и 1170 км. Вместе с тем именно Ариэль демонстрирует наиболее молодую поверхность. На его изображениях видны многочисленные разломы, напоминающие разломы на поверхности Дионы, спутника Сатурна, а кратеров сравнительно немного. Некоторые детали его поверхности напоминают застывшие потоки криовулканической лавы. Его альбедо 0,39, это самый яркий спутник Урана.
Умбриэль, напротив, имеет самую темную поверхность из крупных спутников Урана, его альбедо 0,21. На темной, покрытой многочисленными кратерами поверхности выделяется яркое белое пятно вблизи лимба – по всей видимости, крупный молодой кратер с яркими ледяными стенками.
Титания покрыта многочисленными кратерами, ее поверхность заметно старше поверхности Ариэля. Вместе с тем на ней тоже присутствуют явные следы геологической активности, например, крупный разлом вблизи терминатора.
Миранда – самый необычный спутник Урана. Будучи всего 472 км в диаметре, она демонстрирует сложную молодую поверхность. Возможно, она является аналогом Энцелада, спутника Сатурна, который также при небольших размерах демонстрирует молодую поверхность и современный вулканизм.
Средняя плотность главных спутников Урана близка и составляет 1,52-1,70 г/куб.см. Это говорит о том, что в их составе кроме льда присутствует значительное количество скальных пород.

Девять внешних спутников вращаются на самом краю системы Урана на расстоянии в миллионы и десятки миллионов километров от планеты. Судя по эксцентричным орбитам, сильному наклону к плоскости экватора Урана и обратному движению эти небольшие очень темные глыбы являются захваченными объектами аналогично внешним спутникам Нептуна

Температура плавления урана – Справочник химика 21

    В справочной литературе приводятся следующие температуры плавления урана от 1600 до 1850°С (до 1930 г. ),. 1690°С (1930 г.), 1130°С (через несколько лет). Почему изменчивы данные о температуре плавления урана  [c.182]

    Температура плавления урана по данным различных исследователей [c.666]

    Температура плавления урана [398] [c.666]


    Переход а-модификации в -модификацию происходит при 660— 680°, р-модификации в “[-модификацию — при 776—785°. Температура плавления урана равна 1133°. Упругость паров в области температур 1630—1970° К определяется уравнением  [c.512]

    По мере протекания реакций (11.80)-(11.82) в конденсированной фазе происходит интенсивный массообмен, обусловленный соотношениями температур плавления и плотностей получающихся продуктов. Температура плавления урана — 1133°С, плотность — 19,04 г/см температура плавления тетрафторида урана — 1036 °С, плотность составляет 6,436,95 г/см температура плавления трифторида урана — 1427°С, плотность — 8,95 г/см . Первым плавится тетрафторид урана, далее — уран, последним — трифторид урана. Из-за большого различия в плотности урана и фторидов урана происходит осаждение металла и всплывание фторидов в поверхностный слой, подвергаемый воздействию водородной плазмы, причем тетрафторид урана будет всплывать и в расплаве трифторида урана. [c.593]

    Температура плавления урана [c.313]

    Значения температуры плавления урана выше указанного признаны завышенными и в настоящее время рассматриваются как недостаточно достоверные [229]. [c.313]

    Среди возможных восстановителей иР натрий и калий являются неподходящими вследствие того, что они имеют высокое давление пара при температуре плавления урана. Для восстановления ир применяют поэтому кальций или магний. Кальций используется при промышленном производстве металлического урана в Англии, [17], Франции, [18] и Бельгии. В США для этой цели применяют магний с 1943 г., когда Ф. X. Спеддинг с сотрудниками в колледже шт. Айова разработал данный метод, заменивший в системе Манхэттенского проекта метод электролиза расплавленных солей. [c.157]

    Плотность урана в а-фазе 19,05 г см температура плавления урана 1130° С, а скрытая теплота плавления 4,7 ккал г-атом. [c.264]

    При использовании в качестве экстрагента магния трудность состоит в высоком давлении паров магния при температуре плавления урана. Однако летучесть магния можно выгодно использовать при экстракции плутония и продуктов деления магнием из расплавленного урана в экстракторах типа Сокслета путем повторяющейся отгонки и конденсации магния. Вначале проводят экстракцию в тигле, содержащем расплавленный уран. Расплавленный магний, содержащий плутоний и продукты деления, сливают в другой сосуд, из которого он отгоняется, и вновь конденсируется в тигле, содержащем уран, для повторной экстракции. Последующее выделение плутония из магниевого экстракта можно производить возгонкой магния [23, 25]. [c. 474]


    При температуре плавления урана (1135°) магний очень летуч и поэтому был исключен из описка металлов, смешивающихся с плутонием, согласно теории [c.181]

    Восстановление двуокиси урана магнием при 1 атм давления паров магния должно вестись ниже температуры равновесия, равной 1280° С. Однако, если увеличить давление паров магния, его можно проводить и при более высоких температурах. Изменение свободной энергии становится отрицательным при 1370, 1450, 1540 и 1720° С, если давление паров магния достигает соответственно 2, 5, 10 и 30 атм [265]. Теплота реакции при 25° С равна 28,5 ккал/г-атом урана. Принимая адиабатические условия, необходимо для достижения температуры плавления урана (1133° С) иметь температуру воспламенения 330° С. Но температура предварительного подогрева не должна превосходить 450° С, так как иначе будет достигнута температура обратной реакции. Поэтому в адиабатической системе управлять реакцией трудно.  [c.99]

    Диаграмма состояния системы уран—кислород еще не построена из-за противоречивости данных, относящихся к отдельным областям. Растворимость кислорода в уране мала и при температуре плавления урана составляет около 0,05 ат. % кислорода, а в за- твердевшем металле еще ниже. Двуокись урана плавится при температуре около 2750° С таким образом, при индукционной плавке металлического урана UOj остается в твердом состоянии. Однако имеются некоторые основания полагать, что UO2 при температуре примерно 1500°С медленно реагирует с ураном, образуя соединение U0. Считается, что благодаря различиям в свойствах ио и UOj эта реакция оказывает благоприятное [c.327]

    Электролитическое восстановление. Уран можно получать электролизом расплавленных солей. Разработанные процессы можно разделить, согласно применяемым температурам, на две категории электролиз при температурах ниже температуры плавления урана, когда образуются порошки или дендриты урана, и электролиз при температуре выше температуры плавления, когда образуются капельки урана, которые могут слиться, образуя ванну жидкого металла.  [c.510]

    Получение металлического урана разложением тетраиодида на раскаленной проволоке успешно осуществляли при температуре нити накала более низкой, чем температура плавления урана. Восстановление проводили в стеклянном шарообразном сосуде, помещенном в воздушную отражательную печь вводили твердый трииодид урана и систему эвакуировали. Область, где находится трииодид, окружали медным охлаждающим змеевиком для поддержания любой заданной температуры. Сосуд, содержащий иод, соединяли с шарообразным сосудом длинной вертикальной трубкой, что позволяло поддерживать также и иод при любой нужной температуре. Таким образом регулировали парциальное давление иода в системе. Условия проведения реакции были следующими температура нити накала 1030—1100°, температура в шарообразном сосуде 520—560°, температура трииодида урана 500—540°, Р = 7 мм рт. ст. В этих условиях на нити накала осаждался твердый уран. [c.113]

    Температура плавления урана равна 1132 1° наличие углерода в уране несколько снижает эту величину. Упругость паров металлического урапа в зависимости от температуры характеризуется уравнением [c.16]

    Металл, полученный в результате восстановления двуокиси урана углеродом, сильно загрязнен карбидом урана. Правда, при температуре плавления урана растворимость углерода в нем незначительна (менее [c.383]

    Предполагается существование эвтектики со стороны урана при концентрации иттрия менее 0,1 вес.%, плавящейся при температуре, близкой к температуре плавления урана. Таким образом, по результатам работы [134] уран с иттрием должны быть инертны по отношению друг к другу. [c.101]

    Имеются сведения о возможности использования иттрия как оболочечного материала для жидких сплавов урана. Известно, что добавки некоторых металлов значительно снижают температуру плавления урана, что позволяет использовать сплавы на основе урана в жидком состоянии при более низких температурах, чем чистый уран. Таким образом, имеется возможность значительно расширить температурный диапазон применения жидкометаллического топлива, богатого ураном. Некоторые легкоплавкие двойные эвтектики в сплавах на основе урана приведены в табл. 40. [c.102]

    Краткие сведения о производстве урана. Уран — металл серебристого цвета с большим удельным весом. Он в 1,8 раза тяжелее свинца и в 2,5 рйза тяжелее железа. Уран легко обрабатывается, куется и протягивается в проволоку. Температура плавления урана 1133°С, кипения — около 3925°С. Металлический уран легко реагирует со всеми неметаллами и с некоторыми металлами (5п, Си, РЬ, А1, В], Ре, N1, Мп, 2п, Ве, Hg). Он обладает сильной восстановительной способностью. При температуре 700—1000°С он соединяется с кислородом (загорается), испуская белый свет. [c.421]

    Тепловые и термодинамические. Температура плавления урана температура кипения кяп=3862 °С, характеристическая температура 00=200 К, температура фазовых переходов (по разным данным) а- -Р 662—667°С. 764—775 °С, теплоты фазовых превращений и соответствующие ооъемные изменения приведены ниже  [c. 609]


    Температуры плавления урана и плутония могут быть кнжены добавкой определенных металлов. Некоторые Етектические составы приведены в табл. 14.2. Все же плавы урана для современной технологии имеют слиш- .ом высокие температуры плавления, в то время как сплавы плутония достаточно легкоплавки. В Лос-Аламосской лаборатории изучалась возможность использования расплавленных плутониевых сплавов в качестве циркулирующего горючего реактора-размножителя па быстрых нейтронах. Первым реактором, построенным для проверки этого типа горючего, явился Лос-Аламос- К 1Й опытный реактор на жидком плутониевом сплаЕ(> ьАМРКЕ [6]. В этом реакторе л- елезо-плутониевый сплав [c.390]

    В LLL вели работы по разделению изотопов Pu. Его плавят при Т = 1187 °С, примерно на 500° С ниже температуры плавления урана. Однако здесь проблема состоит в небольшом различии масс между изотопами Pu (1 единица, а у урана — 3). Более того, желательно отбирать делящиеся изотопы Ри-239 и Ри-241 и отбрасывать неделящиеся изотопы Ри-238 и Ри-240. Такой прыгающий порядок изотопов создает много технических проблем. При молекулярном обогащении с использованием гексафторида плутония возникают проблемы с использованием PuFe, который становится более термодинамически устойчивым с повышением температуры, однако для предотвращения диссоциации PuFg необходимо поддерживать избыток фтора. Последний увеличивает коррозию и создает тем самым новые проблемы. [c.477]

    Примечания 1. Наиболее вероятным значением температуры плавления урана по данным Каца и Рабиновича [229] следует считать 1133 2°. [c.313]

    При расчете экстракционного процесса этого типа необходимо учитывать взаимную растворимость экстрагента и урана. При 1135°С уран растворяет 0,03% серебра, а серебро растворяет около 4% урана. При использовании в качестве экстрагента магния основная трудность состоит в высоком давлении паров магния (точка кипения 1126° С) при температуре плавления урана. Однако летучесть магния может быть выгодно использована. Был предложен [19] эффективный способ экстракции плутония и продуктов деления магнием из расплавленного урана в экстракторах типа Сокслета путем повторяющейся отгонки и конденсации магния. Экстракция производится в тигле, содержащем расплавленный уран. Загрязненный магний сливается из этого тигля в другой сосуд, из которого он отгоняется и вновь конденсируется Б тигле, содержащем уран, для повторной экстракции. Тигель может изготовляться из графита, тантала или окиси магния. Последующее выделение плутония из магниевого экстракта также может производиться возгонкой магния. При другом способе серебро и тепловыделяющие элементы плавятся в вакуумной плавильной печи. При этом более летучие продукты деления, церий, стронций и барий, удаляются возгонкой. Серебряный экстракт, содержащий плутоний и экстрагированные нелетучие продукты деления, отделяют от урана и контактируют с расплавом Ag l — N301, чтобы очистить серебро для повторного употребления. Ag l окисляет плутоний и редкие земли до хлоридов, переходящих в солевую фазу, из которой затем извлекается плутоний. [c.354]

    Вообще говоря, наиболее пригодные галогенидные экстрагенты должны 1иметь температуру плавления ниже, чем температура плавления урана (1135°). Это желательно для облегчения разделения фаз. Однако это условие не строго обязательно, так как некоторые галогениды с высокой температурой плавления огут оказаться наилучшими с химической точки зрения. Желательно также, чтобы эти соли при рабочих температурах имели низкое давление паров и легко получались в безводном состоянии. Солевую фазу не обязательно добавлять, она может быть образована на месте. Например, если для экстракции продуктов деления из облученного урана хотят использовать треххлористый уран, то его можно получить галогенированием небольшой части урана хлористым водородом. [c.206]

    Температура и теплота плавления урана. Долгое время считали, что металлический уран имеет высокую температуру плавления. Это мнение, повидимому, находилось в согласии с положением урана в периодической системе, а именно в самой нижней части подгруппы, занятой чрезвычайно тугоплавкими металлами—хромом, молибденом и вольфрамом. Экспериментальные определения дали для температуры плавления урана величины 1690° [18] и 1700 25° [94]. Однако вскоре в связи с развитием работ по производству чистого металла было установлено, что эти значения завышены [95]. По определению английских исследователей, температура плавления урана равна 1150° [96]. Более поздние определения дали значения 1105— 1116° для урана 99,8 и 99,9%-ной чистоты [34, 57]. В Америке вначале для этой температуры было найдено значение 1300° [97, 98], но последующие, более точные измерения [99] привели к еще более низким значениям, чем английские, а именно 1080 d= 20° для 99,1 %-ного урана и1125 25°для 99,7%-ного металла. Другие величины лежат в интервале от 1123° (1,5% С) до 1134° (0,03%С) [89]. Из диаграммы состояния системы уран—алюминий экстраполяцией найдено значение 1125° [100].  [c.129]

Про планеты солнечной системы для детей

Солнечная система представляет собой группу планет, вращающихся по определенным орбитам вокруг яркой звезды — Солнца. Это светило является главным источником тепла и света в Солнечной системе. 

Считается, что наша система планет образовалась в результате взрыва одной или нескольких звезд и произошло это около 4,5 миллиардов лет назад. Вначале Солнечная система представляла собой скопление газа и частиц пыли, однако, со временем и под воздействием собственной массы, возникло Солнце и другие планеты.

Планеты Солнечной системы

В центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по своим орбитам двигаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

До 2006 г к этой группе планет относится и Плутон, он считался 9-й планетой от Солнца, однако, из-за его значительной отдаленности от Солнца и небольших размеров, он был исключен из этого списка и назван планетой-карликом. Вернее, это одна из нескольких планет-карликов в поясе Койпера.

Все указанные выше планеты принято делить на две большие группы: земная группа и газовые гиганты.

В земную группу относят такие планеты, как: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Они отличаются небольшими размерами и каменистой поверхностью, а кроме того, расположены ближе остальных к Солнцу.

К газовым гигантам относят: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Для них характерны большие размеры и наличие колец, представляющих собой ледяную пыль и скалистые куски. Состоят эти планеты в основном из газа.

Солнце

Солнце является звездой, вокруг которой вращаются все планеты и спутники в солнечной системе. Оно состоит из водорода и гелия. Возраст Солнца составляет 4,5 миллиарда лет, оно находится только на середине своего жизненного цикла, постепенно увеличивается в размерах. Сейчас диаметр Солнца – 1 391 400 км. Еще через столько же лет эта звезда расширится и достигнет орбиты Земли. 

Солнце является источником тепла и света для нашей планеты. Его активность увеличивается или становится слабее раз в 11 лет.

Из-за чрезвычайно высоких температур на его поверхности подробное изучение Солнца крайне затруднено, по попытки запустить специальный аппарат как можно ближе к звезде продолжаются.

Земная группа планет

Меркурий

Эта планета является одной из самых маленьких в Солнечной системе, ее диаметр составляет 4 879 км. Кроме того, она ближе всех расположена к Солнцу. Такое соседство предопределило существенную разницу температур. Средняя температура на Меркурии в дневное время составляет +350 градусов Цельсия, а в ночное время —  -170 градусов.

Если ориентироваться на земной год, то Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 дней, а одни сутки там длятся 59 земных дней. Было замечено, что эта планета периодически может менять скорость своего вращения вокруг Солнца, отдаленность от него и свое положение.

Атмосферы на Меркурии нет, в связи с этим, его часто атакуют астероиды и оставляют после себя на его поверхности очень много кратеров. На этой планете были обнаружены натрий, гелий, аргон, водород, кислород.

Подробное изучение Меркурия представляет большие сложности в связи с его близким соседством с Солнцем. Иногда Меркурий можно увидеть с Земли невооруженным глазом.

По одной из теорий считается, что Меркурий ранее был спутником Венеры, однако, доказать это предположение пока не удалось. Своего спутника у Меркурия нет.

Венера

Эта планета вторая от Солнца. По своим размерам она близка к диаметру Земли, диаметр составляет 12 104 км. По всем остальным показателям Венера существенно отличается от нашей планеты. Сутки здесь длятся 243 земных дня, а год — 255 дней. Атмосфера Венеры на 95% состоит из углекислого газа, который создает на ее поверхности парниковый эффект. Это приводит к тому, что средняя температура на планете составляет 475 градусов Цельсия. Атмосфера также включает в себя 5% азота и 0,1% кислорода. 

В отличие от Земли, большая часть поверхности которой покрыта водой, на Венере жидкости нет, а практически вся поверхность занята застывшей базальтовой лавой. По одной из теорий, раньше на этой планете были океаны, однако, в результате внутреннего нагревания они испарились, а пары были унесены солнечным ветром в космическое пространство. Вблизи поверхности Венеры дуют слабые ветры, однако, на высоте 50 км их скорость значительно увеличивается и составляет 300 метров в сек.

На Венере много кратеров и возвышенностей, напоминающих земные материки. Образование кратеров связывают с тем, что ранее на планете была менее плотная атмосфера.

Отличительной особенностью Венеры является то, что в отличие от остальных планет ее движение происходит не с запада на восток, а с востока на запад. Ее можно увидеть с Земли даже без помощи телескопа после заката или перед восходом Солнца. Это происходит благодаря способности ее атмосферы хорошо отражать свет.

Спутник у Венеры отсутствует.

Земля 

Наша планета находится на расстоянии 150 млн км от Солнца и это позволяет создавать на ее поверхности температуру, пригодную для существования воды в жидком виде, а, значит, для появления жизни.

Ее поверхность на 70% покрыта водой, и она является единственной из планет, на которой есть такое количество жидкости. Считается, что много тысяч лет назад содержащийся в атмосфере пар создал на поверхности Земли температуру, необходимую для образования воды в жидкой форме, а солнечная радиация способствовала фотосинтезу и рождению жизни на планете.

Особенностью нашей планеты является то, что под земной корой находятся огромные тектонические плиты, которые перемещаясь, сталкиваются друг с другом и приводят к изменению ландшафта.

Диаметр Земли составляет 12 742 км. Земные сутки длятся 23 ч 56 мин 4 сек, а год — 365 дней 6 ч 9 мин 10 сек. Ее атмосфера на 77% состоит из азота, 21% кислорода и небольшого процента остальных газов. Ни одна из атмосфер других планет Солнечной системы не имеет такого количества кислорода.

Согласно исследованиям ученых, возраст Земли составляет 4,5 миллиарда лет, приблизительно столько же существует ее единственный спутник Луна. Она всегда повернута к нашей планете только одной стороной. На поверхности Луны много кратеров, гор и равнин. Она очень слабо отражает солнечный свет, поэтому ее видно с Земли в бледно-лунном сиянии.

Марс

Эта планета является четвертой по счету от Солнца и удалена от него на расстояние в 1,5 раза большего, чем Земля. Диаметр Марса меньше земного и составляет 6 779 км. Средняя температура воздуха на планете колеблется от -155 градусов, до +20 градусов в области экватора. Магнитное поле на Марсе значительно слабее, чем у Земли, а атмосфера довольно разряжена, что позволяет беспрепятственно солнечной радиации воздействовать на поверхность. В связи с этим, если на Марсе и есть жизнь, то не на поверхности.

При обследовании с помощью марсоходов было установлено, что на Марсе много гор, а также высохшие русла рек и ледники. Поверхность планеты покрыта песком красного цвета. Это цвет Марсу придает оксид железа. 

Одним из наиболее частых событий на планете являются пылевые бури, которые носят объемный и разрушительный характер.  Геологической активности на Марсе обнаружить не удалось, однако, достоверно известно, что ранее на планете происходили значительные геологические события.

Атмосфера Марса состоит на 96% из углекислого газа, 2,7% азота и 1,6% аргона. Кислород и водяной пар находятся в минимальных количествах. 

Сутки на Марсе схожи по продолжительности с земными и составляют 24 ч 37 мин 23 с. Год на планете длится вдвое дольше земного – 687 суток.

У планеты есть два спутника Фобос и Деймос. Они имеют небольшие размеры и неровную форму, напоминающую астероиды.

Иногда Марс тоже видно с Земли невооруженным взглядом.

Газовые гиганты

Юпитер

Эта планета является самой большой в Солнечной системе и имеет диаметр 139 822 км, что в 19 раз больше земного. Сутки на Юпитере длятся 10 часов, а год равен приблизительно 12 земным годам. Юпитер в основном состоит из ксенона, аргона и криптона. Если бы он был в 60 раз больше, то мог бы стать звездой благодаря спонтанной термоядерной реакции.

Средняя температура на планете составляет -150 градусов Цельсия. Атмосфера состоит из водорода и гелия. Кислорода и воды на его поверхности нет. Есть предположение, что в атмосфере Юпитера есть лед. 

Юпитер имеет огромное количество спутников — 67. Наиболее крупными из них являются Ио, Ганимед, Каллисто и Европа. Ганимед является одним из наиболее крупных спутников в Солнечной системе. Его диаметр составляет 2634 км, что примерно соответствует размерам Меркурия. Кроме того, на его поверхности просматривается толстый слой льда, под которым может находиться вода. Самым древним из спутников считается Каллисто, так как именно его поверхность имеет наибольшее количество кратеров.

Сатурн 

Эта планета вторая по размерам в Солнечной системе. Ее диаметр составляет 116 464 км. Она наиболее схожа по своему составу с Солнцем. Год на этой планете длится довольно долго, почти 30 земных лет, а сутки — 10,5 часов. Средняя температура на поверхности составляет -180 градусов.

Его атмосфера состоит в основном из водорода и небольшого количества гелия. В ее верхних слоях часто возникают грозы и полярные сияния.

Сатурн уникален тем, что имеет 65 спутников и несколько колец. Кольца состоят из маленьких частиц льда и каменистых образований. Ледяная пыль прекрасно отражает свет, поэтому кольца Сатурна очень хорошо видно в телескоп. Однако, он не единственная планета, имеющая диадему, просто у других планет она менее заметна.

Уран 

Уран является третьей по размеру планетой в солнечной системе и седьмой по счету от Солнца. Он имеет диаметр 50 724 км. Его также называют «ледяной планетой», так как температура на его поверхности составляет -224 градусов. Сутки на Уране длятся 17 часов, а год — 84 земных года. При этом лето длится столько же, сколько и зима — 42 года. Такое природное явление связано с тем, что ось той планеты расположена под углом в 90 градусов к орбите и получается, что Уран как бы «лежит на боку». 

У Урана есть 27 спутников. Наиболее известными из них являются: Оберон, Титания, Ариэль, Миранда, Умбриэль.

Нептун

Нептун – восьмая планета от Солнца. По своему составу и размерам он схож со своим соседом Ураном. Диаметр этой планеты составляет 49 244 км. Сутки на Нептуне длятся 16 часов, а год равен 164 земным годам. Нептун относится к ледяным гигантам и долгое время считалось, что на его ледяной поверхности не происходит никаких погодных явлений. Однако, недавно было установлено, что на Нептуне бушую вихри и скорость ветра самая высокая из планет солнечной системе. Она достигает 700 км/час. 

Нептун имеет 14 спутников, самым известным из которых является Тритон. Известно, что он обладает собственной атмосферой.

Нептун также имеет кольца. У этой планеты их 6.

Интересные факты о планетах Солнечной системы

По сравнению с Юпитером Меркурий кажется точкой в небе. Вот такие на самом деле пропорции в Солнечной системе:

Венеру часто называют Утренней и Вечерней звездой, так как она первая из звезд видна на небосклоне с началом заката и последней исчезает из видимости с рассветом.

Интересным фактом про Марс является то обстоятельство, что на нем был найдет метан. В связи с разреженной атмосферой он постоянно испаряется, а это означает, что на планете находится постоянный источник этого газа. Таким источником могут быть живые организмы внутри планеты.

На Юпитере нет смены времен года.  Самой большой загадкой является так называемое «Большое красное пятно». Его происхождение на поверхности планеты до сих пор до конца не выяснено Ученые предполагают, что оно образовано огромным ураганом, который вращается с очень большой скоростью уже несколько столетий.

Интересным является тот факт, что Уран, как и многие планеты Солнечной системы, имеет свою систему колец. Из-за того, что частицы, входящие в их состав, плохо отражают свет, кольца не удалось обнаружить сразу после открытия планеты.

Нептун отличается насыщенным синим цветом, поэтому его назвали в честь древнеримского бога — хозяина морей. Из-за дальнего расположения эта планета была открыта одной из последних. При этом, ее расположение было вычислена математически, а по прошествии времени ее смогли увидеть, и именно в рассчитанном месте.

Свет от Солнца до поверхности нашей планеты доходит за 8 минут.

Солнечная система, несмотря на ее длительное и тщательное изучение, таит в себе еще множество загадок и тайн, раскрыть которые еще только предстоит. Одной из самых завораживающих гипотез является предположение о присутствии жизни на других планетах, поиски которой активно продолжаются.

Покорение квантов | Атомная энергия 2.0

Многие из нас, если даже никогда в жизни не бывали на АЭС, сотни раз видели их на фотографиях – целая группа сооружений группируется на одной площадке, рядом с которой расположены высоченные башни градирен. Где-то там, в недрах этих зданий, вращаются турбины под давлением тугих потоков пара, генерируются миллионы киловатт-часов, текут-журчат сотни и тысячи тонн воды, гудят огромные трансформаторы. Все большое, крупное, местами даже колоссальное, промышленные дизайнеры стараются придать всему этому громадью эффектный вид, чтобы порадовать глаза наблюдателей. И мы порой даже не задумываемся о том, что все то, что можно видеть, создано для обслуживания процессов в крохотных частицах вещества – атомах.

В самом сердце атомных реакторов идут процессы, сотни лет являвшиеся пределом мечтаний алхимиков – одно вещество превращается в другое, в третье, в четвертое и даже пятое, хотя при этом нигде не полыхает пламя, над которым греются реторты с неведомыми растворами. Да, это почти магия – человек научился извлекать из крохотных таблеток ядерного топлива энергии столько же, сколько его дают сотни литров нефти или тысячи кубометров природного газа, тонны угля. Энергии в крошечных количествах вещества настолько много, что немалая часть оборудования атомных энергетических блоков создана с целью удерживать ее потоки под контролем, не дать превратиться в взрывчатку невероятной мощности.

Здравый смысл на службе атомной физики

Конечно, описать с детальной точностью то, что происходит с ядерным топливом в активной зоне реактора можно только с использованием сложнейших понятий атомной, ядерной и квантовой физики, только на языке математики высшего уровня сложности. Об этом написаны учебники и монографии, научные работы, на изучение которых физики-атомщики тратят годы учебы. Но можно попытаться использовать школьные знания физики и приложить к ним здравый смысл и логику – детального знания таким способом не достичь, но общее понимание того, что происходит за стенами АЭС вполне достижимо. Что понадобится из школьных знаний? Да, в общем-то, минимальный набор, даже перечислять как-то стеснительно. При высокой температуре металлы становятся мягкими, легко сгибаются, растягиваются, а если температуру поднять еще выше, они могут стать даже жидкими. Длительный контакт поверхности металла с водой приводит к появлению ржавчины. При нормальном атмосферном давлении температура кипения воды – сто градусов Цельсия, а, чем выше давление, тем выше температура кипения. Мощный поток воды способен сдвинуть с места даже тяжелые металлические предметы, потому, чтобы такого не происходило, эти предметы надо основательно закреплять. Металлы хорошо проводят тепло, неметаллические вещества – значительно хуже: внешние стенки толстого керамического сосуда могут оставаться холодными, хотя внутри него кипит вода. Что, это вообще не имеет отношения к школьным наукам, это набор понятий из арсенала «Капитана Очевидность»? Да и ладно, все равно пригодится, а вот дальше все будет намного сложнее, готовьтесь – придется вспомнить, как выглядит атом любого химического элемента.

Солнечная система

Атом, в общем-то, похож на нашу Солнечную систему: в центре у него очень массивное ядро, вокруг которого по своим орбитам с большой скоростью носятся электроны. У электронов имеется отрицательный заряд, ядро заряжено положительно, разноименные электрические заряды притягиваются, но электроны на ядро атома не сваливаются – будем считать, исключительно потому что скорость вращения у них большая, в силу чего возникает центробежная сила, которая и уравновешивает электрическое притяжение. Это, конечно, модель чрезвычайно грубая, но в этот раз сойдет – нам, если честно, вообще дела никакого нет до тех электронов. Они, эти электроны, отвечают только за химические реакции, за всякие там соединения одних атомов с другими – но мы-то с вами люди серьезные, нас сейчас тайны атомной физики интересуют, а не всякой там химии. Потому интересуют нас только ядра атомов, и вот тут придется припомнить, что они не являются чем-то единым и неделимимым, а состоят из двух типов субатомных частиц – протонов и нейтронов.

Школьный курс физики и Эйнштейн

Нейтрон называется нейтроном потому, что он электрически нейтрален – вот такая неожиданность, кто бы мог догадаться. В слове «протон» имеется слог «про», а на латыни pro – это положительный. Электрические частицы одинакового заряда отталкиваются, но в ядре атома протоны умудряются держаться вместе, поскольку их сцепляет взаимодействие более мощное, чем электрическое отталкивание. Снова неожиданность: это взаимодействие называется … барабанная дробь…. «сильное». Но работает это сильное взаимодействие только на очень маленьком расстоянии, и как только протоны отдаляются друг от друга на расстояние чуть большее, так все, баста – сильное взаимодействие выключается и электрическое отталкивание разгоняет протоны в разные стороны. При этом, уносясь прочь, протон вполне может уволочь с собой один или несколько нейтронов – сильное взаимодействие действует и на нейтроны в комплекте с протонами. А электрического заряда у нейтрона нет, никто ни от чего его не отталкивает – так отчего бы не полетать, уцепившись за нейтрон?

Надеемся, что и тут ничего сложного, как ничего сложного и в следующей тривиальности: чем тяжелее химический элемент – тем больше в его ядре этих самых нейтронов и протонов. Химический элемент номер «один» в таблице Менделеева – это водород, а число «один» у него потому, что его ядро состоит из одного протона. Самый тяжелый химический элемент из существующих на Земле в естественном состоянии – уран, с его порядковым номером 92 в таблице Менделеева. Да, все верно, в ядре урана – 92 протона. И держаться протонам друг рядом с другом уже не просто. Если представить, что ядро атома имеет шарообразную форму, то расстояние между протонами, расположенными на поверхностях шара на расстояниях диаметра уже критическое – еще чуть-чуть, и сильное взаимодействие вырубится, включится электрическое отталкивание, и вот тогда вся спокойная жизнь у ядра закончится: эти протоны начнут разлетаться в противоположные стороны, утаскивая с собой какое-то количество нейтронов.

Капелька росы, висящая на кончике травинки – вот так наглядно можно представить ядро урана. Малейший удар, махонькая брызга – и капелька разлетится на мелкие кусочки. Что может быть такой «махонькой брызгой»? Нечто, имеющее размер меньше ядра, но способное прорваться сквозь облако электронов и добраться до цели. Электроны, как уже говорилось, электрический заряд имеют, потому любой электрически заряженной частице продираться через толпу электронов не просто – электроны будут сбивать с курса. А вот нейтрон через облачко электронов – да как нож сквозь масло, он их попросту не заметит. Вот, собственно, мы и добрались до школьной «классики» — если свободный нейтрон, ни с чем не связанный никаким там сильным взаимодействием, будет мчаться по направлению к ядру урана, он в это ядро вполне способен врезаться, вызвав его развал на неравные части. Развал ядра – это разбег протонов, входивших в его состав, из-за электрического отталкивания. Протоны стараются унести с собой нейтроны, но забрать все нейтроны не получается, несколько из них остаются одинокими и свободными и, будучи обиженными на такую горькую судьбу, мчатся на встречу с другим ядром. «Нейтрон, ударив в ядро урана, выбивает из него уже два нейтрона, те, в свою очередь, выбивают уже четыре свободных нейтрона» — простите нас за то, что мы напоминаем вам эту кондовую фразу.

А откуда энергия-то? Да из не менее привычной глазу формулы Эйнштейна Е = mc2, «е равно эм цэ квадрат». «Е» — это полная энергия любого тела, имеющего массу покоя «m», а буковка «с» — это, на секундочку так, скорость света в вакууме, да еще и умноженная сама на себя. Скорость эта невероятно велика – 300 тысяч километров в секунду, потому энергии в ядре атома, хоть масса покоя у него составляет миллиардные доли грамма, огромное количество. Но, если выловить и взвесить все осколки, на которые после удара нейтрона разлетается ядро урана, то мы обнаружим фокус-покус – общая масса этих осколков окажется меньше массы материнского ядра. Эта масса не исчезла – она просто превратилась в энергию, которой мы, собственно говоря, и пользуемся в свое удовольствие. Если все будет происходить, как в школьном учебнике написано: «один нейтрон выбил два нейтрона, два нейтрона выбили четыре нейтрона, четыре нейтрона выбили восемь нейтронов», то получим мы с вами … взрыв атомной бомбы.

Рис.1: Цепная ядерная реакция деления

Нейтроны будут размножаться в таком темпе, что описанная цепная реакция высвободит столько энергии, что эту лавину никто и ничто уже не остановит. Именно с этого человек освоение энергии атомного ядра урана и начал – по присущей нам доброте и гуманности, само собой. Для разминки особо добрые и человеколюбивые мистеры разнесли два японских города, безжалостно отправив на тот свет сотни тысяч их обитателей. Но те же ученые, которые создавали это монстроидальной мощи оружие, сразу выхватили куда как более мирную мысль: если научиться снижать коэффициент размножения свободных нейтронов до единицы, то взрыв не состоится, а выделение энергии – будет, и вот в таком случае ее можно будет использовать на что-то действительно созидательное. Энергия в атомной цепной реакции деления выделяется в виде тепла, и, если это тепло увести подальше от урана, чтобы он не перегрелся до жидкого состояния, то энергию эту можно использовать для, например, нагрева воды, чтобы превратить ее в пар и отправить на турбину, которая, вращая ротор генератора, даст нам электрическую энергию.

Причудливый характер уранового ядра

Вот, собственно, и почти вся теория, если не считать некоторых причуд атомных явлений. Цепная реакция деления, которую мы только что рассмотрели, идет только в изотопе урана-235, который отличается от урана-238 тем, что у него три нейтрона куда-то «ушли». Впрочем, удивляться этому могут только те странные люди, которые не слышали и не знают, что такое «сообразить на троих», а жителям России тут вообще все понятно: посреди рабочего дня трое из бригады ушли «сообразить», а без них на объекте полный бардак начался – никакой устойчивости, сразу какая-то цепная реакция. В природном уране масса изотопа урана-238 – целых 99,3%, на уран-235 приходится только 0,7%. Исходя из этого, логика снова очевидна: если мы хотим, чтобы цепная реакция шла достаточно интенсивно, нужно добиться того, чтобы в ядерном топливе было побольше урана-235. Побольше, но не сильно много, иначе становится высоким риск утратить контроль над свободными нейтронами, их станет слишком много и реактор мгновенно превратится в атомную бомбу с весьма громкими последствиями. Как атомщики решили проблему обогащения урана по содержанию изотопа-235, Аналитический онлайн-журнал Геоэнергетика.ru писал уже неоднократно – это сложно, но вполне возможно.

Но это далеко не единственная «атомная причуда», их у урана много – «клуб» стран, владеющих собственными технологиями атомной энергетики, достаточно узок. Если представить себе, что ядро урана как оконное стекло, в которое некий хулиган швыряется камнями – свободными нейтронами, то можно представить, что происходит после того, как камень долетел до стекла. Стекло разлетается на множество осколков, размеры которых заранее предсказать невозможно, скорость разлета этих осколков тоже непредсказуема – это зависит от того, с какой скоростью летел камень, попал он в центр окна или в уголок. Приблизительно то же самое происходит и с ядром урана — нельзя со стопроцентной точностью вычислить, какими будут осколки деления, какой окажется скорость их полета и скорость полета тех самых свободных нейтронов. И вот тут выплывает еще одна особенность, присущая именно урану. Уран-235 будет делиться при ударе в его ядро нейтрона, летящего с любой скоростью, настолько неустойчива эта «капелька вещества», но, как выяснилось, крайне коварно ведет себя уран-238: он норовит захватить все быстрые нейтроны, из-за чего цепная реакция деления урана-235 достаточно быстро просто прекращается. Но есть и обратная сторона медали – уран-238 практически не взаимодействует с нейтронами медленными, он их презрительно не замечает. Вывод: хотим, чтобы цепная реакция продолжалась как можно дольше – обязаны найти способ заставить быстрые нейтроны лететь медленнее.

Тормоз для нейтронов

А как можно притормозить нейтрон? «Детский вопрос», но ответ не так уж непрост. Как заставить лететь медленнее стремительно летящий металлический шарик при условии, что его полная остановка для нас крайне нежелательна? Поставить на его пути некую преграду, которую шарик заведомо не расколотит вдребезги, которая не окажется настолько рыхлой, что шарик влепится в нее намертво. Ударился разок, потерял часть скорости, но отскочил – чтобы удариться второй раз, третий, двадцать пятый, пока его скорость не окажется в нужном нам диапазоне. Вернемся от камней, стекол и шариков в мир атомов: нам нужно рядом с урановым топливом разместить некое вещество, ядра атомов которых не будут принимать внутрь себя разлетающиеся свободные нейтроны, которые при столкновениях будут испытывать только упругое рассеяние. При соударении нейтрон сбрасывает на ядро, с которым столкнулся, часть своей энергии и постепенно теряет скорость до того уровня, когда ядра урана-238 перестают его замечать, позволяя врезаться исключительно в ядра урана-235. Веществ, ядра атомов которых обладают вот таким свойством, как выяснилось, совсем немного – это вода (из которой, само собой, необходимо удалить все посторонние примеси) и графит (тоже абсолютно чистый, без вкраплений любых других химических веществ).

Графит – это хорошо, но без воды, как известно, «и ни туды, и ни сюды», потому что и в этом упругом рассеивании тоже есть обратная сторона. Если нейтрон теряет часть энергии, то ядра-тормозы эту энергию получают от него в подарок, в результате чего вещество-замедлитель начинает нагреваться. Горячий графит никакой пользы обществу не приносит, а вот вода к этому приспособлена великолепно – она ведь жидкая, течет, если ее заставляет это делать насос. Если давление у воды выше атмосферного, то уран-235 способен нагреть ее до температуры выше 100 градусов Цельсия, а это как раз то, что и требуется. Пусть вода течет вдоль уранового топлива, пусть греется посильнее и уносится в теплообменник, где и будет передавать весь запас тепла воде под нормальным давлением. Вода этого второго контура вскипит, превратится в пар, который и станет рабочим телом для турбины. Собственно говоря, мы только что пришли к идее атомного реактора, который называют водо-водяным. Есть в нем активная зона, в которой расположено ядерное топливо, есть в этой активной зоне потоки воды под давлением в 15-16 мегапаскалей (150-160 атмосфер), которая нагревается до 300 с лишним градусом, после чего покидает активную зону, чтобы в теплообменнике вскипятить воду, которая подается туда под нормальным давлением. Разумеется, есть и другие типы атомных реакторов, но о них как-нибудь в следующий раз, поскольку именно ВВЭР, водно-водяные энергетические реакторы, в настоящее время и являются «рабочей лошадкой» атомной энергетики.

Рис.2: Схема работы АЭС с реактором ВВЭР

Глядя на написанное, легко можно составить список требований к оборудованию активной зоны. Если вода несется вдоль топлива вот под таким давлением, стержни с топливом приходится основательно закреплять – иначе потоки воды унесут их вместе с собой, начнут колотить друг о друга и прочие безобразия нарушать. Для того, чтобы потоки воды забрали у ядерного топлива как можно больше энергии, топливо не должно представлять из себя некий здоровенный кусок обогащенного урана – ведь тогда вода не снимет температуру с центральных областей этого шматка ядерного топлива. Оптимальный вариант – именно тонкий стержень, чтобы вода успевала снять максимально возможное количество тепла, чтобы температура вдоль оси стержня не слишком сильно отличалась от температуры на его поверхности. При этом стержень должен быть достаточно длинным, чтобы вода при движении вдоль него успевала набрать те самые 300 с лишним градусов. Вот такое требуется конструкционное решение – длинный тонкий стержень, закрепленный в активной зоне так, чтобы потоки воды не могли сдвинуть его с места, при этом вода должна иметь возможность свободно перемещаться вдоль всего стержня. Продолжаем размышлять, но теперь учтем и еще одну часть «атомных причуд», которые не позволяют делать эти стержни из металлического урана, хотя руки-то чешутся именно так и поступить. Сочинить крепеж, изваять урановые стержни, запустить в активную зону воду под напором – казалось бы. Но, как выясняется, это не наш метод.

Металл хорош, но не всегда

Почему нельзя использовать в качестве ядерного топлива стержни из металлического урана, можно понять, если вспомнить про те самые осколки деления. Это же нам не камнями в стекла швыряться, это же – ого-го! – атомная физика. Это разбитое стекло остается стеклом, пусть и в виде невнятных осколков, а с ядрами атомов все несколько сложнее. Про носящиеся по активной зоне нейтроны мы уже порассуждали, но есть и вторая составляющая этого праздника жизни – ядра урана, в которые врезаются нейтроны, действительно разваливаются на части, которые физики так и называют «осколками деления». Что осколки деления могут из себя представлять, можно понять, если пересчитать поштучно нейтроны и протоны, входящие в состав урана-235.

235 – это общее количество нейтронов и протонов, при этом число протонов нам называет старик Менделеев, в чьей таблице у урана порядковый номер 92. Порядковый номер в таблице Менделеева – это число протонов в ядре того или иного химического элемента, то есть в ядре урана-235 мы имеем 92 протона и 143 нейтрона. Под ударом нейтрона этот коллектив единомышленников делится то на равные части, то на неравные, то на две части, то на множество – вы же не можете предсказать, сколько осколков будет у стекла, в который запустили камень. Любой такой «ядерный осколок» — это некое число протонов и нейтронов, некий набор других химических элементов, уже нисколько не похожих на исходный уран-235. С определенной вероятностью такими осколками оказываются даже ядра газов – неприятные такие газы, радиоактивные. И никакой радости металлическому урану эти газы не приносят – накапливаясь, они начинают деформировать стержень. Сгибать, скручивать, сжимать, растягивать, разве только что в бараний рог не свроачивать. Нужно кому-то вот такое? Нет. Значит, металлический уран в виде тонких и длинных стержней вычеркиваем и ищем такое его химическое соединение, которое сможет удерживать внутри себя газы максимально долго, не испытывая при этом деформации. Атомщики поискали и нашли – нужен оксид урана, химическое соединение урана и кислорода.

О дружбе физиков и химиков

Кислород в таблице Менделеева имеет порядковый номер 16, где 16 протонов за счет сильного взаимодействия в ядре сцеплены друг с другом основательно, шальные нейтроны эту связь не нарушают. Соответственно, при цепной реакции деления кислород присутствует, но не участвует, за что его атомщики любят и ценят. Но именно в получении оксида урана скрывается самая большая тайна атомной энергетики! Атомная физика без участия химиков обойтись не способна, химики вынуждены обслуживать атомщиков. Вот добыта урановая руда, вот химики помогли вычистить из этой руды всяческие посторонние примеси и аккуратно положили перед атомщиками плод своего труда – желтый кек. Но это всего лишь слэнговое название, для химиков это закись-окись урана, то есть соединения урана с кислородом. Атомщики смотрят на тот желтый кек и, почесывая бороду, заявляют:

«Не, братцы-химики, не ндравится нам эти ваши окисды. Нам уран по содержанию урана-235 обогащать в центрифугах надо, обеспечьте-ка нас фторидом урана».

Химики уходят в запой в работу, сотворяют из оксидов фторид. Атомщики жужжат чего-то там свое на центрифугах, а потом вызывают химиков и заявляют:

«Не, фторид урана нам не ндравится, подайте-ка нам оксид!»

И вот то, что они слышат в ответ на такую заявку от химиков – и есть самый большой секрет, большой настолько, что напечатать мы его не можем, даже не просите.

Что касается необходимости спекания таблеток оксида урана, да еще и с использованием пластифкатора, то тут мы соприкасаемся с самым серьезным вопросом для атомной энергетики — с необходимостью обеспечивать максимально полную защиту от радиации. Поверхность таблетки является первым барьером на пути радиоактивных элементов, ее создают для решения важнейшей задачи – она должна удержать внутри таблетки все образующиеся в результате цепной ядерной реакции радиоактивные вещества. Откуда они берутся?

Топливные таблетки

Можно обойтись без научных подробностей – осколки ядер урана, превратившись в новые химические вещества, очень сильно нервничают из-за такого драматического изменения своей судьбы. Эти осколки стараются нащупать стабильность, сбрасывая для этого лишнюю энергию в виде альфа, бета и гамма излучения. Часть осколков добирается до нового равновесного состояния быстро, но достигается это за счет мощного, хоть и недолгого периода радиоактивности, часть осколков добирается до стабильности очень долго, потому их излучение, хоть и менее интенсивное, продолжается годами, десятилетиями и даже тысячами лет. Но подробности того, что происходит внутри топливных таблеток заслуживают отдельного разговора, в этот раз остановимся на том, что создание топливных таблеток – сложнейший этап работы, при котором значение имеет даже размер гранул топлива: он должен быть максимально одинаковым, от микрометров зависит характер цепной реакции, от прочности поверхности – уровень радиационной безопасности.

Геометрия активной зоны ядерного реактора

Итак, после общения с химиками физики, зализывая раны, получили в свое распоряжение нужный продукт – оксид урана, причем такой, в котором урана-235 не 0,7%, а уже около 5%. Остается превратить этот порошок в таблетки, что тоже далеко не просто – приходится добавлять пластификаторы, причем подбирая их состав так, чтобы в их составе не оказалось химических веществ, способных нарушить полет свободных нейтронов. Оксид урана и пластификатор запекают, формируют топливные таблетки, при этом с точностью до сотых долей миллиметра выдерживая геометрические размеры. Таблетки должны быть одинаковы, чтобы характер реакции деления в каждой из них был одинаковым, чтобы потоки нейтронов в объеме активной зоны были понятны для атомщиков, контролирующих работу реактора. Геометрия в данном случае очень важна, что тоже понятно. Вот некий свободный нейтрон после деления покинул топливную таблетку и полетел сквозь поток воды, на ходу замедляясь от упругих рассеяний. Через строго определенное расстояние нейтрон должен иметь возможность встретиться с ядром урана-235, который находиться может только в следующем стержне с топливом. Да, эти стержни, внутри которых находится ядерное топливо, имеют собственное название – твэл, тепловыделяющий элемент.

Производтсво тепловыделяющих элементов (твэл)

Название вполне логичное – для энергетиков этот стержень действительно является элементом активной зоны, этот стержень действительно выделяет тепло. Твэлы в активной зоне должны располагаться на строго определенных расстояниях друг от друга, для чего приходится использовать дистанцирующие решетки, причем не одну. Длина твэлов в водно-водяных реакторов – 3,7 метра, а диаметр всего 9,1 миллиметра. Давление воды, несущейся вдоль твэлов – 15 Мпа, 150 атмосфер, запросто может деформировать, особенно с учетом того, что на стенку твэла изнутри еще и какие-то газы давят. Спокойствия для пучок твэлов комплектуют в сборку, которая так и называется «тепловыделяющей сборкой», ТВС.

Тепловыделяющая сборка (ТВС)

В ТВС для реакторов ВВЭР-440 собраны 126 твэлов, в ТВС для реактора ВВЭР-1000 собирают 312 твэлов, в ТВС для ВВЭР-1200 – 313 твэлов. ТВС фиксируется в крышке и в днище реактора, а твэлы пропускают через 13 дистанцирующих решеток, которые гарантированно не дадут твэлам шевелилиться друг относительно друга. Кажется, ситуация становится сложнее? Да, так и есть, но все усложнения совершенно логичны и, как мы и обещали, для понимания этой логики вполне достаточно здравого смысла и нескольких фактов из школьного курса физики, которые мы и напомнили.

Урана много не бывает

Почему в ТВС для ВВЭР-1000 больше твэлов, чем в ТВС для ВВЭР-440? Числа после аббревиатуры – это электрическая мощность энергетического атомного блока в мегаваттах, при этом тепловая мощность реакторов в три раза выше, чем электрическая. Как только инженеры разрабатывали и создавали оборудование, позволяющие справляться с большим количеством тепла – они создавали более мощный реактор, в активной зоне которого можно было размещать большее количество ядерного топлива. Чем больше выделяется тепла – тем выше требования ко всему оборудованию энергоблока, с ходом научно-технического развития и становились более мощными ядерные реакторы, в них использовалось все большее количество урана. Соответствующим образом росло и количество твэлов в составе ТВС, достигнув нынешних величин, при этом постоянно совершенствовалась и совершенствуется и конструкция ТВС.

Тепловыделяющая сборка (ТВС)

Высочайшие требования условия в активной зоне реактора предъявляют к материалу трубок твэлов. Высокий уровень радиации, постоянный контакт с водой с ее давлением в 150-160 атмосфер, температура воды около 300 градусов, температура топливных таблеток около 800 градусов – бодрящая такая обстановочка. Материал оболочки твэла должен обладать высокой теплопроводностью – его задача как можно быстрее и полнее передать тепло цепной реакции потокам воды, не дать оксиду урана шансов перегреться. Материал оболочки твэла не должен препятствовать движению нейтронов, не должен «вбирать» в себя свободные нейтроны. Оболочка твэла – это второй барьер на пути радиации: если поверхности таблеток не смогут удержать радиоактивные газы, образующиеся в результате цепной реакции, это должна сделать оболочка твэла. Есть требования и к материалам, из которых изготавливают дистанционные решетки – они тоже должны не мешать потокам свободных нейтронов, они тоже должны быть коррозионностойкими, 300 градусов тепла не должны привести к деформации решеток.

Нетривиальная задача – крепление ТВС в крышке реактора и в его днище. Вода попадает в активную зону снизу и движется наверх, ее 160 атмосфер пытаются вытолкнуть ТВС наверх, поэтому между корпусом ТВС и крышкой реактора нужны пружины – амортизаторы. Чем больше геометрические размеры таких пружин – тем короче приходится делать твэлы, тем меньше ядерного топлива можно поместить в активную зону. Если реактору предстоит работать в сейсмически активных регионах, то ТВС обязана сдерживать, компенсировать вибрацию – ТВС для Армянской АЭС, для АЭС «Бушер», для АЭС «Куданкулам» снабжены еще и вибрационными решетками, такое же приспособление используется в реакторах АЭС «Ловииса» — такими были требования STUKA, государственной регулирующей компании Финляндии.

Теория приведет к практике

Остается чистосердечно признаться, что все изложенное – всего лишь теоретические размышления, но они необходимы для того, чтобы можно было разобраться в двух темах, имеющих куда как более «прикладное» значение. Прежде всего, мы с вами, уважаемые читатели, сможем лучше понимать, чем именно занимается компания ТВЭЛ – топливный дивизион Росатома, отвечающий за все, что связано с производством ядерного топлива. Как видите, ядерное топливо – это не только обогащение урана, центрифуги являются только частью, только одним из этапов огромной и сложной работы. Когда господа либералы извещают, что Россия экспортирует исключительно топливные ресурсы, вспоминайте о том, что в этом списке присутствует и ядерное топливо – продукция, уровень технологичности стоит в одном ряду с космической техникой. Кроме того, мы сможем значительно подробнее понять, что происходит в атомной энергетической отрасли Украины – серьезные люди не могут ведь ограничивать себя фразой «российское ядерное топливо лучше, чем топливо Westinghouse». Лучше, не спорим – но чем именно, можно понять, только вооружившись знаниями о том, что такое есть то самое ядерное топливо, в чем заключаются сложности его фабрикации.

Этот обзор стоит закончить еще одним соображением – достаточно очевидным, но о котором почему-то очень редко рассказывают. Если внимательно присмотреться к тексту этой статьи, то легко заметить, что мы аккуратненько обходим «детский» вопрос: «Сколько урана находится в активной зоне реакторов ВВЭР, сколько топлива нужно на одну загрузку?».

Ответить однозначно на этот вопрос просто невозможно. В настоящее время в России, в Восточной Европе и в Европе Западной, в Азии в эксплуатации находятся реакторы ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и совсем скоро начнут работать ВВЭР-1200, а на Курской АЭС-2 идет строительство реактора ВВЭР-ТОИ. Модификаций реактора ВВЭР-440 – четыре штуки, модификаций ВВЭР-1000 – три штуки, и все годы их работы ТВЭЛ сложа руки не сидел. Для ВВЭР-440 сейчас разработано и уже используется ядерное топливо третьего поколения, для ВВЭР-1000 – четвертого. Поэтому вопрос «Сколько ж там урана?» не может иметь однозначного ответа – нужно точно знать, о каком конкретно реакторе идет речь. Больше того – корректно этот вопрос должен звучать несколько иначе: «Сколько в активной зоне какого топлива?». «Какого» — потому что в активной зоне оно … разное.

Игра в «пятнашки» для атомных физиков

Мы уже выяснили, что для стабильного течения цепной реакции число свободных нейтронов должно оставаться постоянным – сколько их перестало быть свободными, столько новых свободных должно появиться. Атомщики это условие формулируют иначе: коэффициент воспроизводства нейтронов должен быть равен единице. Корпус реактора, как и его активная зона имеет форму цилиндра, и, как и в любом цилиндре, тут имеется центр, периферия и середина. Очевидно, что твэлы, находящиеся в центральной части активной зоны, получают самый интенсивный поток свободных нейтронов, поэтому уран-235 в них участвует в цепной реакции значительно активнее, чем в твэлах, стоящих на периферии активной зоны. Чем ближе к корпусу реактора – тем менее плотным становится поток нейтронов, чем ближе к центру – тем активнее «выгорает» уран-235. «Выгорает» именно в кавычках – реакции горения тут и в помине нет, просто каждый раз писать «тем интенсивнее идет цепная реакция деления и превращение урана-235 в другие химические элементы» слишком долго и излишне громоздко. Если с этим не бороться, то результат очевиден – неравномерность потока свободных нейтронов будет нарастать. Поэтому то, что атомщики называют перегрузкой ядерного топлива – это всегда игра в комбинаторику.

Загрузка ядерного топлива в активную зону реактора ВВЭ

ТВС, стоявшие в центре, в твэлах которых выгорание достигло максимума, удаляются из активной зоны и отправляются вылеживаться в бассейны выдержки. ТВС из средней части перемещали ближе к центру, а на периферию ставили ТВС со свежим топливом, которые так и называют: «ТВС подпитки». Но и такая схема теперь уже осталась в прошлом – ТВС подпитки на периферии активной зоны вызывали слишком серьезный поток свободных нейтронов в направлении корпуса реактора – от этого и корпусу становилось «не по себе, да еще и количество свободных нейтронов непродуктивно уменьшалось. В результате расстановка ТВС в активной зоне превратилась в настоящее научно-инженерное искусство, освоить его далеко не просто. Дело чести и доблести для каждой топливной компании – уменьшить количество ТВС подпитки, увеличить время нахождения ТВС в активной зоне – именно так выглядит борьба за повышение рентабельности атомных энергоблоков.

Каждая топливная таблетка является продуктом нескольких этапов переработки, каждый из которых стоит денег, вернуть которые можно только одним способом – выработать как можно больше электроэнергии, то есть использовать всю энергию, имеющуюся в ядрах атомов урана-235. На языке атомщиков это звучит как «добиться максимальной степени выгорания ядерного топлива», и к этой теме мы еще не раз вернемся. Пока остановимся на том, что в активной зоне реакторов ВВЭР одновременно находятся ТВС с совершенно свежим топливом, ТВС с частично выгоревшим топливом и ТВС, которое находится уже на последних стадиях выгорания. Каждая секунда нахождения топлива в активной зоне приводит к уменьшению количества урана-235 – ведь именно для этого его туда и помещают. Так что «детский» вопрос про количество топлива в реакторе имеет множество ответов, зависящих от того, о каком конкретно реакторе идет речь и от того, когда именно началась топливная компания.

Топливная компания – это полное время нахождения ТВС в активной зоне и ее продолжительность, как видите, совершенно не совпадает с временем между перегрузками топлива. Перегрузка вовсе не обязательно означает, что топливная компания завершилась для всех ТВС – часть из них будет просто переставлена поближе к центру активной зоны, чтобы уран-235 продолжал выгорать и дальше. Перегрузка ядерного топлива – это вариант игры в «пятнашки» для очень взрослой публики, а не переворачивание коробочки с фишками вверх дном, потому и времени требует не так уж мало. Ведь все манипуляции с топливом, которое уже побывало в активной зоне реактора выполняются при помощи перегрузочной машины, управляемой дистанционно – радиация пленных не берет. Атомные «пятнашки» имеют очень сложные правила, поскольку ТВС и твэлы – это как раз то место, где атомная и ядерная физика, имеющая дело с микроскопическими частицами вещества, дают возможность видеть результаты действия их законов невооруженным глазом. Мир субатомных частиц отличен от привычного нам тем, что имеет принципиально вероятностный характер: невозможно со стопроцентной точностью предсказать характер ядерных явлений и реакций, можно говорить только о событиях, которые могут произойти с той или иной вероятностью. Предсказать заранее, насколько полно пройдет выгорание урана-235 в той или иной ТВС невозможно, поэтому каждая из сборок снабжена соответствующими датчиками, которые и отчитываются перед атомщиками, как именно идут процессы деления ядер, как работают свободные электроны. Перестановка ТВС внутри активной зоны всякий раз немного индивидуальна, карта их расстановки не является неким стандартом, установленным раз и навсегда.

Вот такое получилось «путешествие» в мир ядерных реакций, протекающих в атомных реакторах. Хотя текст и получился достаточно объемным, на самом деле экскурсионный автобус в этот раз двигался с изрядной скоростью, многие детали-подробности разглядеть не удалось, но теперь мы хотя бы понимаем, куда именно всматриваться в следующий раз и заранее догадываться, что предстоит рассматривать.

Уран Краткие факты


Краткие факты об уране

Сборник фактов об уране, DUF 6 и реестре Министерства энергетики DUF 6 .

За прошедшие годы Министерство энергетики получило многочисленные запросы от населения, в частности от детей школьного возраста, которые хотели узнать больше о запасах обедненного гексафторида урана в Департаменте и, в конечном счете, о том, как правительство собирается решить проблему этого наследственного материала.Департамент собрал следующие «забавные факты», чтобы представить характеристики этого материала в перспективе, узнаваемой из повседневной жизни. Мы надеемся, что вы найдете эти «забавные факты», интересными и наводящими на размышления, с точки зрения понимания задачи, стоящей перед Департаментом в управлении этим материалом и обеспечении его окончательного преобразования и утилизации.

Открытие урана

Уран был обнаружен в 1789 году немецким химиком Мартином Клапротом, который выделил оксид урана при анализе образцов настурана из серебряных рудников Иоахимсаля в бывшем Королевстве Богемия, расположенном на территории современной Чешской Республики.

Открытие способности урана к делению

Только в 1938 году было обнаружено, что уран можно расщеплять с выделением энергии, то есть делением. Это сделали Отто Ган и Фриц Штрассман.

Открытие радиоактивности урана

Анри Антуан Беккерель открыл радиоактивность урана в 1896 году.

DUF
6 Сравнение веса цилиндров

Крейсер класса «Тикондерога» весит примерно столько же, сколько 706 баллонов с обедненным гексафторидом урана (DUF 6 ).Потребовалось бы более 70 крейсеров, чтобы весить больше, чем национальный запас DUF 6 ! В составе флота всего 27 крейсеров типа «Тикондерога».

DUF
6 Сравнение веса цилиндров

7 142 баллона DUF 6 весит столько же, сколько авианосец класса «Нимиц». Весь арсенал из 57 634 цилиндров весит больше, чем все восемь авианосцев класса «Нимиц» вместе взятых!

DUF
6 Цилиндры

Если поставить 57 600 стандартных DUF 6 цилиндров встык, получится башня высотой 720 000 футов! Это более 136 миль в высоту!

Энергия из урана

Из одной тонны природного урана можно получить более 40 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Это эквивалентно сжиганию 16 000 тонн угля или 80 000 баррелей нефти.

Выделение урана

Уран был выделен в 1841 году французским химиком Эженом Пелиго.

Наименование урана

Уран был назван в честь планеты Уран, открытой всего восемью годами ранее в 1781 году.

Природное изобилие урана

Концентрация – уран занимает 48-е место среди самых распространенных элементов, встречающихся в природных горных породах земной коры.

Атомная энергетика и выбросы углерода

Атомные электростанции помогли избежать 90 процентов всех предотвращенных выбросов углерода в США.С. энергетический сектор с 1981 по 1994 год.

Один фунт урана

Из одного фунта урана получится шар диаметром всего 1,3 дюйма. Сделайте знак «ОК» указательным и большим пальцами, чтобы увидеть, насколько большим будет этот мяч.

Цена урана

В начале 2003 г. цена урана составляла приблизительно 10,75 долл. США за фунт. К середине 2006 г. цена выросла примерно до 45 долл. США за фунт. В начале 2007 года цена приблизилась к 100 долларам за фунт.

Атомные электростанции США

В настоящее время работает 104 U.Атомные электростанции в США, которые производят более 20 процентов электроэнергии в США.

Изобилие урана

В природе урана в 40 раз больше, чем серебра.

Урановый бейсбольный мяч

Бейсбольный мяч высшей лиги весит около 5,25 унции. Урановый бейсбольный мяч будет весить более 8,5 фунтов!

Точка горения урана

Мелкодисперсный уран легко горит на воздухе при температуре от 150 до 175 градусов Цельсия (от 300 до 350 градусов по Фаренгейту).

Плотность урана

Уран очень плотный.При плотности около 19 граммов на кубический сантиметр он в 1,6 раза плотнее свинца. Плотность увеличивает вес. Например, в то время как галлон молока весит около 8 фунтов, контейнер с галлоном урана будет весить около 150 фунтов.

Урановое стекло
Уран

используется для окрашивания стекла уже почти 2 тысячелетия. Недалеко от Неаполя в Италии был найден предмет из стекла цвета урана, датированный примерно 79 годом нашей эры. Оксид урана, добавленный к стеклу, придает стеклу оттенок от желтого до зеленоватого.

Пропорции изотопов урана

Встречающийся в природе уран равен 99.2745 процентов урана-238, при этом уран-235 (изотоп, производящий энергию) составляет около 0,720 процента, а уран-234 составляет менее 0,0055 процента.

Температура плавления урана

Уран кипит при температуре около 3818 градусов по Цельсию (около 6904 градусов по Фаренгейту).

Урановое ядро ​​

Атом урана-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов в ядре.

Объем DOE DUF
6 Инвентаризация

Уран из запасов DUF 6 , если его преобразовать в металл, образует куб со стороной около 30 метров (около 95 футов) с каждой стороны.

Объем DOE DUF
6 Инвентаризация

Если преобразовать в металлический уран, весь уран в Национальном запасе DUF 6 покроет футбольное поле на глубину около 15 футов. Чтобы весить столько же, на том же поле потребовалась бы вода высотой почти 290 футов!

Вес DOE DUF
6 Инвентаризация

704 000 метрических тонн гексафторида урана в запасах Департамента составляют более 1,5 МИЛЛИАРДА фунтов! Для сравнения, Великая пирамида Египта весит более 10 миллиардов фунтов.

Вес DOE DUF
6 Инвентаризация

704 000 метрических тонн DUF 6 содержат около 476 000 метрических тонн урана и 228 000 метрических тонн фтора. По-английски это означает более 1 миллиарда фунтов урана и более 500 миллионов фунтов фтора!

Вес урана

Галлон молока весит около 8 фунтов. Кусок металлического урана размером с молочный кувшин весит более 150 фунтов!

Мировое производство урана

Мировое производство урана в 2001 году составило 35 767 метрических тонн или 78.9 миллионов фунтов стерлингов.

Мировое производство ядерной энергии

Во всем мире насчитывается 441 атомная электростанция, которые производят около 16 процентов мировой электроэнергии.

Радиационные свойства урана

Радиационные свойства урана

(последнее обновление 9 января 2022 г.)

Введение · Соединения урана · Ссылки

> см. также:

Уран – это металл высокой плотности (18.9 г/см 3 ). Земная кора содержит в среднем около 3 частей на миллион (= 3 г/т) урана, а морская вода — около 3 частей на миллиард (= 3 мг/т).

  • Встречающийся в природе уран состоит из трех изотопов: U-238 (более 99%), U-235 и U-234, все из которых радиоактивны и имеют очень длительный период полураспада, т.е. очень медленно распадаются.
  • U-238 и U-235 являются исходными нуклидами двух независимых серий распада, а U-234 является продуктом распада серии U-238.
  • Только U-235 (содержится в природном уране при 0.711 весовых %, или 0,72 атомных %), является расщепляемым и, следовательно, способным высвобождать энергию в ядерном реакторе деления.
Свойства изотопов природного урана
U-234 U-235 U-238
Half-Life 244 500 лет 703.8 · 10 6 года 4,468 · 10 9 лет
конкретная деятельность 231.3 МБк/г 80 011 Бк/г 12 445 Бк/г
Изотопный состав природного урана
U-234 U-235 U-238 Всего
Atom% 0.0054% 0,72% 99,275% 100%
вес.% 0,0053% 0,711% 99.284% 100% 100%
Activity% 48,9% 48,9% 48,9% 48.9% 100%
Деятельность в 1 г U NAT 12,356 BQ 568 BQ 12 356 Бк 25 280 Бк

> см. также: Калькулятор смеси нуклидов (преобразование массы/активности)   ·   Средство просмотра ядерных данных

показаны только основные распады
* кроме того, все распады испускают гамма-излучение		 показаны только основные распады
* кроме того, все распады испускают гамма-излучение
Ас: актиний
Би: висмут
Па: протактиний
Pb: свинец
По: полоний		 Ра: Радий
Р-н: Радон
Th: Торий
Tl: таллий
У: Уран

> См. также: Калькулятор распада урана   ·   Универсальный калькулятор распада   ·   Средство просмотра ядерных данных
> См. также: Конвертер единиц измерения:   Удельная активность <-> период полураспада   ·   Распад <-> период полураспада   ·   Распад <-> время

В природном уране, содержащемся в ненарушенном месторождении урановой руды, эти цепи распада обычно находятся в вековом равновесии.Это означает, что в 1 г природного урана (почти) каждый нуклид ряда U-238 имеет активность 12 356 Бк, а каждый нуклид ряда U-235 – активность 568 Бк.

На различных этапах производства ядерного топлива равновесие нарушается:

  • Химическое разделение урана (например, на урановом заводе) удаляет продукты распада, при этом изотопный состав урана остается неизменным. Однако в течение нескольких месяцев снова нарастают короткоживущие продукты распада Th-234, Pa-234m и Th-231.Таким образом, в большинстве практических ситуаций их присутствие также необходимо учитывать. Все дальнейшие продукты распада требуют тысячелетий для роста, и поэтому в большинстве практических ситуаций ими можно пренебречь.
  • Обогащение урана (например, на центрифужном заводе) изменяет изотопный состав урана, повышая концентрацию урана-235 в потоке продуктов и снижая его концентрацию в потоке отходов (обедненный уран или хвосты).

Изотопы урана (U-238, U-235 и U-234) и многие продукты распада в основном испускают альфа-излучение и лишь незначительное гамма-излучение, в то время как некоторые продукты распада в основном испускают бета-излучение .Кроме того, два бета-излучателя (Pb-214 и Bi-214) являются основным источником гамма-излучения .

Альфа-излучение

  • Альфа-излучение — это излучение частиц ближнего действия. Он оказывает сильное воздействие на органические вещества при включении.

Бета-излучение

  • Бета-излучение — это излучение частиц ограниченного радиуса действия.В основном представляет опасность внешнего радиационного облучения. Кроме того, он может вызывать рентгеновское излучение при взаимодействии с веществом (тормозное излучение).

Гамма-излучение

  • Гамма-излучение представляет собой проникающее электромагнитное излучение дальнего действия. Представляет собой опасность внешнего радиационного облучения.

Альфа-излучение, испускаемое при распаде урана, может инициировать альфа-нейтронную реакцию в некоторых более легких элементах, содержащихся в соединении урана (в частности, фтор в UF 6 или кислород в UO 2 или U 3 O 8 ), превращая одни нуклиды в другие с испусканием нейтрона.Таким образом, такие соединения урана производят около нейтронного излучения , даже если они не подвергались облучению.
> См.: Калькулятор альфа-нейтронной реакции

Кроме того, изотоп U-238 претерпевает самопроизвольное деление на довольно низкой частоте. Каждое деление производит ок. 2 нейтрона, что дает около нейтронов излучения независимо от типа соединения урана.
> См.: Калькулятор альфа-нейтронной реакции (также охватывает спонтанное деление)

Нейтронное излучение

  • Нейтронное излучение — это излучение частиц дальнего действия.В основном представляет внешнюю радиационную опасность.

В дополнение к радиационной опасности тяжелый металл уран также представляет опасность химической токсичности.

(выбрать из схемы процесса)

Урановая руда содержит уран природного изотопного состава в концентрациях от менее 0,03% до более 20%.
Содержание руды 1% U 3 O 8 эквивалентно 0.848% U и 1 миллион фунтов U 3 O 8 эквивалентны 385 метрическим тоннам U. (см. также Конвертер единиц: Концентрация урана (масс.) · Масса урана)

В месторождении урановых руд установится вековое равновесие между ураном-238 и продуктами его распада и между ураном-235 и продуктами его распада соответственно. Равновесие может быть несколько нарушено геохимическими миграционными процессами в рудном месторождении.

Активность в урановой руде (серия U-238)
(логарифмическая шкала времени)
В случае ненарушенного месторождения урана активность всех продуктов распада остается постоянной в течение сотен миллионов лет.(см. также: Калькулятор распада урана)

В рудном месторождении радиация практически заперта под землей; Воздействие возможно только при использовании для питья загрязненных подземных вод, циркулирующих по месторождению. Радон не представляет опасности для глубоких отложений, хотя он может проходить через подземные трещины, поскольку он разлагается, прежде чем достигает поверхности.
Ситуация полностью меняется при разработке месторождения: газ радон может попасть в воздух, рудная пыль может быть разнесена ветром, а загрязняющие вещества могут выщелачиваться и просачиваться в поверхностные водоемы и подземные воды.

альфа-излучение 8 альфа-излучающих нуклидов, содержащихся в серии U-238 (и, в меньшей степени, 7 альфа-излучающих нуклидов в серии U-235) представляет радиационную опасность при проглатывании или вдыхании урановой руды (пыль ) и радон. Гамма-излучение в основном Pb-214 и Bi-214 вместе с бета-излучением Th-234, Pa-234m, Pb-214, Bi-214 и Bi-210 и нейтронным излучением возникающие в результате самопроизвольного деления урана-238, представляют внешнюю радиационную опасность.
При проглатывании и вдыхании также необходимо учитывать химическую токсичность урана как тяжелого металла.

> См. также: Радиационное воздействие на рабочих на урановом руднике
> См. также: Радиационное воздействие на жителей уранового рудника

Отходы, оставшиеся после открытых или подземных горных работ:
  • удаленная вскрышная порода, часто содержащая более 2-3 ppm U 3 O 8 фоновая концентрация, типичная для материала из слоев, не затронутых урановым месторождением, и
  • добытый материал со слишком низким содержанием для рентабельной добычи урана; пороговая концентрация зависит от экономики рудника и обычно находится в диапазоне 50-300 ppm U 3 O 8 .
Как и в урановой руде, между ураном-238 и продуктами его распада и между ураном-235 и продуктами его распада устанавливается вековое равновесие, если равновесие не нарушено геохимическими миграционными процессами в рудном месторождении.

Остаток низкосортной фракции от сортировки добытой урановой руды, содержание которого слишком низкое для рентабельного извлечения урана. Количество отбракованного материала часто во много раз превышает количество принятого на дальнейшую переработку.

> См. также: Обогащение урановой руды
> См. также: Калькулятор сортировки урановой руды

Выщелоченная руда, оставшаяся от кучного выщелачивания урановой руды.
Ripios имеет много общих свойств с хвостами урановых заводов: как и в хвостах, изотопы урана U-238 и U-235 больше не находятся в длительном равновесии с соответствующими продуктами распада. Однако из-за более низкого извлечения урана в процессе кучного выщелачивания доля остаточного урана, остающегося в рипиосе, выше, чем в хвостах.Кроме того, рипио более грубые, чем мелкоизмельченные хвосты.
По окончании установленного периода выщелачивания материал первоначально все еще остается насыщенным выщелачивающей жидкостью, что приводит к продолжающемуся выщелачиванию урана и других компонентов (многие из которых являются радиоактивными и/или токсичными).

> См. также: Кучное выщелачивание урана

Концентрация урана в растворе скважин подземного выщелачивания зависит от ряда параметров, важным из которых является время с момента запуска.Начальная концентрация в отдельной скважине вскоре достигает максимума в течение нескольких дней при значениях обычно 300–600 мг/л, а затем быстро снижается. Снижение замедляется по мере достижения концентрации 30 – 50 мг/л. Скважину обычно закрывают, когда концентрация достигает 10 – 20 мг/л после 8 – 18 месяцев эксплуатации. Средние концентрации урана обычно составляют 40-70 мг/л. [МАГАТЭ, 1989, стр. 17]
Различные продукты распада урана также выщелачиваются и могут достигать значительной активности в выщелачивающем растворе в зависимости от используемого выщелачивающего агента.При переработке раствора большое количество содержащегося в нем радона уходит в атмосферу, а остальные продукты распада переходят в отработанные растворы. Эти растворы обычно сбрасываются в глубокие водоносные горизонты через колодцы или испаряются в прудах, в результате чего образуется концентрированная суспензия отходов.

См. Также: Воздействие подземного выщелачивания урана.

Радон — газообразный радиоактивный элемент, образующийся при распаде радия, содержащегося в урановой руде.Наиболее важным изотопом является Rn-222, образующийся при распаде Ra-226 (член ряда распада U-238).
Радон представляет опасность при вдыхании, но гораздо более высокая радиационная опасность возникает при вдыхании короткоживущих дочерних продуктов радона (Po-218, Pb-214, Bi-214 и Po-214). Сам по себе радон не вызывает особого беспокойства, так как большая часть вдыхаемого радона выдыхается. И большая часть долгоживущего Pb-210 (период полураспада 22 года) и его дочерние продукты удаляются из организма до того, как они распадаются.
Активность радона и потомков
(логарифмическая шкала времени)
Активность долгоживущих производных радона
(логарифмическая шкала времени)

Существует ряд единиц, используемых для описания концентрации активности радона и дочерних продуктов радона в воздухе:

  • Бк/м 3 и пКи/л для активности концентрации радона-222 в воздухе:
    1 пКи/л (пико-Кюри или 10 -12 Кюри на литр) эквивалентен 37 Бк/м 3 (Беккерель на кубический метр)
  • Дж/м 3 , WL и Бк/м 3 EEC для концентрации активности производных радона-222 в воздухе:
    1 WL (рабочий уровень) эквивалентен 101.3 пКи/л (3746 Бк/м 3 ) радона-222 в равновесии с его короткоживущими продуктами распада.
    1 Дж/м 3 (Джоуль на кубический метр) эквивалентен 1,8 · 10 8 Бк/м 3 радона-222 в равновесии с его короткоживущими продуктами распада.
    EEC (равновесная эквивалентная концентрация) определяется как концентрация активности радона в радиоактивном равновесии с его короткоживущими потомками, которые имеют такую ​​же концентрацию потенциальной альфа-энергии, что и реальная неравновесная смесь.
Блок WLM описывает воздействие потомства радона-222:
1 WLM (месяц рабочего уровня) определяется как воздействие 1 WL в течение 170 часов.

Коэффициент равновесия описывает долю потенциальной энергии альфа-распада короткоживущих продуктов распада радона по сравнению с вековым равновесием. Коэффициент равновесия определяется как:
F = (0,106 с Po-218 + 0,514 с Pb-214 + 0,380 с Bi-214 ) / с Rn-222
где c x – концентрация активности нуклида x.
В помещении коэффициент равновесия зависит от скорости вентиляции; на открытом воздухе зависит от расстояния до источника и скорости ветра.
Типичные значения: 0,4 для помещения или работы и 0,6 для улицы.

> См. также: Конвертер единиц измерения: Активность конц. радон <-> дочерние продукты радона
> См. также: Калькулятор индивидуальной дозы радона

Концентрат урановой руды, полученный в процессе измельчения, содержит смешанный оксид, обычно обозначаемый как «U 3 O 8 » (UO 2 · 2 UO 3 ).Его получают из желтого кека прокаливанием. Из-за ряда содержащихся примесей он нуждается в дальнейшей очистке, прежде чем его можно будет использовать для производства ядерного топлива. 1 т U 3 O 8 эквивалентен 0,848 т U.
Активность природного урана (серия U-238)
(логарифмическая шкала времени)
Изначально содержит только изотопы урана. В течение нескольких дней прирастают Th-231 (серия U-235), а в течение нескольких месяцев – Th-234 и Pa-234m (серия U-238).Затем активность остается стабильной более 10 000 лет.
По истечении этого времени врастают Th-230 и все остальные продукты распада ряда U-238, а также Pa-231 и все остальные продукты распада ряда U-235. Однако это могло произойти только при неизрасходованном остаточном рудном концентрате. для производства ядерного топлива. (см. также: Калькулятор распада урана)

Альфа-излучение изотопов урана U-238, U-235 и U-234 представляет радиационную опасность при проглатывании или вдыхании, тогда как бета-излучение короткоживущих продуктов распада Th-234 и Pa-234m , вместе со слабым гамма-излучением , испускаемым всеми нуклидами, представляет внешнюю радиационную опасность.Дополнительную внешнюю радиационную опасность представляет нейтронное излучение в результате спонтанного деления урана-238.
При проглатывании и вдыхании также необходимо учитывать химическую токсичность урана как тяжелого металла.

> См. также: Радиационное воздействие на рабочих на урановом руднике · Урановый завод
> См. также: Радиационное воздействие на жителей уранового рудника · Урановый комбинат

(см. также: Введение: хвостохранилища уранового комбината)

Хвосты уранового производства представляют собой остаточные отходы процесса извлечения урана из урановой руды.Поскольку извлекается только уран, все остальные участники цепочек распада урана остаются в хвостохранилищах при их первоначальной деятельности. Кроме того, в хвостах остаются небольшие остаточные количества урана, зависящие от эффективности используемого процесса извлечения.

Деятельность хвостохранилища уранового комбината (серия U-238)
(логарифмическая шкала времени)
Первоначально общая активность в хвостах составляет около 85% активности в руде. В течение нескольких месяцев изотопы Th-234 и Pa-234m распадаются до значения, определяемого остаточной активностью U-238.Общая активность в хвостах затем остается постоянной более 10 000 лет и составляет около 75% активности в руде.
Только через несколько сотен тысяч лет, когда Th-230 распался до уровня остаточного U-234, происходит значительное снижение общей активности.
По прошествии этого времени активность всех членов цепи U-238 равна активности остаточных U-238 и U-234 и остается на этом уровне в течение нескольких миллиардов лет. (см. также: Калькулятор распада урана)

По сравнению с урановой рудой альфа-излучение хвостов урановых заводов и, следовательно, радиационная опасность при проглатывании или вдыхании хвостов (пыли) составляет прибл.на 25% ниже, а опасность от радона не изменилась. Внешняя радиационная опасность от гамма-излучения остается практически неизменной, а от бета-излучения снижается. Химическая токсичность урана играет незначительную роль только в хвостохранилищах.

> См. также: Радиационное облучение рабочих на урановом комбинате
> См. также: Радиационное воздействие на жителей уранового комбината · Хвосты уранового комбината

Эти отходы возникают при переработке и последующей конверсии концентрата урановой руды (U 3 O 8 ) в гексафторид урана (UF 6 ).
Как и хвосты урановых заводов, эти отходы также представляют собой шлам и хранятся в больших хранилищах. Образующиеся отходы сильно различаются в зависимости от используемого процесса преобразования. Они содержат различные нуклиды из ряда продуктов распада урана и другие токсичные вещества, и с ними необходимо безопасно обращаться в долгосрочной перспективе.

Для использования в тяжеловодных реакторах (HWR, типа CANDU, или тяжеловодных реакторах под давлением – PHWR) уран необходим в форме UO 2 .Его получают из концентрата урановой руды путем переработки и конверсии. 1 т UO 2 эквивалентен 0,8815 т U.

UO 2 помимо радиологической и химической опасности представляет опасность самовоспламенения мелкодисперсных частиц (пирофорность).

> См. также: Радиационное облучение рабочих на предприятиях по изготовлению топлива для тяжеловодных реакторов

Для использования в реакторах Magnox (с графитовым замедлителем и газовым охлаждением) уран необходим в виде металлического урана.Его получают из концентрата урановой руды путем переработки и конверсии.

Помимо радиологической и химической опасности металлический уран представляет опасность самовозгорания мелкодисперсных частиц (пирофорность).

> См. также: Радиационное воздействие на рабочих на предприятиях по производству топлива для реакторов Magnox.

> См.: Обогащенный UF 6 · Обогащенный RepU UF 6

> См.: Истощенный UF 6 · Обедненный RepU UF 6 · Обедненный металлический уран · Оксид обедненного урана (UO 2 или U 3 O 8 )

Общий · Натуральный UF 6 · Обогащенный UF 6 · Отработанный UF 6 · UF 6 каблуки

UF

6 – Общий Для использования в легководных реакторах (LWR, таких как реакторы с кипящей водой – BWR или реакторы с водой под давлением – PWR) делящийся изотоп U-235, содержащийся в природном уране, должен быть обогащен.Для процесса обогащения уран требуется в виде гексафторида урана (UF 6 ). 1 т UF 6 эквивалентен 0,676 т U.
Гексафторид урана получают из концентрата урановой руды путем аффинажа и конверсии.

При температуре окружающей среды UF 6 представляет собой кристаллическое твердое вещество, но при температуре 56,4°С возгоняется (превращается в газ).
Химически UF 6 очень реакционноспособен: с водой (атмосферная влажность!) он образует чрезвычайно агрессивную плавиковую кислоту и высокотоксичный уранилфторид (UO 2 F 2 ).Плавиковая кислота вызывает ожоги кожи и при вдыхании повреждает легкие.

Альфа-излучение изотопов урана U-238, U-235 и U-234 представляет радиационную опасность при проглатывании или вдыхании, тогда как бета-излучение короткоживущих продуктов распада Th-234 и Pa-234m , вместе со слабым гамма-излучением , испускаемым всеми нуклидами, представляет внешнюю радиационную опасность. Кроме того, бета-излучение производит вторичное рентгеновское излучение (тормозное) в UF 6 и в стенке цилиндра.
Внешняя радиационная опасность от UF 6 даже выше, чем от концентрата урановой руды, так как (Альфа,n)-реакция урана с фтором дает больше нейтронного излучения (смотреть анимацию), в дополнение к тому, что возникает в результате спонтанного деления У-238. (см. также: Калькулятор альфа-нейтронной реакции)

При проглатывании и вдыхании также необходимо учитывать химическую токсичность урана как тяжелого металла.

Информацию о гексафториде урана, полученном из переработанного урана (RepU), см. здесь.

> См. также: Радиационное воздействие на рабочих заводов по конверсии и обогащению

Натуральный УФ

6 > Общие свойства гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Гексафторид природного урана (обогащение , сырье ) получают из концентрата урановой руды путем аффинажа и конверсии.

UF 6 поставляется в стальных баллонах вместимостью до 12,7 тонн. Если во время аварии баллоны подвергаются длительному возгоранию, большое количество UF 6 может быть высвобождено в течение короткого времени (см. также Опасности гексафторида урана).

Обогащенный UF

6 > Общие свойства гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Обогащенный гексафторид урана (обогащение продукт ) получают из природного UF 6 путем обогащения.

Для использования в легководных реакторах (LWR) уран обогащают до содержания U-235 от 3 до 5 весовых процентов; это примерно в 4-7 раз превышает естественную концентрацию. В качестве побочного эффекта концентрация U-234 увеличивается в еще большей степени в соответствии с его более низким атомным весом.

Состав изотопов урана в обогащенном уране от обогащения природного урана
(обогащение до 3,5%)
U-234 U-235 U-238 Итого
Вес.% 0.02884% 3.5% 96,47194 96.471% 100%
91,8% 81,8% 3,4% 14,7% 14,7% 100%
Активность в 1 г U ENR 66 703 Бк 2 800 Бк 12 005 Бк 81 508 Бк
(см. также Дружественный калькулятор обогащения JOL)

В дополнение к уже описанным опасностям, обращение с обогащенным ураном представляет собой опасность критичности : если в одном месте накапливается слишком большое количество обогащенного урана, могут происходить неконтролируемые цепные реакции, вызывающие сильные выбросы нейтронного и гамма-излучения.

Обогащенный уран (гексафторид) представляет опасность распространения , поскольку работа по разделению, необходимая для обогащения определенного количества урана реакторного качества до уровня бомбового качества (> 90 мас.% U-235), ниже, чем требуется для получения реакторного урана из природного урана в первую очередь. (см. также Калькулятор обогащения урана)

Отработанный UF

6 > Общие свойства гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Обедненный гексафторид урана (обогащение хвосты ) является побочным продуктом обогащения природного UF 6 .

Отходы процесса обогащения обеднены ураном-235, поэтому их называют «обедненным ураном». Типичные концентрации U-235 в обедненном уране (анализ хвостов ) составляют от 0,2 до 0,3 весовых процента; что составляет около 30-40% его концентрации в природном уране. Концентрация U-234 истощается до еще более низкого соотношения, в соответствии с его более низким атомным весом.
Анализ хвостов является параметром, который можно корректировать в соответствии с экономическими потребностями в зависимости от стоимости свежего природного урана и стоимости обогащения (выраженной в долларах США за единицу работы разделения – ЕРР).
> См. графики: Баланс затрат на обогащение урана · Анализ оптимальных хвостов
(Примечание: стоимость сырья включает цену урана плюс стоимость конверсии)
> См. также: Оптимизатор затрат на обогащение урана
> Посмотреть текущие цены на уран

Состав изотопов урана в обедненном уране при обогащении природного урана
(от обогащения до 3,5%, содержание хвостов 0,2%)
U-234 U-235 U-238 Итого
Вес.% 0.0008976% 0,2% 99.799% 99.799% 100% 100%
Оформление% 14,2% 14,2% 1,1% 84,7% 100%
Деятельность в 1 г U DEP 2 076 Бк 160 Бк 12 420 Бк 14 656 Бк
(см. также дружественный калькулятор обогащения JOL)

Активность обедненного урана (на 1 г DU)

В течение нескольких месяцев изотопы Th-234 и Pa-234m растут до значения, определяемого активностью U-238.Общая активность обедненного урана остается неизменной в течение примерно 10 000 лет.
Затем начинает расти Th-230 со всеми продуктами его распада. Примерно через 100 000 лет U-234 растет до уровня активности, заданного U-238, что еще больше способствует врастанию Th-230 и продуктов распада.
Примерно через 2 миллиона лет все нуклиды находятся в вековом равновесии, а суммарная активность достигает максимума и остается на этом уровне в течение миллиарда лет.
Из остаточного U-235 в течение нескольких дней вырастает Th-231.Примерно через 10 000 лет начинают расти Pa-231 и все другие продукты распада серии U-235 (см. Также: Калькулятор распада урана).

 

Энергия гамма-распада обедненного урана (на 1 г DU)

Рост скорости гамма-распада еще более резкий, так как среди продуктов распада находятся сильнейшие гамма-излучатели серии (Pb-214 и, в частности, Bi-214, см. Ряд распадов). (сгенерировано с помощью калькулятора распада урана)

Таким образом, обедненный уран обладает необычным свойством, заключающимся в том, что он становится более опасным со временем – эффект, который необходимо учитывать при долгосрочном обращении с ним как с отходами.

Большая часть произведенного к настоящему времени обедненного UF 6 хранится в стальных баллонах на так называемых складах баллонов вблизи обогатительных заводов. На складах баллоны подвержены коррозии. Поэтому целостность цилиндров должна быть контролировать и время от времени освежать картину. Эти работы по техническому обслуживанию требуют перемещения цилиндров, что создает дополнительную опасность из-за повреждения проржавевших цилиндров и ошибок при обращении. (см. Баллоны для хранения отработанного UF 6 )
В качестве наихудшего сценария следует предположить падение самолета на склад баллонов.

UF

6 каблуки > Общие свойства гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Пятки гексафторида урана получают в виде остатка от разгрузки контейнеров с UF 6 любого изотопного состава.

Разгрузка баллонов UF 6 обычно осуществляется путем нагрева баллона в автоклаве. Затем UF 6 возгоняется (превращается в газ) и подается на приемную установку.Однако в цилиндре присутствуют также продукты гамма-излучающего распада U-238 и U-235, а именно Th-234, Pa-234m и Th-231. Они образовались в течение нескольких месяцев после химического выделения урана и не образуют газообразных соединений с фтором. Они скорее концентрируются в остатке, называемом «пятками», который не удаляется из цилиндра.

Эти продукты распада (в частности, Pa-234m) являются основным источником гамма-излучения в цилиндре; сам уран излучает лишь меньшее количество гамма-излучения.В полном цилиндре только небольшая часть генерируемого гамма-излучения достигает поверхности цилиндра, поскольку большая часть гамма-излучения экранируется содержащимся в нем ураном. Однако в «пустом» цилиндре основной источник гамма-излучения по-прежнему находится в пятках и теперь почти беспрепятственно достигает поверхности цилиндра, см. анимацию.
Кроме того, бета-излучение продуктов распада (в частности, Pa-234m) создает вторичное рентгеновское излучение в стенке цилиндра (тормозное излучение).

UF 6 Heels Activity (серия U-238)
(в 10 кг остаточного UF 6 в цилиндре 48Y, первоначально заполненном натуральным UF 6 )
(логарифмическая шкала времени)
Только ок. через полгода после выгрузки УФ 6 эти продукты распада в основном сгнили.

> см. также: Универсальный калькулятор затухания

В процессе деконверсии обедненный гексафторид урана может быть преобразован в форму металлического урана.

Если UF 6 содержал переработанный уран (RepU), то обедненный уран может быть загрязнен искусственными изотопами урана U-236 и U-237, а также трансурановыми соединениями, такими как нептуний-237 и плутоний-239.

В дополнение к радиологической и химической опасности металлический (обедненный) уран представляет опасность самовозгорания мелкодисперсных частиц (пирофорность).

В процессе деконверсии обедненный гексафторид урана может быть преобразован в форму оксида UO 2 или U 3 O 8 .В этих формах обедненный уран химически более стабилен и подходит для длительного хранения или захоронения (см. Управление отходами – обедненный уран).
1 т UO 2 эквивалентен 0,8815 т U, а 1 т U 3 O 8 эквивалентен 0,848 т U.

Внешнюю радиационную опасность представляют гамма-излучение и нейтронное излучение (в результате спонтанного деления урана-238).
> View: Радиационное воздействие на зданиях хранилищ обедненного урана: Жители · Рабочие

Если UF 6 содержал переработанный уран (RepU), то обедненный уран может быть загрязнен искусственными нуклидами урана U-236 и U-237, а также трансурановыми соединениями, такими как нептуний-237 и плутоний-239.

Помимо радиологической и химической опасности, (обедненный) UO 2 (кроме U 3 O 8 ) представляет опасность самовозгорания мелкодисперсных частиц (пирофорность).

В процессе деконверсии обогащенный гексафторид урана преобразуется в оксидную форму UO 2 . В таком виде уран используется для производства ядерного топлива для легководных реакторов.1 т UO 2 эквивалентен 0,8815 т U.
Если UF 6 содержал регенерированный уран (RepU), то ядерное топливо может быть загрязнено искусственными изотопами урана U-232, U-233 и U-236, а также продуктами деления, такими как технеций-99.
Производство и обращение с этим материалом, как и со всем обогащенным ураном, представляет опасность критичности : если в одном месте накапливается слишком большое количество обогащенного урана, могут происходить неконтролируемые цепные реакции, вызывающие сильные выбросы нейтронного и гамма-излучения.

Помимо радиологической и химической опасности, (обогащенный) UO 2 представляет опасность самовозгорания мелкодисперсных частиц (пирофорность).

> См. также: Радиационное воздействие на работников предприятий по изготовлению топлива легководных реакторов.

Хотя отработанное топливо по-прежнему состоит в основном из урана, облучение в реакторе увеличило запас активности на несколько порядков из-за образования искусственных изотопов урана, трансурановых соединений, продуктов активации, продуктов деления и всех продуктов их распада.В первое время активность настолько высока, что остаточное тепло поддерживает температуру на высоком уровне, что требует адекватного охлаждения.
Отработавшее топливо испускает широкий спектр ионизирующих излучений, в том числе нейтронное излучение.

Активность отработавшего топлива:
(1 т тяжелого металла, из топлива UO 2 , выгорание: 33 ГВт-д/т U в легководном реакторе, во время выгрузки, короткоживущие нуклиды опущены)
Проходит 10 миллионов лет, прежде чем искусственные продукты реакции распадутся и активность приблизится к уровню остаточного урана и продуктов его распада.
(см. также: Универсальный калькулятор затухания)

Сравнение активности в отработавшем топливе и в соответствующих количествах отходов, возникающих при производстве топлива:
(Отработанное топливо: 1 т тяжелого металла, из UO 2 топливо / МОКС-топливо, выгорание: 45 ГВт-сут/т ТМ в реакторе с водой под давлением)

Вначале активность в отработавшем топливе превышает активность в отходах производства топлива на несколько порядков, но примерно черезЧерез 1 миллион лет активность обедненного урана становится самой высокой.

В определенные моменты активности в отработавшем топливе, полученном из МОКС-топлива, до 5 раз выше, чем в отработавшем топливе из топлива UO 2 , и требуется до 10 раз больше времени, пока отработавшее топливо из МОКС-топлива не достигнет уровней активности в отработанном топливе из UO 2 топлива.
(см. также: Калькулятор активности отходов ядерной топливной цепочки )

При переработке отработавшего топлива извлекаются только переработанный уран (RepU) и плутоний, а все остальные компоненты выбрасываются как высокоактивные отходы (ВАО).ВАО по-прежнему выделяют тепло и являются сильным источником излучения всех видов. Поэтому он требует безопасного хранения в течение сотен тысяч лет.

Деятельность по высокоактивным отходам:
(от переработки 1 т тяжелого металла, от топлива UO 2 , выгорание: 33 ГВт-д/т U в легководном реакторе, переработка через 5 лет после выгрузки)

(см. также: Универсальный калькулятор распада)

Остаточный уран, содержащийся в отработанном ядерном топливе, может быть восстановлен на заводе по переработке.

Уран, извлеченный в процессе PUREX (используемый на перерабатывающих заводах в Селлафилде (Великобритания) и Ла-Аг (Франция)), имеет форму нитрата уранила (UO 2 (NO 3 ) 2 ). Его необходимо преобразовать в форму UO 3 для дальнейшего использования.

Уран, полученный при переработке ОЯТ, загрязнен продуктами деления (в основном рутением-106 и технецием-99), искусственными изотопами урана (U-232, U-233, U-236, U-237), трансуранами ( таких как нептуний-237 и плутоний-239), и с продуктами распада всех этих нуклидов.

Таким образом, радиационная опасность для работников гораздо выше при переработке RepU, чем при переработке природного урана.

Уран-232 Серия Активность
(логарифмическая шкала времени)
U-232 вызывает особую озабоченность, поскольку некоторые продукты его распада являются сильными гамма-излучателями (в частности, таллий-208). В то время как активность продуктов деления медленно снижается со временем из-за радиоактивного распада, активность потомков урана-232 (и, следовательно, его гамма-излучения) сильно возрастает в течение первых 10 лет, пока не будет достигнуто вековое равновесие с ураном-232.(см. также: Калькулятор распада урана)
9999834%

12,284 BQ

Состав изотопов урана в уране, содержащемся в отработавшем топливе
(начальное обогащение до 3,5%, после выгорания 39 ГВт-сут/т ТМ)
на реакторе разгрузить U-232 U-233 U-234 U-234 U-235 U-236 U-237 U-237 U-238 U-238
вес% 6.59 · 10 -8 % 1,58 · 10 -7 % 0.0175% 0,846% 0,472% 0,0013% 98,664%
1,329 · 10 -6 % 1.436 · 10 -9 %
1.031 · 10 -4 %% 1.724 · 10 -6 % 2.879 · 10 -5 % -5 % 99.999834% 3.128 · 10 -5 %
Деятельность в 1 г U REP 522 Бк 0,564 Бк 40 495 Бк 677 Бк 11 304 Бк 3.927 · 10 10 BQ
после 5 лет U-232 U-233 U-234 U-235 U-236 U-236 U- 236 U 237 U-238
вес% 1,88 · 10 -7 % -7 % 2.59 · 10 -7 % 0,0184% 0.0184% 0,846% 0,472% 4,83 · 10 -9 % 98,664%
активность % 0.6955% 0,0004317% 19.87% 0,3160% 5,276% 68.11% 5,734%
активность в 1 г U Rep 1490 Бк 0,925 Бк 42578 Бк 677 Бк 11 304 Бк 145 914 Бк 12 284 Бк
(по [Neghabian1991] с.83)

«Ароматизированный» или «смешанный» уран — это промышленный термин, используемый для урана, который содержит следы переработанного урана (RepU).Следы могли быть получены в результате обработки необлученного материала в системе, которая ранее работала с облученным материалом. В результате воздействия системы производимый уран загрязняется искусственными изотопами урана, продуктами деления и трансурановыми соединениями.

Общий · Сырье RepU UF 6 · Обогащенный RepU UF 6 · Обедненный RepU UF 6 · Репсовые каблуки

RepU Гексафторид (UF

6 ) – Общий > Общие свойства гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Дополнительные опасности существуют, если гексафторид урана содержит переработанный уран (RepU), извлеченный из отработавшего ядерного топлива.При этом гексафторид урана может быть загрязнен продуктами деления (в основном рутением-106 и технецием-99), искусственными изотопами урана (U-232, U-233, U-236, U-237), трансуранами ( таких как нептуний-237 и плутоний-239), и с продуктами распада всех этих нуклидов.

В процессе конверсии большая часть продуктов деления и трансурановых соединений удаляется, но остаточное загрязнение может оставаться.

> См. также: Радиационное воздействие на рабочих заводов по конверсии и обогащению

Необработанный гексафторид RepU (UF

6 ) > Общие свойства регенерированного гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Если гексафторид урана производится из регенерированного урана (RepU), то он по-прежнему содержит все изотопы искусственного урана, извлеченные в ходе репроцессинга.

% 98,664% активности
Состав изотопов урана в уране, содержащемся в отработавшем топливе
(первоначально обогащение до 3,5%, после выгорания 39 ГВт-сут/т ТМ и задержки на 5 лет после выгрузки)
U-232 U-233 U-234 U-235 U-236 U-237 U-237 U-238 U-238
Вес% 1.88 · 10 -7 % 2,59 · 10 -7 % 0,0184% 0.846% 0,472% 4,83 · 10 -9 %
0,6955% 0,0004317% 19.87% 0,3160% 5,276% 68,11% 5,734%
активность в 1 г U повторении 1490 Бк 0,925 Бк 42578 Бк 677 Бк 11304 Бк 145914 Бк 12284 Бк
(после того, как [ Негабян1991] с.83)

Обогащенный гексафторид RepU (UF

6 ) > Общие свойства регенерированного гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Если сырье UF 6 содержало переработанный уран (RepU), то более легкие нуклиды урана U-232 и U-233 в основном и U-236 частично попадают в обогащенный продукт UF 6 . Любые присутствующие продукты деления, такие как технеций-99, полностью попадают в обогащенный продукт UF 6 .

Чтобы получить такую ​​же реактивность, RepU должен быть обогащен выше, чем природный уран, чтобы компенсировать присутствие U-236, поглотителя нейтронов.

%8 [по 1 с.90; см. также дружественный калькулятор обогащения JOL)

Обедненный гексафторид RepU (UF

6 ) > Общие свойства регенерированного гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Если сырье UF 6 содержало регенерированный уран (RepU), то более тяжелые нуклиды урана U-236 и U-237 частично попадают в обедненные хвосты UF 6 . Любые присутствующие трансурановые соединения, такие как нептуний-237 и плутоний-239, в основном попадают в хвосты.

Состав изотопов урана в обогащенном уране при обогащении регенерированного урана (RepU)
(первоначально обогащение до 3,5%, после выгорания 39 ГВт-сут/т ТМ и задержки на 5 лет после выгрузки)
U-23290 U-232 U-233 U-234 U-235 U-236 U-237 U-237 U-237 U-238 Всего
Вес% 1.055 · 10 -6 % 1.45 · 10 -6 % 0.09281% 3.82% 1.602% – 902% – 94,485% 100%
Деятельность% 3 % 0,00194 0,0018% 77,7% 1,1% 13,9% 13,9% – 4,3% 100%
Деятельность в 1 г U ENR 8 360 BQ 5 BQ 5 BQ 5 BQ 5 BQ 5 BQ 214 670 Бк 3 056 Бк 38 384 Бк – 11 763 Бк 276 238 Бк
Состав изотопов урана в обедненном уране при обогащении регенерированного урана (RepU)
(первоначальное обогащение до 3,5%, после выгорания 39 ГВт-сут/т ТМ и задержки на 5 лет после выгрузки, анализ хвостов 0,2%)
U-23290 U-232 U-233 U-234 U-235 U-236 U-237 U-237 U-238 U-238 Всего
вес% – – 0.001939% 0,2% 0,2266% – 99.571% 100%
– – 20% 0,71% 24,1% – 55,2% 100% 100%
Деятельность в 1 г U Dep – – 4,485 BQ 160 BQ 5,429 BQ – 12 396 BQ 22,470 BQ
(по [Neghabian1991] с.90; см. также дружественный калькулятор обогащения JOL)

Репсовые каблуки

> Общие свойства регенерированного гексафторида урана (UF 6 ) см. здесь

Для баллонов с UF 6 , изготовленных из переработанного урана (RepU), пятки содержат еще более сильный гамма-излучатель таллий-208 (Tl-208) из серии U-232, для распада которого требуется несколько более 10 лет.

Переработанный уран (RepU) можно использовать для замены природного урана в производстве ядерного топлива.Для этого уран, извлеченный на заводах по переработке с помощью процесса PUREX, сначала должен быть переведен из формы нитрата уранила (UO 2 (NO 3 ) 2 ) в U 3 O 8 . Как и природный уран, он затем преобразуется в UF 6 , обогащается и, наконец, перерабатывается в ядерное топливо.

Однако есть некоторые оговорки, касающиеся продуктов деления, искусственных изотопов урана и трансурановых соединений, содержащихся в RepU:

  • Радиационная опасность для работников значительно выше при переработке РеПУ, чем природного урана.
  • Предприятия по переработке RepU должны быть строго отделены от предприятий по переработке природного урана, чтобы исключить риск загрязнения природного урана какими-либо загрязнителями, содержащимися в RepU. В противном случае природный уран превратился бы в «парфюмированный» уран, что, возможно, сделало бы его непригодным для использования по назначению.
  • Чтобы получить ту же реактивность, RepU должен быть обогащен выше, чем природный уран, чтобы компенсировать присутствие U-236, поглотителя нейтронов.

> См. также: Радиационное воздействие на работников предприятий по изготовлению топлива легководных реакторов.

Плутоний, содержащийся в отработанном ядерном топливе, может быть восстановлен на заводе по переработке.Восстановленный плутоний состоит из нескольких нуклидов, только некоторые из которых (Pu-239 и Pu-241) являются делящимися. Из-за более короткого периода полураспада изотопов плутония (Pu-239: 24 065 лет) удельная активность плутония намного выше, чем у урана, что приводит к более высокой радиационной опасности. Кроме того, радиационную опасность могут представлять короткоживущие изотопы плутония, в частности Pu-241, который с периодом полураспада 14,4 года распадается до гамма-излучателя Am-241.

Подобно обогащенному урану, плутоний представляет опасность критичности : если в одном месте накапливается слишком большое количество, могут происходить неконтролируемые цепные реакции, вызывающие сильные выбросы нейтронного и гамма-излучения.

Поскольку плутоний в основном состоит из делящегося материала (сопоставимого только с высокообогащенным ураном), он представляет собой серьезную опасность распространения .

Плутоний, извлеченный из отработавшего топлива, можно использовать для замены делящегося изотопа урана U-235 в реакторном топливе. Плутоний смешивают с природным или обедненным ураном, чтобы получить смешанное оксидное топливо.
Поскольку только часть извлеченного плутония является делящимся (т.г. 66% по массе), а реактивность делящегося плутония (Pu-239 и Pu-241) ниже, чем у U-235 (например, 66% по массе), ок. в два раза больше плутония требуется для замены U-235 в топливе.

Из-за более высокой активности плутония МОКС-топливо представляет более высокую радиационную опасность, чем оксидно-урановое топливо.

Подобно топливу на основе оксида урана, МОКС-топливо представляет собой опасность критичности : если в одном месте накапливается слишком большое количество, могут происходить неконтролируемые цепные реакции, вызывающие сильные выбросы нейтронного и гамма-излучения.

Из-за возможности извлечения плутония путем химической обработки МОКС-топливо представляет опасность распространения .

Топливо REMIX (регенерированная смесь) производится из смеси регенерированного урана (RepU) и плутония, извлеченных из отработавшего ядерного топлива, с добавлением небольших объемов обогащенного урана.

[Neghabian1991] Verwendung von wiederaufgearbeitetem Uran und von abgereichertem Uran, von A.Р. Негабиан, Х. Дж. Беккер, А. Баран, Х.-В. Binzel, Der Bundesminister fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hg.), Schriftenreihe Reaktorsicherheit und Strahlenschutz, BMU-1992-332, ноябрь 1991 г., 186 S.

[IAEA1989] Выщелачивание урана на месте: технические, экологические и экономические аспекты, IAEA-TECDOC-492, МАГАТЭ Вена, 1989, 172 стр.

уран – Студенты | Britannica Kids

Введение

В 1789 году немецкий химик Мартин Клапрот открыл химический элемент уран.Открытие должно было иметь далеко идущие последствия; в середине 1900-х люди начали использовать этот радиоактивный элемент в ядерном оружии и ядерных реакторах, производящих ядерную энергию.

Уран присутствует в земной коре только в количестве от двух до четырех частей на миллион, и есть несколько месторождений, в которых урановая руда присутствует в количествах, превышающих примерно 0,2 процента. Тем не менее сотни минералов содержат уран. Уранинит и карнотит, например, являются распространенными минералами, которые содержат относительно высокие концентрации урана.Смоляная обманка, известная своим использованием в ранних исследованиях радиоактивных элементов, представляет собой разновидность уранинита.

Уран широко рассеян в земной коре, хотя и не в больших количествах. У Соединенных Штатов есть большие месторождения урана, как и у Канады — основного поставщика этого элемента. Австралия имеет богатые месторождения урана на своей Северной территории. Значительные запасы имеются также в Казахстане, ЮАР, Нигере, России, Намибии, Бразилии и других странах.

Свойства

Уран — металл серебристого цвета, очень плотный — более чем в 19 раз плотнее воды.Одним из наиболее отличительных свойств урана является его радиоактивность, открытая французским физиком Антуаном-Анри Беккерелем в 1896 году. Радиоактивные изотопы урана распадаются на другие элементы или изотопы с четко определенными скоростями, называемыми периодами полураспада. Каждый изотоп имеет уникальный и характерный период полураспада. Эти периоды полураспада достаточно велики, чтобы позволить ученым определить возраст некоторых очень старых пород путем измерения радиоактивного распада изотопов урана в породах с помощью методов, называемых уран-ториево-свинцовым датированием и датированием ураном-234–ураном-238.( См. также ядерная физика.)

Уран имеет атомный номер 92 и атомный вес 238,029. Встречающиеся в природе изотопы урана: U-234, U-235 и U-238. Другие основные изотопы, не встречающиеся в природе, но образующиеся в ядерных реакциях, например те, которые происходят в реакторах, включают U-232, U-233 и U-236. Изотопы U-235 и U-233 особенно полезны, поскольку они могут подвергаться делению под действием нейтронов. Изотоп U-238 превращается в плутоний (Pu-239), когда захватывает нейтрон.Благодаря этим свойствам и U-235, и U-238 используются в производстве атомных бомб.

Уран довольно легко реагирует с другими атомами, потому что он довольно легко отдает от трех до шести своих внешних электронов. Когда уран отдает один или несколько своих внешних электронов, говорят, что он окисляется. Из-за множества возможных степеней окисления уран имеет богатый химический состав и может образовывать множество химических соединений с другими элементами. Главными среди них являются оксиды и галогениды. Оксиды, такие как UO 2 , U 3 O 8 и UO 3 , образуются, когда уран реагирует с кислородом.Галогениды образуются, когда уран реагирует с любым из галогенидных элементов: фтором, хлором, бромом или йодом. Уран также реагирует с кислородом с образованием уранил-иона UO 2 2+ . Ион уранила соединяется с другими химическими веществами с образованием молекул, таких как нитрат уранила, UO 2 (NO 3 ) 2 , который используется при очистке урана. ( См. также периодическую таблицу .)

Гексафторид урана, UF 6 , и тетрафторид урана, UF 4 , являются двумя основными галогенидами урана.Они используются в промышленных процессах, таких как очистка урана и обогащение урана.

Многие соединения урана могут растворяться в воде или кислотах. Нитрат уранила получают растворением любого из оксидов урана в азотной кислоте. Уран может быть высоко очищен с использованием кислых растворов нитрата уранила в процессе, называемом экстракцией растворителем. Уранилнитрат удаляется или экстрагируется из водной фазы и переходит в органическую фазу, оставляя большую часть примесей. Такое поведение нитрата уранила лежит в основе многих современных крупномасштабных операций по очистке урана.

Добыча и переработка

С первым крупномасштабным использованием урана в ядерных энергетических реакторах расширились поиски крупных месторождений урановой руды. Большая часть разведки в Соединенных Штатах проводилась в западных штатах, в первую очередь в Колорадо, Юте, Аризоне и Вайоминге, где уже было известно о существовании месторождений.

В Соединенных Штатах урановые руды находятся в наибольшем изобилии в месторождениях песчаника. Есть также несколько жильных месторождений, содержание которых, как правило, значительно выше, чем в песчаниках.Поскольку урановые руды обычно содержат очень мало урана по сравнению с количеством песка или других полезных ископаемых, заводы по переработке урана, называемые мельницами, должны быть расположены рядом с рудниками, чтобы снизить затраты на транспортировку руды.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Первым шагом в производстве урана является дробление и измельчение руды для получения крупного материала, похожего на гравий. Затем измельченные руды растворяют в выщелачивающих растворах либо серной кислоты, либо смеси карбоната натрия и бикарбоната натрия, в зависимости от примесей в рудах.Если в руде содержится более 15 процентов известняка (карбоната кальция), используется карбонатная смесь, поскольку известняк будет потреблять слишком много кислоты. При растворении руд образуется соединение уранила: при использовании сернокислотного выщелачивающего раствора образуется сульфат уранила; если используется карбонатная смесь, образуется уранилтрикарбонат.

Соли уранила селективно удаляются из выщелачивающих растворов с помощью специальных материалов, называемых ионообменными смолами, или путем экстракции любым из нескольких органических растворителей.В любом случае соединение урана удаляется из исходного раствора, оставляя много примесей. Повторяя процесс ионного обмена или экстракции растворителем, можно получить очень чистый урановый продукт.

Затем уран подвергается осаждению, сушке и упаковке для подготовки к отправке. Форма конечного осадка урана называется желтой лепешкой. Желтый жмых часто транспортируют на отдельный завод для дальнейшей переработки. На втором заводе окончательная очистка может быть произведена путем преобразования урана в газообразный гексафторид урана и его селективной дистилляции от примесей.Когда это делается, уран часто готовят для использования в качестве топлива для ядерных реакторов. В этом случае он подвергается процессу, предназначенному для концентрирования изотопа U-235, процедуре, называемой изотопным обогащением.

Очень большое количество физических и химических процессов будет разделять изотопы урана; однако немногие из них практичны в больших масштабах. В одном из первых методов разделения изотопов урана использовались группы больших электромагнитных машин, называемых Калутронами. В конечном итоге процесс Калутрона был заменен газовой диффузией и другими процессами.

В процессе газодиффузии газообразный гексафторид урана закачивается в металлические трубы, изготовленные из высокопористого металла. Около половины газа проходит или вытекает через стенки трубок. Выделившийся газ и оставшийся газ закачиваются в отдельные трубки, идентичные первой, и процесс повторяется. Каждый раз, когда газ выходит через стенку трубы, он концентрируется или обогащается изотопом U-235; обогащенный уран называется продуктом. Остальной газ, обедненный ураном-235, называют хвостами.Совокупность трубок и насосов, необходимых для проведения одного процесса разделения, называется стадией. Для достаточного обогащения урана требуются многие тысячи ступеней, и этот набор ступеней называется каскадом.

В другом процессе обогащения, называемом газовым центрифугированием, газообразный гексафторид урана (UF 6 ) помещается в большие вертикально установленные вращающиеся цилиндры, называемые центрифугами. Молекулы 238 UF 6 тяжелее, чем молекулы 235 UF 6 , и поэтому предпочтительно отбрасываются к стенке центрифуги, в то время как более легкие 235 UF 6 молекулы концентрируются ближе к центру. .Специально сконструированный ковш внутри центрифуги забирает часть газообразного гексафторида урана с более высокой концентрацией 235 UF 6 . Как и в газодиффузионном процессе, одна такая операция разделения называется стадией, а совокупность стадий — каскадом.

В еще одном процессе обогащения, называемом лазерным разделением изотопов атомного пара или AVLIS, металлический уран испаряется в большой камере и облучается лазерным светом с точно контролируемой длиной волны.Фотон света ионизирует или удаляет электрон из атома урана-235 в паре, но не затрагивает атомы урана-238. Затем ионизированные атомы U-235 могут собираться на электрически заряженных поверхностях, а атомы U-238 конденсируются на отдельных поверхностях. В этом процессе очень высокая степень обогащения может быть получена за одну стадию.

Химические процессы, называемые экстракцией растворителем и ионным обменом, также могут использоваться для разделения изотопов урана. Степень разделения, достигаемая в данном процессе, называется коэффициентом разделения.Как правило, коэффициент разделения, полученный на одной стадии химического процесса, меньше, чем для физического процесса, и для достижения желаемой степени разделения требуется много стадий. Энергия, необходимая для достижения этого разделения, измеряется в единицах работы разделения, сокращенно ЕРР.

Использование урана

Наиболее широко уран используется в топливе ядерных реакторов. Диоксид урана — это химическая форма, наиболее часто используемая в крупных современных реакторах. Однако некоторое количество металлического урана все еще используется в старых реакторах.Как правило, уран, используемый в качестве топлива, имеет форму небольших цилиндров, заключенных в металлическую трубку, называемую оболочкой. Оболочка чаще всего представляет собой сплав металлического циркония, выбранный потому, что он не вступает в реакцию с нейтронами. Алюминий часто используется в качестве оболочки твэлов в небольших исследовательских реакторах; в таких случаях само топливо часто представляет собой сплав алюминия и урана. Обогащение урана в топливе энергетических реакторов обычно составляет около 3%. Уран с обогащением более 90 процентов используется в ядерном оружии.

Высокая плотность металлического урана позволяет использовать его в качестве защиты от радиации. Иногда его используют для этой цели при транспортировке высокорадиоактивных отработавших топливных элементов из ядерных реакторов в места хранения. Его высокая плотность также придает металлическому урану большую проникающую способность, когда он используется в снарядах. Он также может служить балластом, когда требуется большой вес в небольшом объеме.

Растворы оксалата уранила в течение многих лет использовались в качестве актинометров, инструментов, используемых для измерения количества фотонов, присутствующих в луче света.Энергия света, поглощаемая ионом уранила, вызывает хорошо воспроизводимые химические и физические реакции.

Raymond G. Wymer

Uranium Decay Series – обзор

1.2.6 Радий

Радий имеет символ Ra и атомный номер 88. Его атомный вес составляет 226,0254 г/моль. Радий является щелочноземельным металлом, который содержится в следовых количествах в урановых рудах. Его самый стабильный изотоп, 226 Ra, имеет период полураспада 1602 года и распадается на газ радон.

Самый тяжелый из щелочноземельных элементов, радий сильно радиоактивен и по своим химическим свойствам напоминает барий.Этот металл содержится в крошечных количествах в урановой руде «Урановая смолка» и различных других урановых минералах. Препараты радия примечательны тем, что поддерживают себя при более высокой температуре, чем окружающая среда, и своим излучением, которое бывает трех видов: альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи.

Свежеприготовленный чистый металлический радий почти чисто белый, но чернеет на воздухе (вероятно, из-за образования нитрида). Радий люминесцирует при воздействии электромагнитного излучения соответствующей длины волны (придавая слабый синий цвет).Он бурно реагирует с водой с образованием гидроксида радия и немного более летуч, чем барий. Нормальная фаза радия – твердое тело. Поскольку все изотопы радия радиоактивны и недолговечны в геологическом масштабе времени, любой первичный радий давно бы исчез. Поэтому в природе радий встречается только как продукт распада в трех естественных рядах радиоактивного распада (торий, уран и актиний). Радий-226 является членом ряда распада урана. Его родитель Торий-230 и его дочь Радон-222.Ниже приводится известное содержание радия (табл. 1.19).

ТАБЛИЦА 1.19.

Обилие Радия
Расположение частей на миллиард по массе частей на миллиард атомов
Вселенной 0 Нет данные
Sun Нет данные данных нет
Метеорит (углеродистый) Нет данных Нет данных
Коровые породы 0.00010 0,00001
забортной 0,00000001 0,0000000003
Streams 0,0000004 0,000000002
Люди 0,0000011 0,00000003

Радий является продуктом распада урана и поэтому он встречается во всех урансодержащих рудах. (Одна тонна настурана дает одну седьмую часть грамма радия). Первоначально радий был получен из руды настурана из Чешской Республики.Карнотитовые (K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ·3H 2 O) пески в Колорадо дают некоторое количество этого элемента, но более богатые руды находятся в Демократической Республике Конго и район Великих озер Канады. Радий также можно извлекать из отходов переработки урана. Крупные месторождения урана, содержащие радий, обнаружены в Канаде (Онтарио), США (Нью-Мексико, Юта и Вирджиния), Австралии и других местах.

Радий (Ra) не имеет стабильных изотопов.Стандартная атомная масса не может быть указана (но обычно указывается как 226,0 г/моль). Самым долгоживущим и наиболее распространенным изотопом радия является 226 Ra, который встречается в цепочке распада 238 U (часто называемой радиевой серией). Радий (Ra) имеет 33 различных известных изотопа, четыре из которых встречаются в природе, причем 226 Ra является наиболее распространенным. 223 Ra, 224 Ra, 226 Ra и 228 Ra образуются естественным путем при распаде либо урана (U), либо тория (Th). 226 Ra является продуктом распада 238 U и является самым долгоживущим изотопом радия с периодом полураспада 1602 года. Следующим по продолжительности является 228 Ra, продукт распада 232 Th, с периодом полураспада 5,75 года (табл. 1.20).

ТАБЛИЦА 1.20.

0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+
Z Z N Изотопная масса Time Spin Spin
202 RA 88 114 202.00989 2,6 мс
203 Ra 88 115 203,00927 4,0 мс (3 / 2-)
204 Ра 88 116 204,006500 60 мс
205 Ra 88 117 205,0062 220 мс (3 / 2-)
206 Ra 88 118 206.003827 0.24 S 0+
207 RA 88 88 119 119 207.00380 1,3 S (5 / 2-, 3 / 2-)
208 Ра 88 120 208.001840 1,3 с
209 Ра 88 121 209,00199 4,6 с 5 / 2-
210 Ра 88 122 210.000495 3,7 ев 0+
211 Ra 88 123 211,000898 13 лет 5/2 (-)
212 Ра 88 124 211.999794 13,0 лет
213 Ра 88 125 213,000384 2,74 мин 1 / 2-
214 Ра 88 126 214.000108 2.46 S 0+ 0+
215 RA 88 127 127 215.002720 1,55 мс
216 RA 88 128 216,003533 182 нс
217 Ra 88 129 217,006320 1,63 мкс (9/2 +)
218 Ра 88 130 218.007140 25,2 мкс
219 Ra 88 131 219,010085 10 мс (7/2) +
220 Ра 88 132 220,011028 17,9 мс
221 Ra 88 133 221.013917 28 сек 5/2 +
222 Ра 88 134 222.015375 38,0 ев 0+
223 Ra 88 135 +223,0185022 11,43 дней 3/2 +
224 Ра 88 136 +224,0202118 3,6319 дней
225 Ra 88 137 225,023612 14,9 дней 1/2 +
226 Ra 88 138 226.0254098 1600 лет 0+
227 Ra 88 139 +227,02

42,2 мин		 3/2 +
228 Ра 88 140 +228,0310703 5,75 лет
229 Ra 88 141 229,034958 4.0 (2) мин 5/2 (+)
230 Ра 88 142 230.037056 93 (2) мин 0+ 0+ 9 9 88 143 143 231.041221 103 S (5/2 +)
232 RA 88 144 232,04364 250 с
233 Ра 88 145 233,04806 30 лет 1/2 +
234 Ра 88 146 234.05070 30 с 0+

Радиоактивность радия более чем в 1 миллион раз больше, чем у урана той же массы. Его распад происходит как минимум в семь стадий. Были изучены последовательные основные продукты, которые были названы «излучение радия» или «экстрадио» (теперь идентифицированное как радон), радий А (полоний), радий В (свинец), радий С (висмут) и т. д. Радон — тяжелый газ. в отличие от других (которые являются твердыми). Эти твердые продукты сами по себе являются радиоактивными элементами, каждый из которых имеет атомный вес немного меньше, чем его предшественник.

Химический состав радия такой, какой можно было бы ожидать от самого тяжелого из щелочных земель, но его наиболее характерным свойством является сильная радиоактивность. Один грамм радия-226 подвергается 3,7 × 10 10 распадов в секунду, производя энергию, эквивалентную 6,8 × 10 −3 калорий, достаточную для повышения температуры хорошо изолированного образца со скоростью 1 °C каждые 10 с. Практическое энерговыделение еще больше из-за образования большого количества короткоживущих продуктов радиоактивного распада.Альфа-частицы, испускаемые радием, могут быть использованы для инициирования ядерных реакций. Радий теряет около 1% своей активности за 25 лет, превращаясь в элементы с меньшим атомным весом, а конечным продуктом распада является свинец.

Единицей радиоактивности в системе СИ является «беккерель» (Бк), равный одному распаду в секунду. «Кюри» — это единица измерения, не входящая в систему СИ, определяемая как количество радиоактивности, имеющее такую ​​же скорость распада, что и 1 г Ra-226 (3,7 × 10 10 распада в секунду, или 37 ГБк).

Радий (лат. радиус , луч) был открыт Пьером Кюри, Марией Кюри и ассистентом Г. Бемоном. Это произошло после того, как Мария Кюри заметила, что радиоактивность настурана в четыре или пять раз выше, чем у содержащегося в нем урана, и не была полностью объяснена на основе радиоактивного полония, который она только что обнаружила в остатках настурана, происходящих из Северной Богемии. в Чехии. При изучении настурана Кюри удалили из него уран и обнаружили, что оставшийся материал все еще был радиоактивным.Затем они выделили радиоактивную смесь, состоящую в основном из бария, которая давала ярко-зеленый цвет пламени и малиново-карминовые спектральные линии, которые ранее никогда не регистрировались. Кюри объявили о своем открытии Французской академии наук 26 декабря 1898 года.

В 1910 году Кюри и Дебьерн выделили радий в виде чистого металла путем электролиза чистого раствора хлорида радия с использованием ртутного катода и его дистилляции в атмосфера газообразного водорода.Разделение сопровождалось увеличением интенсивности новых линий в ультрафиолетовом спектре и устойчивым увеличением кажущегося атомного веса материала до тех пор, пока не было получено значение 225,18, что очень близко к принятому значению 226,03. К 1902 году 0,1 г чистого хлорида радия было получено путем очистки нескольких тонн остатков настурана, а к 1910 году Мария Кюри и Андре-Луи Дебьерн выделили сам металл.

Радий был впервые промышленно произведен в начале двадцатого века компанией Birac, дочерней компанией UMHK, на заводе в Олене в Бельгии.Эта компания предложила Марии Кюри ее первый грамм радия. Исторически продукты распада радия были известны как радий А, В, С и т. д. Сейчас известно, что это изотопы других элементов, как показано в таблице 1.21.

ТАБЛИЦА 1.21.

Радий эманации 222 Rn
Радий 218 По
Радий Б 214 Pb
радий С 214 Би
радий С 1 214 По
радий С 2 210 Тл
радий D 210 Pb
радий Е 210 Bi
Радий F 210 Po

4 февраля 1936 года радий E стал первым радиоактивным элементом, полученным синтетическим путем.Поскольку все изотопы радия радиоактивны и недолговечны в геологическом масштабе времени, любой первичный радий давно бы исчез. Поэтому в природе радий встречается только как продукт распада в трех естественных рядах радиоактивного распада (ториевый, урановый и актиний). Радий-226 является членом ряда распада урана. Его родителем является торий-230, а дочерним — радон-222.

Раньше радий использовался в самосветящихся красках для часов, ядерных панелей, переключателей самолетов, часов и циферблатов приборов.Более 100 бывших художников, рисовавших часовые циферблаты, которые использовали свои губы для придания формы кистям, умерли от радиации, накопленной в их костях. Вскоре после этого стали широко известны неблагоприятные последствия радиоактивности. Тем не менее, даже в 1950-х годах радий все еще использовался в циферблатах. Хотя бета-излучение трития потенциально опасно при проглатывании, оно заменило радий в этих приложениях.

Радий также добавляли в некоторые продукты для вкуса и в качестве консерванта, но это также подвергало многих людей воздействию радиации.Радий когда-то был добавкой в ​​таких продуктах, как зубная паста, кремы для волос и даже продукты питания из-за его предполагаемых целебных свойств. Такие продукты вскоре вышли из моды и были запрещены властями многих стран после того, как было обнаружено, что они могут иметь серьезные неблагоприятные последствия для здоровья. В Соединенных Штатах с конца 1940-х до начала 1970-х годов детям также назначали облучение носа радием для предотвращения проблем со средним ухом или увеличения миндалин.

В 1909 году в знаменитом эксперименте Резерфорда радий использовался в качестве источника альфа-излучения для исследования атомной структуры золота.Этот эксперимент привел к модели атома Резерфорда и произвел революцию в области ядерной физики.

Радий (обычно в форме RaCl 2 ) использовался в медицине для получения газообразного радона, который, в свою очередь, применялся для лечения рака. Например, несколько источников радона использовались в Канаде в 1920-х и 1930-х годах. Изотоп 223 Ra в настоящее время изучается на предмет его использования для лечения рака с метастазами в кости.

Некоторые из немногих практических применений радия связаны с его радиоактивными свойствами.Недавно открытые радиоизотопы, такие как 60 Co и 137 Cs, заменяют радий даже в этих ограниченных областях, поскольку некоторые из этих изотопов являются более мощными излучателями, более безопасными в обращении и доступными в более концентрированной форме. Текущая цена на металлический радий составляет около 40 миллионов долларов за фунт (таблица 1.22).

ТАБЛИЦА 1.22.

Атомный вес 2,6191 9 979,3 KJ / MOL
Физические константы радия
Номер CAS 7440-14-4
0 г / моль
Электронная конфигурация (RN) 7s 2
фаза Solid Твердые
Плотность на 20 ° C 5.51 FM / см 3
таяние точка 973 К: 700 °C: 1292 °F
Температура кипения 2010 К; 1727 °С; 3159 ° F
Тепловое тепло 8,5 кДж / моль 9,5 кДж / моль
Теплоиграние испарения 113 KJ / MOL
Электронгативность 0.9 (Шкала Полинга)
Energies
1-й: 509,3 кДж / моль
Coverent Radius 2.21 Å
2.83 Å
Магнитный заказа немагнитный немагнитный6 Вт/м K

Основные изотопы радия как металла перечислены в таблице 1.23.

ТАБЛИЦА 1.23.

+ –
Изотопные Изобилие Период полураспада Распадные режим Распад энергия (МэВ) Распад продукт
223 Ра Микроэлементы 11,43 дней Альфа 5,99 219 Рн
224 Ра След 3.6319 дней Альфа 5,789 220 Rn
226 Ра ~ 100% 1 602 лет Альфа 4,871 222 Rn
228 RA TRACE TRACE 5.75 ЛЕТ 0.046 0.046 0.046 228 AC

В следующих главах мы будем опросить свойства щелочных землей, как они образуют соединения.Мы начнем с галогенидов группы 17, так как они являются наиболее электроотрицательными элементами в периодической таблице. За этим последует описание соединений, образованных последующими группами периодической таблицы, включающими группы 16, 15, 14 и 13.

Торий в Австралии – Парламент Австралии


Исследования Индекс бумаги

Исследовательская работа №. 11 2007–08

Торий в Австралия

Грег Бейкер


Секция статистики и картирования
17 сентября 2007 г.

Содержимое

Резюме
Введение
Торий
Источники тория
Ресурсы тория
Торий как ядерное топливо
Будущее тория в Австралии
Заключение
Глоссарий
Примечания

  • Торий — радиоактивный элемент, который можно использовать в новых создание ядерных реакторов как альтернативного источника топлива для выработка электроэнергии.
  • Топливный цикл на основе тория более устойчив к распространению, чем обычные реакторы на основе урана, хотя все еще есть степень риска.
  • Топливный цикл на основе тория менее подвержен авариям и более энергоэффективнее, чем обычные реакторы на основе урана.
  • Отходы топливного цикла на основе тория не так долговечны как от обычных ядерных реакторов.
  • Торий широко распространен в Австралии.
  • Есть технические проблемы, требующие решения перед топливный цикл на основе тория может стать обычным явлением.
  • Даже если технические проблемы могут быть решены, остаточные экологические проблемы при добыче, обработке и хранении радиоактивных материалов.

Введение

Торий природный радиоактивный элемент, который можно использовать в новых создание ядерных реакторов как альтернативного источника топлива для выработка электроэнергии.

Торий имеет ряд преимуществ в качестве ядерного топливо:

  • он производит меньше ядерных побочных продуктов обычно используется для создания ядерного оружия и меньше долгоживущих радиоактивные продукты традиционной ядерной энергетики

  • его использование в подходящих ядерных реакторах может уменьшить опасность ядерных аварий

  • в отличие от природного урана, его энергоемкость может использоваться почти полностью, а

  • ториевых рудных минералов в изобилии доступны в Австралии.

Однако есть некоторые технические проблемы, связанные с должны быть решены до того, как торий можно будет рассматривать в качестве топлива для Будущее Австралии. Если эти технические проблемы могут быть решены, остаточные экологические проблемы, связанные с добычей, обработкой и хранением радиоактивные материалы по-прежнему будут принимать решение об использовании любых топливный цикл на основе тория политический.

В этом исследовательском документе обсуждается торий и последствия его использования, особенно в Австралии контекст.

Торий является природным радиоактивным элемент. [1] Это было открыт в 1828 году шведским химиком и минералогом Й. Якоб Берцелиус, который назвал элемент в честь Тора, скандинавского бога гром. [2] В 1898 г. Герхард Карл Шмидт и Мария Кюри независимо друг от друга обнаружили, что торий был радиоактивным. [3]

Торий в естественном состоянии состоит из почти полностью состоит из изотопа тория-232. Изотопы элемента, хотя химически одинаковы друг с другом, имеют различные ядерные структуры.[4]

Торий-232 имеет период полураспада 14 050 миллионов лет, что означает, что половина любой заданной массы за это время распадется на другие ядерные продукты; 14 050 миллионов лет — это более чем в три раза больше возраста Земли. Это означает, что торий-232 не особенно радиоактивен. хотя продукты его распада есть. Из своего естественного состояния, торий-232 распадается через ряд стадий, заканчивающихся свинец-208, который стабилен. [5]

Торий используется в некоторых промышленных целях, в том числе придание интенсивного белого цвета плафонам газовых фонарей.Однако его основной современный интерес представляет собой ядерное топливо.

Торий в небольших количествах содержится в земная кора, где при 6 10 частях на миллион она примерно в три раза больше, чем урана. [6]

Основной источник тория в Австралии и во всем мире известен минерал монацит, который представляет собой красновато-коричневый редкоземельный фосфатный минерал. [7] Монацит содержит 8 10 процентов тория. [8] Другие полезные ископаемые содержащие торий, включают торит (силикат тория), торий урановый минерал, который также является важной рудой урана и торианит, который содержит около 70% диоксида тория.[9]

В Австралии монацит обычно встречается в виде компонент месторождений тяжелого минерального песка. [10] Потому что нет рынка для минерал, монацит не добывается при добыче тяжелого минерала пески, но рассеялись обратно через первоначальный вмещающий материал, когда место добычи возвращается к согласованному землепользованию после добычи. [11] Это рассеивание монацита делается для предотвращения концентрации радиоактивности в реабилитированные шахты. [12] Однако при этом торий и редкоземельные элементы присутствующие в монаците, сводятся на нет как ресурс, поскольку маловероятно быть экономичным для извлечения диспергированного монацита для его редкоземельных элементов и содержание тория.

Потому что было мало рекламы спроса на торий, по Австралии имеется несколько подробных данных, или мировые ресурсы тория. [13]

Однако, по оценкам Geoscience Australia, Ресурсы монацита в Австралии составляют 5,2 миллиона тонн. При предполагаемом среднем содержании тория в 7 процентов, по расчетам это означает, что ресурсы тория составляют около 364 000 тонн из этого источника. Кроме того, Geoscience Australia отмечает что ресурсы в Ноланс-Боре, в 135 км к северо-западу от Алис-Спрингс, содержит 60 600 тонн диоксида тория. составляет 53 300 тонн тория; другой депозит, Тунги, в 30 км к югу от Даббо в Новом Южном Уэльсе. содержит около 35 000 тонн тория.

Суммирование этих трех цифр дает оценку для общих выявленных ресурсов тория в Австралии 452 300 тонн, которые, по оценкам Geoscience Australia, извлекаются менее чем за чем 80 долларов США за килограмм тория. [14]

Другие страны с ресурсами тория включают Индия, Норвегия, США и Канада.

В таблице 1 приведены оценки мировых запасов тория. ресурсы, полученные Geoscience Australia. [15]

Идентифицированные ресурсы в таблице те ресурсы, которые считаются извлекаемыми менее чем 80 долларов США за килограмм.Фигура для Австралии – наука о Земле Оценка Австралии обсуждалась выше. Остальные цифры взяты из Агентство по ядерной энергии ОЭСР (NEA), воспроизведенное Geoscience Австралия. [16] Неразведанные ресурсы – это ресурсы, существование которых считается и быть пригодным для использования с использованием обычных методов добычи полезных ископаемых; Oни еще не подтверждены физически. Данные для Китая и для Центральная и Восточная Европа недоступны. [17]

Эти цифры показывают, что австралийский торий ресурсы имеют большое значение в мировом масштабе.

Вернуться к началу

Торий природного происхождения, торий-232, хотя и радиоактивный, но не способен поддерживать ядерную цепочку реакция; необходимая основа для извлечения энергии из ядерной топливо представляет собой управляемую самоподдерживающуюся цепную ядерную реакцию. Торий-232, однако, плодороден . Быть плодородным означает, что торий способен превратиться в делящийся материал, т.е. в материал, на который способен поддержание цепной ядерной реакции.

Этот процесс преобразования относительно простой. Когда ядро ​​атома тория-232 бомбардируемый нейтронами, он относительно быстро проходит через два шаги по производству делящегося урана-233. [18]

Чтобы осуществить этот процесс и произвести доступный источник топлива, необходимо разработать источник нейтроны. Этого можно достичь, используя нейтроны из плутония или из обогащенного урана или из обоих, поскольку они подвергаются делению в обычном реакторе или в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах , реактор, предназначенный для производства большего количества делящегося материала, чем он потребляет.[19] Деление – это процесс, при котором большие атомы расщепляются на более мелкие атомы, высвобождающие при этом энергию и субатомные частицы; некоторые из этих частиц являются нейтронами.

Другим способом получения нейтронов является использование устройство под названием ускоритель частиц . Когда тяжелый металлическая мишень, такая как свинец, облучается протонами высокой энергии (другой тип субатомных частиц) большое количество нейтронов произведено.

Ториевый топливный цикл может быть замкнутый топливный цикл или открытый топливный цикл (также известный как прямоточный топливный цикл ).[20]

В замкнутом топливном цикле производится уран-233 из тория-232, как указано выше, а также из других делящихся материал в отработавшем топливе реактора отделяют, а затем используется в качестве топлива в том же или в другом реакторе. На первом этапе в этом процессе уран-233 получают в виде почти чистого изотопа, которые можно разделить химическим путем. [21] Такое химическое разделение возможно потому что три элемента, участвующих в преобразовании торий-232 в уран-233 торий, протактиний и уран имеют различные химические свойства; все они будут присутствовать после нейтронная бомбардировка тория-232.[22] Затем уран-233 изготавливается как часть тепловыделяющих сборок второй ступени, где реактор использует уран-233 в качестве ядерного топлива. [23] Система называется закрытой, потому что в конечном итоге отработавшее топливо энергетического реактора нуждается в повторной переработке.

В открытом топливном цикле или прямоточном топливе цикл, из которых есть несколько практических вариантов, торий-232 помещается с делящимися материалами ураном или плутонием в топливная сборка. Деление урана или плутония превращает тория-232 в уран-233, который, в свою очередь, распадается, поддерживая процесс.

Другой подход к созданию нейтронов для Бомбардировка тория-232 заключается в использовании ускорителя частиц. Некоторые люди в ядерной промышленности рассмотреть возможность использования частиц ускорители слишком дороги на данный момент как практичный вариант для генерации медленных нейтронов. [24] Другие исследователи считают, что это стал реальным вариантом благодаря достижениям в области компьютеров и технология ускорителя и работа над тем, что называется ускорителем управляемых подкритических систем (ADS) продолжается в нескольких лабораторий по всему миру.[25]

В АДС поток протонов тоже субатомный частицы выстреливаются в то, что называется мишенью расщепления . Мишень для расщепления изготавливается из материала, подобного свинцу или висмуту. При ударе протонами он высвобождает большое количество нейтронов, среди других субатомных частиц, которые можно направить на удар топливо торий-232. Торий-232 превращается в уран-233, который деления in situ с помощью потока нейтронов от ускоритель.Преимущество этой системы, по мнению сторонников, в том, что реактор подкритический (не самоподдерживающийся), он просто остановится, если ускоритель выключен. [26]

В странах было проведено много экспериментов включая Германию, Индию, Японию, Россию, Великобританию и США ищут пути использования тория в качестве ядерного топлива. [27] Эти эксперименты начались вскоре после Второй мировой войны и Реакторы на ториевом топливе были испытаны в конце 1970-х и начале 1980-е годы.Ториевых реакторов промышленного масштаба пока нет. операция и торий не могут быть использованы напрямую в текущем поколении реакторы на урановом топливе. [28]

Будущее тория как ядерного топлива в Австралия была опрошена в нескольких недавних отчетах. Эти включают в себя Постоянный комитет Палаты представителей по промышленности и ресурсы Австралийское урановое топливо для парниковых газов для энергожадных мир и так называемый отчет Свитковски Уран возможности добычи, переработки и ядерной энергетики для Австралия? В связи с необходимостью сокращения выбросов парниковых газов в Австралии, эти отчеты относятся к преимущества тория, упомянутые во введении выше:

  • торий производит меньше ядерных побочные продукты, обычно используемые для производства ядерного оружия, и менее долгоживущие радиоактивные продукты обычной ядерной энергетики

  • Использование

    тория в ядерных реакторах может снизить опасность ядерных аварий

  • Энергосодержание

    тория можно использовать почти в целиком и

  • торий находится в относительном изобилии в Австралии.[29]

Побочные продукты ядерной энергетики

Как отмечалось выше, использование тория в качестве топливо производит меньше ядерных побочных продуктов, обычно используемых для производства ядерное оружие и менее долгоживущие ядерные отходы.

Уран-233, полученный из тория-232, имеет большое преимущество перед ураном-235, топливом традиционных ядерных энергетические реакторы не производят плутоний, который является риск распространения ядерного оружия. [30] Кроме того, ториевый топливный цикл является устойчивым к распространению из-за присутствия изотоп урана, уран-232, и его высокорадиоактивные и труднообрабатываемые продукты распада.[31]

Эти преимущества справедливы для тория как топлива в зависимости от выбранной технологии. Однако акселератор подкритические системы просто не производят плутоний-239, который используется в ядерном оружии и производит только небольшое количество ядерные отходы, требующие хранения не более 500 лет. С использованием торий в обычных реакторах или реакторах на быстрых нейтронах уменьшает количество материалов, пригодных для использования в оружии, и сокращает количество очень долгоживущий радиоактивный материал.[32]

Подкритический ускоритель на основе тория системы также могут быть использованы для преобразования высокорадиоактивных отходов из обычные ядерные реакторы в более безопасные и недолговечные радиоизотопы. [33]

Риск ядерных аварий

Использование ториевого топливного цикла в обычных критические реакторы имеют много преимуществ (как обсуждалось выше), но они не снижает риск ядерных аварий.

Однако, если ториевый топливный цикл используется в подкритическую систему с приводом от ускорителя возможность ядерной аварии будут практически исключены.Система с ускорителем по определению является подкритическим ядерным реактором и останется работает до тех пор, пока нейтроны от внешнего источника вводят в реактор. [34] Систему ADS можно просто отключить, Преимущество подкритического характера ториевой активной зоны. Такой реактор не может расплавиться ; крах – это ситуация, когда тепло ядерной реакции невозможно сдержать, и реактор ядро плавится.

Кроме того, торий, используемый в ядерной реакторах используется в качестве химического диоксида тория, который при 3300 градусов Цельсия имеет самую высокую температуру плавления любого оксида.Этот обладает гораздо лучшими термическими и физическими свойствами, чем оксид урана, используемый в обычных реакторах. [35]

Энергия, использованная полностью

В зависимости от используемого топливного цикла энергия содержание тория может быть использовано практически полностью. Практически весь природный торий представляет собой торий-232 и потенциально может использоваться в реактора по сравнению с 0,7% природного урана. [36]

Изобилие тория

Руды тория в изобилии в Австралии, хотя они географически рассредоточены.С небольшим изменение существующих методов добычи песка, монацит может быть легко добывается из-за содержания тория и редкоземельных минералов, а чем быть выброшенным.

Технические проблемы

Еще не все технические проблемы устранены решена при разработке топливных циклов на основе тория. То Всемирная ядерная ассоциация, вторящая австралийскому Uranium Информационный центр выделил четыре из этих проблем. [37]

Во-первых, сложно и дорого изготовление топлива для ториевых реакторов замкнутого цикла.Уран-233, химически отделен от облученного тория, высокорадиоактивен и, следовательно, трудно обрабатывать для изготовления тепловыделяющих сборок. В Кроме того, выделенный уран-233 всегда загрязнен уран-232. Уран-232 радиоактивен, имеет период полураспада 68,9 лет и производит сильные гамма-излучатели, такие как таллий-208 в виде продуктов распада. [38]

Во-вторых, есть технические трудности в утилизация тория из-за высокой радиоактивности тория-228 который является продуктом распада загрязнителя урана-232.[39]

В-третьих, есть некоторое распространение ядерного оружия риск с ураном-233, если его можно разделить.

И в-четвертых, технические проблемы в переработка отработавшего топлива этих реакторов.

Были ли технические трудности решена, ни в коем случае не ясно, что экологическая движение согласилось бы с ядерным будущим Австралии на основе тория. Два штата Новый Южный Уэльс и Западная Австралия имеют действующие запреты. по добыче тория и влиятельных организаций, таких как Австралийский фонд охраны природы (ACF) выступает против любой ядерной промышленности Австралии.[40] ACF правильно указывает, что уран-233 все еще подпадают под те же требования безопасности, что и уран-235, материал, используемый в обычных ядерных реакторах, как и любой уран или плутоний, используемый для производства нейтронов для ториевого цикла. [41]

Австралия имеет несколько преимуществ в преследовать ядерное будущее на основе тория, предпочитая обычные реакторы на основе урана, которые в настоящее время занимают центральное место в дебаты о ядерной энергии и изменении климата.

Тем не менее, с техническими проблемами еще предстоит разрешено, текущее относительное изобилие урана и экологическое движение, выступающее против любой ядерной деятельности в Австралии, ядерное будущее на основе тория маловероятно в краткосрочный и среднесрочный. [42]

Вернуться к началу

докритический с приводом от ускорителя система См. ADS.

АДС Привод от акселератора подкритическая система. Это подкритический реактор.

альфа-распад Радиоактивный распад, при котором испускает ядро ​​атома два протона и два нейтрона это идентично излучению гелия ядро.

антинейтрино А субатомный частица.

атом Один из корпусов блоки материи. Проще говоря, атом состоит из ядра и количество электронов.

бета-распад С бета-распадом, внутри ядра нейтрон самопроизвольно превращается в протон который производит новый элемент и выбрасывает электрон и еще один субатомная частица, называемая антинейтрино.

замкнутый топливный цикл А ядерный топливный цикл, в котором ядерное топливо перерабатывается после его выходит из реактора.

электрон А субатомный частица.

Элемент Вещество, которое нельзя превратить в другое вещество с помощью обычного химического процессы

Реактор на быстрых нейтронах A реактор, предназначенный для производства большего количества делящегося материала, чем он потребляет.

плодородный плодородный элемент способный превращаться в делящийся материал.

делящийся Делящийся материал тот, который способен поддерживать цепную ядерную реакцию.

гамма-излучение излучение образуются при радиоактивном распаде.

период полураспада Период полураспада радиоактивного элемента или изотопа – это время, необходимое для ровно половина его массы распадается на другие изотопы.

изотоп Изотопы элементы, хотя химически одинаковые друг с другом, имеют разные ядерные структуры.

минерал Встречающийся в природе однородное твердое вещество, имеющее определенный химический состав и высокоупорядоченная атомная структура.

смешанное оксидное топливо Ядерное топливо который представляет собой смесь оксидов нескольких видов ядерного топлива, в том числе уран, плутоний и торий.

монацит красновато-коричневый редкоземельный фосфатный минерал.

природный элемент Элемент, встречающийся в природе и не производившийся с использованием ядерных процессов.

нейтрон Субатомная частица то есть в ядре всех атомов, кроме водорода.

цепная ядерная реакция А управляемая, самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция необходима основа извлечения энергии из ядерного топлива.

ядро ​​ Ядро атома. Он содержит протоны и нейтроны.

прямоточный топливный цикл См. открытый топливный цикл.

открытый топливный цикл А ядерный топливный цикл, в котором ядерное топливо после него не перерабатывается выходит из реактора.

ускоритель частиц Устройство А который ускоряет заряженные частицы, такие как протоны, и, таким образом, увеличивает их энергию.

устойчивый к распространению A процесс или продукт, которые трудно использовать для производство ядерного оружия.

протактиний-233 Изотоп проактиния, который является продуктом распада тория-233.

протон Субатомная частица то есть в ядре всех атомов.

радиоактивный распад Процесс А в котором спонтанно и случайным образом изменяется состояние атомного ядра изменяется и испускаются гамма- или ядерные частицы.

радиоактивный элемент An элемент с нестабильным атомным ядром такой элемент самопроизвольно и случайным образом изменяет состояние своего атомного ядра, испуская субатомные частицы в процессе.

редкоземельный минерал Группа элементы, которые когда-то считались редкими и трудными для разделения.

мишень для скалывания Материал который производит нейтроны при ударе потоком протонов.

субатомные частицы строительные блоки атомов. Есть много разных видов субатомная частица, включая электрон, протон и нейтрон.

подкритический реактор А ядерный реактор не является самоподдерживающимся.

торий Встречающийся в природе радиоактивный элемент, который можно использовать в ядерных реакторах в качестве альтернативный источник топлива для производства электроэнергии.

торий-232 Это встречающаяся в природе форма элемента тория.

торий-233 Этот изотоп образуется при бомбардировке тория-232 медленными нейтронами.

уран-232 А высоко радиоактивное загрязнение процесса получения урана-233.

уран-233 Делящийся материал, полученный при бомбардировке тория-232 нейтроны.

уран-235 Уран изотоп, используемый в обычных ядерных энергетических реакторах.

уран-238 Уран изотоп, который составляет большую часть встречающихся в природе уран.

Вернуться к началу

Примечания

[1]. В простом термины, элемент – это вещество, которое не может быть превращено в другое вещество обычными химическими процессами. Железо и свинец, например, элементы. Элемент естественного происхождения встречается в природе и не был произведен с использованием ядерных процессы.Радиоактивный элемент — это элемент, который имеет нестабильное атомное ядро ​​такого рода элементов спонтанно и случайным образом изменяет состояние своего атомного ядра, излучая субатомные частицы в процессе. Субатомные частицы – это строительные блоки атомов. Существует множество различных субатомных частицы; упомянутые здесь электрон и протон и нейтрон , которые в комбинации составляют до атомного ядра.

[2]. Джеймс Б. Хедрик, Thorium, Геологический институт США Опрос в http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/thorium/6.pdf, по состоянию на 23 июля 2007 г.; и Урановый информационный центр, Thorium, Briefing Paper , no. 67, МСЖД, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 23 июля 2007 г.

[4]. Число, которое является частью названия изотопа здесь 232, равно атомное массовое число изотопа. Это массовое число представляет собой сумму число протонов в ядре здесь 90 и число нейтронов в ядре здесь 142.Изотоп торий-228 также происходит в ряду распадов тория-232, т.е. в цепочке ядерные продукты, образующиеся при распаде тория-232. Большинство это короткоживущие изотопы и, следовательно, более радиоактивные, чем торий-232; они незначительны по массе. Диаграмма распада серия следует в следующей сноске. Торий, Мировая Ядерная Ассоциация на http://www.world-nuclear.org/info/inf62.htm, по состоянию на 23 июля 2007 г.

[5]. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Технология , 9-е издание, с.414 и на веб-сайте http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic. Торий-232 с атомным массовым числом 232 в конечном итоге распадается до свинец-208 с атомным массовым числом 208.

[6]. Агентство по ядерной энергии/Организация экономического Сотрудничество и развитие, Сорок лет урановых ресурсов, производство и спрос в перспективе: Красная книга ретроспектива , NEA/OECD, Paris, 2006, p. 135.

[7]. Минерал – это природное однородное твердое имеет определенный химический состав и высокоупорядоченный атомная структура.Редкоземельные минералы представляют собой группу элементов, когда-то мысль редкая; этот термин, вероятно, сейчас является неправильным. Видеть Энциклопедия науки и технологий McGraw-Hill , 9-е место издание, стр. 188 и 212.

[8]. Агентство по ядерной энергии/Организация экономического Сотрудничества и Развития, , ул. код . Интересно, монацит содержит значительное количество гелия, вызванное альфа- распад тория и урана; гелий можно извлечь обогрев.При альфа-распаде ядро ​​атома испускает два протона и два нейтрона это идентично излучению гелия ядро.

[9]. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Технология , 9-е издание, с. 414; и Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория, Отдел экологии, Информационные бюллетени по радиологическим и химическим веществам для поддержки рисков для здоровья анализы на загрязненные территории: торий , август 2005 г., http://www.ead.anl.gov/pub/doc/ANL_ContaminantFactSheets_All_070418.pdf, по состоянию на 30 июля 2007 г.

[10]. Geoscience Australia, Австралия с идентифицированные минеральные ресурсы 2007 , Geoscience Australia, Канберра, 2007. Эти минеральные пески часто встречаются в россыпях. отложения, представляющие собой скопления плотных материалов, захваченных поток воды. Россыпные материалы представляют собой плотные материалы, которые из-за их плотность не уносится потоком воды и остается сзади и сосредоточены в ложбинах и поворотах.

[11]. Минералы в минеральных песках извлекаются из-за их содержание титана и циркония.

[12]. Geoscience Australia, loc. код . Радиация проблема гигиены труда в промышленности минеральных песков и производство тяжелых минеральных песков регулируется Кодексом Практика добычи и обогащения радиоактивных руд . Текущий данные о производительности показывают, что текущие уровни радиации ниже недавно установленного стандарта радиационной защиты Содружества . Код Предел профессионального облучения.

[13]. Geoscience Australia, loc. код .

[14]. Geoscience Australia, op. цит. , стр. 71 2. цифра 80 долларов США за килограмм условно принимается в качестве отсечки точка измерения количества извлекаемых ресурсов уран и торий. Это не означает, что добыча экономически выгодна. на этом уровне, потому что добыча экономически выгодна только в том случае, если рынок цена превышает стоимость добычи. В случае тория нет рыночной цены.Также Янис Миезитис, Geoscience Australia, личное общение, 31 августа 2007 г. и 12 сентября 2007.

[15]. Geoscience Australia, op. цит. , стр.73 и Янис Миезитис, Geoscience Australia, личное общение, 31 августа 2007 г. Другие данные о ресурсах тория Геологическая служба США (USGS), Торий, Минеральный товар Резюме за 2007 г. , Типография правительства США, Вашингтон, 2007 г., стр. 170. 1. Вся публикация Геологической службы США находится по адресу http://минералы.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2007/mcs2007.pdf, по состоянию на 30 июля 2007 г.; главу о тории можно посмотреть на http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/thorium/thorimcs07.pdf, по состоянию на 30 июля 2007 года. Обратите внимание, что оценки из разных источники различаются из-за различных предположений, лежащих в основе их составление и различные толкования термина резервы .

[16]. Агентство по ядерной энергии/Организация экономического Сотрудничество и развитие, Сорок лет урановых ресурсов, производство и спрос в перспективе: Красная книга ретроспектива , NEA/OECD, Paris, 2006, p.136 8.

[18]. Нейтроны — это субатомные частицы, обычно встречающиеся внутри ядра атомов. Вне ядра свободные нейтроны могут стрелять по ядерным мишеням, таким как атомы тория-232. Так низко нейтрон имеет низкую энергию. При бомбардировке медленным нейтроном торий-232 поглощает нейтрон и, следовательно, становится торием-233. Торий-233 имеет период полураспада около 22 минут, распадаясь на протактиний-233. Протактиний-233 имеет период полураспада около 27 дней распадается на уран-233.Каждый из этих радиоактивных распада происходит в результате процесса, называемого бета-излучением или . бета-распад . При бета-распаде внутри ядра нейтрон самопроизвольно превращается в протон, который производит новый элемент и выбрасывает электрон и другую субатомную частицу, называемую антинейтрино. Образовавшийся уран-233 является делящимся, т.е. способны поддерживать цепную ядерную реакцию. Из-за дополнительный протон, торий стал протактинием, который имеет 91 протоны по сравнению с торием с 90 и протактинием в свою очередь становится ураном, имеющим 92 протона.

[19]. Делящийся изотоп урана-235 недостаточно сконцентрирован в уране в его естественном состоянии, чтобы уран был полезен в качестве топлива. Естественное возникновение около 0,7 процента Уран-235 должен быть обогащен примерно до трех процентов. уран-235. См. Ян Кларк и Барри Кук, Уран, Введение в австралийские минералы , том. 5, уран Информационный центр, 2000, с. 12. Хотя элемент плутоний содержится в очень малых следовых количествах в виде изотопа плутоний-244 в природе, плутоний производится из урана.См. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Pu.html, по состоянию на 2 августа 2007 г. Торий, используемый в обычных ядерных реакторах используется в виде смешанного оксидного топлива где оксиды тория и урана или плутония смешаны в формирование топливной сборки. С. Р. Хашеми-Нежад, Университет Сидней, личное сообщение, 4 сентября 2007 г.

[20]. Международное агентство по атомной энергии, Ториевое топливо потенциальные преимущества и проблемы цикла , IAEA-TECDOC-1450, МАГАТЭ, Вена, май 2005 г., с.10.

[21]. На практике уран-233 не будет чистым и будет быть загрязнены небольшими количествами урана-232. Уран-232 это высокорадиоактивный; продукты его распада, такие как таллий-208 и висмут-212 испускает сильное гамма-излучение с очень коротким периодом полураспада. Информационный центр урана, Торий, Информационный документ , №. 67, МСЖД, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 31 июля 2007 г. и http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic, по состоянию на 31 июля 2007 г.

[22]. Этот процесс отличается от обогащения уран, необходимый для обычных ядерных энергетических реакторов. Обогащение – это процесс концентрирования определенных изотопов элемент урана, который имеет те же химические свойства, что и каждый другие и, следовательно, не могут быть разделены химическим путем. См. также сноску 21.

[23]. Урановый информационный центр, Торий, Брифинг Бумага , вып. 67, МСЖД, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 31 июля 2007 г. Ядерное топливо превращается в топливо Сборки обычно используются для создания активной зоны ядерного реактора.

[24]. Муджид С. Казими, Ториевое топливо для атомной энергетики, Американский ученый , том. 91, нет. 5 сентября Октябрь 2003 г., с. 408.

[25]. S R Hashemi-Nezhad, докритический ускоритель ядерные реакторы для безопасного производства энергии и ядерных отходов сжигание, Australian Physics , vol.43, нет. 3, 2006, п. 91

[26]. С. Р. Хашеми-Нежад там же. и информация об уране Centre, Thorium, Briefing Paper , no. 67, УИК, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 31 июля 2007 г. Обычные ядерные реакторы работать в критическом режиме и нуждаются в сложных системах для замедлить и остановить реакцию.

[27]. Информационный центр урана, Торий , Брифинг Бумага № 67, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 31 июля 2007 г. Главный сторонник тория атомная энергетика – это Индия, которая гонится за торием маршрут, главным образом, из-за беспокойства о безопасности поставок для своего ядерного топлива. Два индийских ядерных энергетических реактора загружены ториевым топливом, чтобы улучшить их работу при вновь начатый. Индия планирует использовать топливо на основе тория в четырех строящиеся реакторы.

[28]. Информационный центр урана, Торий , Брифинг Бумага №67, май 2007 г., http://www.uic.com.au/nip67.htm, по состоянию на 13 сентября 2007 г. и Янисом Миезитисом, Geoscience Австралия, личное сообщение, 12 сентября 2007 г.

.

[29]. Австралия, Палата представителей, постоянный Комитет по промышленности и ресурсам, Австралия, уран экологически чистое топливо для энергожадного мира , 2006 г.; и Департамент премьер-министра и кабинета министров, Добыча урана, возможности переработки и ядерной энергетики для Австралии? , Отчет премьер-министру по добыче, переработке и переработке урана. Целевая группа по обзору ядерной энергии, 2006 г.

[30]. Уран-235 в традиционных ядерных энергетических реакторах никогда не бывает чистым и будет смешиваться с более чем 90 процентами уран-238 в топливных стержнях, изготовленных для традиционной атомной энергетики реакторы. Уран-238 сам по себе плодороден. При воздействии на нейтронная бомбардировка в ядерном реакторе, атомы урана-238 на поглощая нейтрон, превращаются в уран-239. Это недолговечный изотоп и распадается с периодом полураспада около 23 минут на нептуний-239. Это нептуний-239 с периодом полураспада 2.4 дня, распадается в свою очередь на плутоний-239. Плутоний-239 очень радиоактивный с периодом полураспада 24 110 лет. это отходы плутоний-239, который представляет собой величайшее ядерное оружие риск распространения. См. страницы урана, нептуния и плутония на http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic, по состоянию на 30 июля 2007 года. Хорошее общее обсуждение этого находится на Тим Дин, New age Nuclear, Cosmos , выпуск №. 8, 2006, стр. 44 5.

[31].Международное агентство по атомной энергии, Ториевое топливо потенциальные преимущества и проблемы цикла , IAEA-TECDOC-1450, МАГАТЭ, Вена, май 2005 г., стр. 79 84.

[32]. С. Р. Хашеми-Нежад, личное сообщение, 4 сентября 2007 г.

[33]. Тим Дин, соч. соч., стр. 46 7.

[34]. S R Hashemi-Nezhad, докритический ускоритель ядерные реакторы для безопасного производства энергии и ядерных отходов сжигание, Australian Physics , vol.43, нет. 3, 2006, п. 91

[35]. Международное агентство по атомной энергии, Ториевое топливо потенциальные преимущества и проблемы цикла , IAEA-TECDOC-1450, МАГАТЭ, Вена, май 2005 г.

[36]. Международное агентство по атомной энергии, Ториевое топливо потенциальные преимущества и проблемы цикла , IAEA-TECDOC-1450, МАГАТЭ, Вена, май 2005 г., с. 12; и Всемирная ядерная ассоциация, Торий на http://www.world-nuclear.org/info/inf62.htm, по состоянию на 23 июля 2007 г.Есть, конечно, потери преобразование этой энергии в электричество, но это верно для любого Энергетический ресурс.

[42]. Мнение начальника Австралийского атомного Научно-техническая организация (ANSTO), д-р Зигги Свитковски, заключается в том, что эта технология может быть так же далека, как середина этого век. Смотрите телевидение ABC Последнее интервью доктора Свитковски с Тони Джонсом, 15 августа. 2007.

Использование ядерных реакций для производства энергии

В предыдущем разделе мы перечислили четыре характеристики радиоактивности и ядерный распад, которые составляют основу для использования радиоизотопов в здравоохранении и биологических наук.Пятая характеристика ядерных реакций состоит в том, что они выделяют огромное количество энергии. Первый ядерный реактор, достигший управляемый ядерный распад был создан в начале 1940-х годов Энрико Ферми. и его коллеги из Чикагского университета. С того времени многое усилий и средств было потрачено на разработку ядерных реакторов в качестве источника энергии. Ядерные реакции, которые в настоящее время используются или изучаются ядерной энергетикой промышленности делятся на две категории: реакции деления и реакции синтеза.

РИСУНОК 4.5 Лечение рака кобальтом-60. Источник движется по круговой траектории, вращая радиоактивный пучок вокруг пациента, так что непрерывное облучение получает только опухоль.


А. Деление
При делении ядра большое ядро ​​распадается на два ядра среднего размера. Известно лишь несколько ядер, способных к делению. Используемые в настоящее время атомные электростанции зависят в первую очередь от деления урана-235 и плутония-239.

Когда ядро ​​урана-235 подвергается делению, оно распадается на два меньших атома и в то же время высвобождает нейтроны ( n ) и энергию. Часть этих нейтронов поглощается другими атомами урана-235. В свою очередь, эти атомы распадаются, высвобождая больше энергии и больше нейтронов. Типичная реакция:

Скобки вокруг U указывают на то, что он имеет очень нестабильное ядро.При надлежащих условиях деление нескольких ядер урана-235 запускает цепную реакцию (рис. 4.6), которая может протекать со взрывной силой, если ее не контролировать. Фактически эта реакция является источником энергии в атомной бомбе.

РИСУНОК 4.6 Схема цепной реакции ядерного деления. Каждое деление приводит к образованию двух (или более) нейтронов, которые могут реагировать с другими атомами урана, так что число происходящих ядерных делений вскоре достигает огромного числа.

 

На атомных электростанциях энергия, выделяемая при управляемом делении урана-235, собирается в реакторе и используется для производства пара в теплообменнике. Затем пар приводит в действие турбину для производства электроэнергии. Выработку энергии можно регулировать, вставляя регулирующие стержни между топливными стержнями в реакторе для поглощения избыточных нейтронов, тем самым контролируя скорость цепной реакции. Типичная действующая сегодня атомная электростанция использует около 2 кг урана-235 для выработки 1000 мегаватт электроэнергии.Около 5600 тонн (5,1 X 10 6 кг) угля требуется для производства такого же количества электроэнергии на обычной электростанции.

Уран-235 (естественное содержание 0,71%) очень дефицитен, и его трудно отделить от урана-238 (естественное содержание 99,28%). Гораздо более распространенный уран-238 не подвергается делению и поэтому не может использоваться в качестве топлива для ядерных реакторов. Однако если уран-238 бомбардировать нейтронами (например, из урана-235), он поглощает нейтрон и превращается в уран-239.Этот изотоп подвергается бета-излучению с образованием нептуния-239, который, в свою очередь, подвергается другому бета-излучению с образованием плутония-239:

Плутоний-239 также подвергается делению с образованием большего количества энергии и большего количества нейтронов. Затем эти нейтроны можно использовать для получения большего количества плутония-239 из урана-238. Таким образом, так называемый реактор-размножитель может самостоятельно производить расщепляющийся материал. В настоящее время в Европе работает несколько реакторов-размножителей.

Ядерные реакторы, использующие расщепляющиеся материалы, представляют несколько серьезных рисков для окружающей среды. Во-первых, это постоянная опасность того, что утечки, аварии или акты саботажа приведут к выбросу радиоактивных материалов из реактора в окружающую среду. Эта проблема вызывала постоянную озабоченность после аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд» в марте 1979 г., которая усилилась после аварии на Чернобыльской АЭС в бывшем Советском Союзе в апреле 1986 г., когда радиоактивные осадки распространились в течение суток по всему миру.Во-вторых, многие продукты ядерного деления сами по себе радиоактивны. Радиоактивность отработавшего ядерного топлива и продуктов ядерного деления останется смертельной на тысячи лет; безопасная утилизация этих материалов – проблема, которая до сих пор не решена. В-третьих, устаревшие электростанции также представляют проблему для будущих поколений, поскольку содержат много радиоактивного материала. Одно из предложений состояло в том, чтобы забетонировать такие заводы на 100 лет и более. Хотя это может оказаться необходимым, это решение вряд ли будет простым или постоянным.


Б. Фьюжн
Ядерный синтез, другой изучаемый в настоящее время процесс получения атомной энергии, зависит от объединения или слияния двух ядер в одно ядро. Одна из наиболее многообещающих реакций синтеза генерирует энергию путем слияния двух атомов дейтерия (водорода-2) с образованием атома гелия-3:

Такие реакции требуют чрезвычайно высокой энергии, чтобы заставить два положительно заряженных ядра сблизиться достаточно близко друг к другу, чтобы слиться.Однако при слиянии ядер высвобождается гораздо больше энергии, чем требуется для реакции. Ядерный синтез происходит в ядре Солнца, где температура составляет примерно 40 миллионов градусов по Цельсию. К сожалению, ученые еще не нашли способ производить и контролировать термоядерный синтез на Земле. Управляемый ядерный синтез почти не производит радиоактивных отходов и, следовательно, является экологически чистым источником энергии. В нашей стране и за рубежом предпринимаются огромные усилия, чтобы найти способы использования этого источника энергии.

часто задаваемых вопросов | Лаборатория ядерных реакторов Массачусетского технологического института

Ядерная физика

Что такое деление?

Деление — это ядерный процесс, который включает расщепление ядра. В реакторной лаборатории Массачусетского технологического института уран-235 делится в активной зоне с выделением тепла (которое мы не используем) и нейтронов (которое мы используем для исследований и экспериментов). Некоторые изотопы, такие как калифорний-252, могут самопроизвольно делиться, хотя большинству изотопов, которые могут делиться, требуется некоторая стимуляция или разрушение, например поглощение нейтрона, чтобы вызвать деление.

Что такое цепная реакция?

Например, когда такое ядро, как уран-235, делится, оно испускает нейтроны. Они могут столкнуться с соседними атомами урана-235 и вызвать их деление с испусканием большего количества нейтронов. Этот процесс представляет собой цепную реакцию деления. Эта цепная реакция может продолжаться, если в достаточно маленьком пространстве есть достаточно делящихся ядер, а нейтроны не поглощаются другими материалами и не просачиваются из этого пространства.

Откуда берутся нейтроны?

Пока реактор работает, подавляющее большинство нейтронов образуется в результате деления урана-235 в нашем топливе.

Что такое изотопы?

Изотопы — это разные варианты элементов. Они названы с использованием буквенной аббревиатуры элемента и общего количества протонов и нейтронов в ядре. Например, самый распространенный изотоп природного водорода имеет только один протон и не имеет нейтрона, поэтому его называют H-1. Небольшое количество водорода (около 0,01%) имеет на один протон один нейтрон, поэтому его называют H-2. Поскольку разные изотопы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов и электронов, они ведут себя одинаково по своему химическому составу (физически они могут вести себя немного по-разному из-за разной массы).Однако разные изотопы одного и того же элемента могут иметь очень разные ядерные свойства.

Что такое тяжелая вода?

Тяжелая вода в основном похожа на обычную воду (H 2 O), но в ней обычные атомы водорода (H-1) заменены атомами с дополнительным нейтроном (H-2). В отличие от многих изотопов, у H-2 есть особое название, которое мы можем назвать помимо водорода: дейтерий. Дейтерию иногда присваивается символ «D», поэтому тяжелая вода может обозначаться как D 2 O. Название «тяжелая вода» используется потому, что дейтерий в два раза тяжелее обычного водорода.

Как выглядят нейтроны?

Нейтроны невидимы, как и все формы электромагнитного и корпускулярного излучения (за исключением видимой части светового спектра).

Как могут быть нейтроны без протонов и электронов?

Изолированные нейтроны имеют период полураспада 10,4 минуты и распадаются на стабильный водород (H-1) — нейтрон по существу распадается на протон и электрон. Нейтроны, образующиеся в активной зоне реактора, поглощаются топливом или материалами активной зоны за доли секунды.

Что такое радиоактивный распад?

Радиоактивный распад — это процесс, посредством которого некоторые атомы возвращаются к более стабильной ядерной конфигурации, испуская энергию (например, гамма-лучи, электроны, альфа-частицы). Большинство элементов имеют как радиоактивные, так и стабильные (нерадиоактивные) изотопы. Когда атом распадается, он может стать другим элементом или тем же элементом с другим числом нейтронов (другим изотопом того же элемента). Иногда атом распадается на атом, который также является радиоактивным, образуя цепочку радиоактивного распада.Скорость, с которой изотоп подвергается радиоактивному распаду, описывается периодом полураспада изотопа, то есть количеством времени, которое требуется для распада половины любого количества этого радиоактивного изотопа.

Реакторостроение

Что значит стать «критичным»?

«Критический» — это термин, используемый для описания состояния реактора, при котором количество производимых нейтронов равно количеству поглощаемых, что, в свою очередь, производит такое же количество нейтронов. Другими словами, когда реактор находится в критическом состоянии, он работает в установившемся режиме.

Что такое аварийная остановка?

Авария — это автоматическое отключение реактора. Существует множество приборов, предназначенных для автоматического отключения реактора, если какой-либо параметр выходит за пределы номинального диапазона (например, если температура воды становится слишком высокой). Когда прибор посылает сигнал аварийной остановки, управляющие лопасти (поддерживаемые электромагнитами) опускаются вниз под действием силы тяжести, отключая реактор менее чем за одну секунду.

В чем разница между радиацией и загрязнением?

Излучение  это перемещающаяся энергия, которая может быть поглощена (например, ваша кожа поглощает УФ-излучение солнца). Загрязнение  это материал, излучающий радиацию, который прилипает к поверхностям и может передаваться и распространяться при физическом контакте. Загрязнение может вести себя так же, как пыль или блеск.

Как вы измеряете радиацию?

Для измерения радиации используется множество устройств. Среди них:

  • Счетчики Гейгера-Мюллера (также счетчик Гейгера или счетчик Г-М), которые представляют собой простые, часто портативные устройства, которые могут измерять излучение, когда газ в трубке ионизируется под действием излучения (т.е. излучение выбивает электроны). Ионизированный газ позволяет возникнуть всплеску тока в поле высокого напряжения в трубке и часто используется для создания слышимого щелчка.
  • Пленочные бейджи представляют собой небольшие детекторы излучения, которые работники радиационной службы обычно носят для измерения своего долгосрочного (например, еженедельного или ежемесячного) радиационного облучения. После окончания интересующего периода воздействия пленку можно проявить и определить общую дозу.
    • Детекторы из высокочистого германия (HPGe)
  • , которые измеряют гамма-излучение и предоставляют превосходную информацию об энергии гамма-излучения.Это позволяет определить, какой изотоп излучает излучение.
Что вы будете делать, если что-то или кто-то заразится?

Поскольку загрязнение представляет собой материал, прилипший к поверхности, его обычно можно удалить, протерев или смыв. Когда небольшая часть оборудования загрязняется, ее можно очистить влажной тряпкой. Типичным личным предметом, который может быть заражен, является подошва обуви, к которой может прилипнуть кусок радиоактивного материала.Его часто можно удалить с помощью липкой ленты или мыть щеткой.

Реактор Массачусетского технологического института

Насколько велико ядро?

Сердцевина представляет собой шестиугольную призму со стороной около 1,5 фута и высотой около 2 футов.

Как контролируется ядерная реакция?

Скорость деления ядер в активной зоне реактора контролируется «элементами управления», которые поглощают нейтроны. В реакторе Массачусетского технологического института используется 6 регулирующих лопастей, которые охватывают каждую вертикальную поверхность активной зоны, и один регулирующий стержень на одном из углов.Лезвия управления изготовлены из нержавеющей стали с содержанием бора примерно 1% и используются для больших изменений мощности (например, при запуске и отключении). Регулирующий стержень изготовлен из алюминия с кадмиевой оболочкой, которая поглощает меньше нейтронов и поэтому подходит для манипуляций с малой мощностью (небольшие регулировки для поддержания постоянной мощности). Когда управляющие элементы полностью вставлены в активную зону, они поглощают слишком много нейтронов, чтобы реакция продолжалась. Чтобы запустить реактор, элементы управления извлекаются один за другим очень медленно, позволяя реакции развиваться, пока не будет достигнута желаемая мощность реактора.

Если вы не производите электроэнергию, то как узнать, сколько энергии вы производите?

У нас есть два способа измерить мощность, которую мы производим. Тепло, выделяющееся в активной зоне, отводится системами охлаждения реактора. Количество тепла, выходящего из реактора через системы охлаждения (по сути, падение температуры на градирнях), соответствует количеству вырабатываемой тепловой энергии. Во-вторых, вокруг ядра есть детекторы, которые измеряют излучение, а интенсивность сигнала (количество излучения, поглощаемого детекторами) коррелирует с генерируемой мощностью.

Для чего вы используете нейтроны?

Нейтроны широко используются в физике, материаловедении, химии и медицине. Студенты и исследователи используют нейтроны для испытаний материалов в области кристаллографии, радиационного повреждения, приборостроения, радиационной стойкости, а также определения характеристик рассеяния и затухания нейтронов. Мы также используем нейтроны для нейтронно-активационного анализа (NAA), который представляет собой метод аналитической химии для определения концентраций элементов в материалах. Нейтроны использовались для дистанционной лучевой терапии (MIT-NRL ранее участвовал в бор-нейтронозахватной терапии (BNCT) и до сих пор используются для создания семян для лучевой терапии.

Может ли реактор взорваться?

К счастью, реактор не может взорваться. Ядерный взрыв не может произойти, потому что топливо недостаточно компактно, чтобы допустить неконтролируемую цепную реакцию. В реакторе Массачусетского технологического института много воды и конструкционных материалов активной зоны, которые замедляют нейтроны, прежде чем они достигнут других делящихся атомов. Даже неконтролируемая реакция будет происходить слишком медленно, чтобы вызвать взрыв. Тепловой взрыв не может произойти, потому что наш реактор спроектирован таким образом, что он сам отключается при повышении температуры (т.т. е. имеет отрицательный температурный коэффициент), а также система не находится под давлением.

Безопасен ли реактор?

Безопасность является нашим наивысшим приоритетом в MIT Reactor Lab. Мы гордимся нашей культурой безопасности и нашим послужным списком в области безопасности. Ядерная безопасность обеспечивается тщательным анализом способности нашего реактора справляться с экстремальными условиями, нашими внутренними процедурами, гарантирующими, что мы всегда эксплуатируем реактор со значительными запасами безопасности, а также всесторонними инспекциями нашей установки со стороны США.S. Комиссия по ядерному регулированию. Безопасность персонала обеспечивается реализуемыми нами программами по радиационному мониторингу окружающей среды, отслеживанию доз облучения персонала и посетителей и обеспечению использования надлежащих средств защиты всем персоналом, выполняющим работу. Ядерная промышленность продвигает очень сильную культуру безопасности, которой мы придерживаемся на нашем объекте.

Как часто нужно менять топливо?

Реактор перезагружается примерно раз в 3-4 месяца, но не все топливо заменяется сразу.Обычно устанавливают 2-3 новых твэла, удаляют 2-3 старых и перетасовывают оставшиеся элементы. Форма наших топливных элементов позволяет поворачивать их на 180 градусов и переворачивать вверх дном во время заправки, чтобы получить максимальную отдачу от каждого элемента до его разрядки.

Как топливо попадает в активную зону?

Загружаем топливо в активную зону вручную с помощью специальных приспособлений.

Что происходит с отработавшим топливом после того, как оно покинет объект?

Топливо хранится бессрочно.В настоящее время в Соединенных Штатах нет окончательного хранилища или программы переработки ядерного топлива. Технология существует, и другие страны, такие как Франция и Швеция, имеют возможность перерабатывать и повторно использовать отработавшее топливо. Существуют даже реакторы, полностью работающие на необработанном отработавшем топливе.

Откуда берется топливо?

Наше топливо — это уран-235 с обогащением до 93%, и оно пришло из соглашения «мегатонны в мегаватты» между США и Россией об истощении российских запасов ядерного оружия.

Что такое экранирование и сколько экранирования окружает ядро?

Экранирование — это материал, который поглощает или блокирует излучение. Обычно его размещают вокруг источника излучения, чтобы ограничить облучение находящихся поблизости рабочих и населения. Вокруг самой активной зоны реактора есть несколько футов защитного материала, включающего комбинацию воды, графита (отражатель нейтронов), свинца (хороший поглотитель гамма-излучения) и бетона. В стенах защитной оболочки реактора и вокруг многих других радиоактивных источников в лаборатории есть экранирование.Весь бетон, окружающий активную зону и используемый при строительстве здания защитной оболочки, представляет собой специальный тяжелый бетон, содержащий металлические частицы в дополнение к воде, песку и цементу, что делает его примерно в пять раз более эффективным для защиты от радиации, чем обычный бетон.

Что такое «контейнерное» здание?

Защитное помещение реактора Массачусетского технологического института представляет собой синюю куполообразную структуру, которую видно с улицы. Он предназначен для содержания радиоактивных материалов. Он герметичен, и давление внутри воздуха поддерживается немного ниже, чем у воздуха снаружи, так что в случае утечки в защитной оболочке воздух будет просачиваться внутрь, а не наружу.Для поддержания этой разницы давлений на всех входах в здание гермооболочки имеются шлюзы.

Сколько времени нужно, чтобы запустить реактор?

Опытному оператору смены и супервайзеру требуется примерно 6 часов, чтобы выполнить все необходимые проверки клапанов, системы и проверки аварийной остановки, и еще 1-2 часа, чтобы поднять регулирующие лопасти на критическую высоту валка и поднять мощность до желаемого уровня рабочей мощности. . Если реактор работал в течение последних 24 часов, то он может быть перезапущен менее чем через 2 часа.Для остановки реактора требуется менее 1 секунды, и еще один час требуется для выполнения нормального останова и проверки клапанов.

Студенты действительно управляют реактором?

Да! Мы нанимаем студентов бакалавриата Массачусетского технологического института и обучаем их операторам. Мы учим их всему, что им нужно знать, от физики реактора до работы насосов и клапанов реактора. После интенсивной программы обучения и сдачи экзамена NRC на получение лицензии студенты могут работать посменно и управлять реактором.Студенты, которые учатся быть операторами реакторов, часто отмечают, что практическая подготовка и опыт помогли им лучше понять, как работают ядерные реакторы (как механические аспекты, так и физику), чем они могли бы достичь только из своей курсовой работы.

Сколько радиации обычно получают люди, работающие на реакторе, в год?

Мы гордимся нашей программой радиационной защиты и нашей культурой безопасности. Каждая деятельность, которую мы выполняем на реакторе, тщательно спланирована, чтобы свести к минимуму дозу облучения персонала.Мы постоянно работаем над поиском путей к

  1. Сократить время работы в радиационных полях,
  2. Увеличить расстояние до источников излучения и
  3. Максимальное экранирование источников излучения.

В результате общая доза в нашем учреждении уменьшается с каждым годом. В 2020 году средняя годовая доза составляла 8 мбэр на одного сотрудника, что значительно ниже максимального уровня NCRP в 5000 мбэр для радиационных работников. Для сравнения, годовой радиационный фон для жителей Бостона составляет примерно 300 мбэр (не считая медицинских процедур и авиаперелетов).

Чем реактор отличается от энергетического реактора?

Реактор MIT подобен энергетическому реактору тем, что тепло и нейтроны вырабатываются в результате ядерного деления, топливом является U-235, теплоносителем является вода, а активная зона расположена в большом баке внутри защитного купола.

Оставить комментарий