Речь идет об Эльконском урановорудном районе в Алданском улусе республики. Месторождения были найдены в 1961 году, первые запасы урана были утверждены в 1967 году.
Самым крупным месторождением считается Дружное, в котором сосредоточено 95,8 тысячи тонн запасов урана, или 13,8% от всех в России.
Месторождение «Дружное» разрабатывает Эльконский горно-металлургический комбинат, который принадлежит компании «Росатом». Акционерное общество открыто в 2007 году, генеральным директором указан Михаил Брук. Выручка за 2025 год составила 11,1 млрд рублей, при этом убыток компании — 1,3 млрд.
Также в тройку лидеров по количеству урана входят Эльконское плато — 62,4 тысячи тонн урана (9% от всех в стране) и Северное — 60,8 тысячи тонн запасов (8,8%).
Вот так выглядит уран в естественной среде обитания.
Зелёные точки, которые светятся в ультрафиолете на этой стенке, — минерал шрёкингерит. Он содержит уран. NaCa₃(UO₂)(CO₃)₃(SO₄)F·10H₂O.
В советское время на Белореченском месторождении прошли целую систему штолен — проводили разведку на уран. Шрёкингерит — ураносодержащий, но добывают уран не из него.
Основные рудные минералы урана — уранинит и настуран. По сути это оксиды урана, близкие по составу к UO₂.
* не ходите по всяким штольням без опытных людей. Мойте руки и тд.
А ещё у нас в Москве есть детский геоклуб. На занятиях — геология, минералы и окаменелости. Плюс поездки на карьеры, поиск образцов и походы. Зовём ребят 6–10 классов. Занятия бесплатные. Поездки рассчитываются по факту, там оплата дороги, еды, так же собрать с собой ребёнку личную снарягу.
А кто подписался — тому спасибо. Генерить контент всё-таки работа для мозга, а мозг любит положительную обратную связь. Не получил — ну и ладно, пойдём прокрастинировать.
з.ы Блин. Случайно продублировала пост. И не удалить ну и ладно будет два авторских поста... Видео мое, с поездки.
Готовое ядерное топливо выглядит совсем не так, как обычно представляют радиоактивное вещество. Это небольшие твёрдые керамические таблетки, заключённые в длинные металлические трубки. Однако до попадания в реактор уран несколько раз меняет химическую и физическую форму. На одном из этапов его даже превращают в газ.
Автор: ChatGPT / OpenAI
Строго говоря, перед обогащением речь идёт ещё не о готовом топливе, а об урановом сырье. Газообразное состояние требуется не реактору: оно позволяет разделить атомы, которые почти невозможно отличить химическими методами. После завершения этой операции уран снова становится твёрдым и уже больше не возвращается в газообразную форму.
Обогащение не добавляет урану энергии
Природный уран представляет собой смесь нескольких изотопов. Около 99,3 % приходится на уран-238, ещё примерно 0,7 % — на уран-235. Следы оставшейся массы составляет уран-234.
Изотопы являются атомами одного элемента. В их ядрах одинаковое количество протонов, поэтому химически они ведут себя почти одинаково. Различается число нейтронов, а вместе с ним — масса атома и некоторые ядерные свойства.
Для большинства распространённых энергетических реакторов важен уран-235. Его ядро может делиться после поглощения медленного нейтрона, высвобождая энергию и новые нейтроны. При достаточной концентрации возникает управляемая цепная реакция.
В природной смеси доля урана-235 для обычного водо-водяного реактора слишком мала. Поэтому её увеличивают примерно до 3-5 %. Этот процесс и называется обогащением. В уран не добавляют новое вещество и не усиливают его радиоактивность искусственным облучением — из исходной смеси лишь выделяют часть с повышенным содержанием нужного изотопа.
Обогащение требуется не каждому типу реактора. Некоторые установки способны работать на природном уране благодаря тяжёлой воде или графиту, используемым в качестве замедлителя нейтронов. Однако большая часть современной атомной энергетики использует низкообогащённое топливо.
Твёрдое сырьё нельзя пропустить через центрифугу
После добычи и переработки руды получают концентрат оксидов урана. Его часто называют «жёлтым кеком», хотя цвет порошка может меняться от жёлтого до тёмно-зелёного или почти чёрного в зависимости от состава и технологии производства.
В таком виде отделить уран-235 от урана-238 чрезвычайно сложно. Обычная промышленная центрифуга разделяет неоднородные смеси: например, взвешенные в жидкости частицы или компоненты с заметно различающейся плотностью. В куске металла или частице оксида атомы двух изотопов связаны в общей кристаллической решётке и не могут самостоятельно перемещаться под действием вращения.
Раствор также не даёт простого решения. Уран-235 и уран-238 образуют практически одинаковые химические соединения, поэтому реагенты не способны надёжно выбрать один изотоп и оставить другой.
Для механического разделения вещество необходимо превратить в поток отдельных молекул. Они должны свободно двигаться и при этом содержать атом урана. Этим условиям соответствует газообразное соединение.
Почему выбрали гексафторид урана
На конверсионном предприятии урановый концентрат очищают от примесей и химически превращают в гексафторид урана — UF₆. Это соединение состоит из одного атома урана и шести атомов фтора.
Выбор фтора имеет принципиальное значение. В природе он представлен практически одним стабильным изотопом — фтором-19. Поэтому все атомы фтора в молекулах UF₆ обладают одинаковой массой. Разница между двумя разновидностями молекул определяется только тем, какой уран находится в центре: уран-235 или уран-238.
Гексафторид оказался удобен и по физическим свойствам. При обычной температуре он представляет собой белое кристаллическое вещество. В таком состоянии UF₆ перевозят и хранят в герметичных стальных цилиндрах. При умеренном нагреве соединение переходит в газообразное состояние, подходящее для подачи в обогатительную установку.
Металлический уран при этом никто не пытается испарить. Для превращения самого металла в пар потребовалась бы очень высокая температура, несовместимая с точным и экономичным промышленным процессом. Вместо этого создают летучее химическое соединение, которое можно снова разложить после выполнения задачи.
У UF₆ есть и технологические недостатки. Он химически активен, требует герметичного оборудования и строгого контроля температуры. Тем не менее сочетание летучести и подходящего изотопного состава сделало его основным рабочим веществом современного обогащения.
Центрифуга улавливает разницу меньше одного процента
Молекула гексафторида с ураном-238 немного тяжелее такой же молекулы с ураном-235. Поскольку значительную часть общей массы составляют шесть атомов фтора, итоговая разница между молекулами составляет менее 1 %.
Этого недостаточно для быстрого разделения в обычном аппарате. Поэтому газовую центрифугу делают в виде узкого вертикального цилиндра с ротором, вращающимся с огромной скоростью. Оборудование работает в вакуумном корпусе, чтобы уменьшить сопротивление воздуха и механические потери.
UF₆ подают внутрь ротора. Под действием вращения более тяжёлые молекулы немного сильнее смещаются к внешней стенке. Ближе к оси смесь становится чуть богаче молекулами с ураном-235. Внутренняя циркуляция газа позволяет отводить два потока: один с незначительно повышенной долей лёгкого изотопа, второй — с пониженной.
Центрифуга не сортирует отдельные атомы поштучно и не выдаёт сразу готовое реакторное топливо. Она лишь создаёт небольшое различие в составе двух выходящих потоков. Для получения требуемой концентрации операцию приходится повторять многократно.
Ранее в промышленности применялась газовая диффузия. UF₆ пропускали через пористые перегородки, через которые более лёгкие молекулы проникали немного быстрее. Такая технология требовала огромного количества электроэнергии и множества последовательных ступеней. Современные газовые центрифуги выполняют ту же задачу значительно эффективнее.
Тысячи машин работают как одна установка
Отдельные центрифуги объединяют в группы, а группы — в каскады. Часть аппаратов работает параллельно, увеличивая объём перерабатываемого газа. Последовательные ступени постепенно повышают концентрацию урана-235.
Поток, немного обогащённый в первой ступени, поступает в следующую. Там разделение повторяется. Материал с пониженной долей урана-235 может возвращаться на предыдущую ступень или направляться к выходу в качестве обеднённой фракции.
Автор: ChatGPT / OpenAI
В результате каскад выпускает два основных продукта. Первый — UF₆ с долей урана-235, необходимой заказчику. Второй называют «хвостами»: это гексафторид обеднённого урана, в котором урана-235 осталось меньше, чем в природной смеси.
Чем выше требуемая концентрация, тем больше разделительной работы должен выполнить каскад. Для топлива большинства энергетических реакторов достаточно нескольких процентов урана-235. Получение более высоких концентраций требует другого режима работы, дополнительных ступеней и более строгих мер контроля.
Количество центрифуг объясняется не слабостью каждой машины, а ничтожной разницей масс. Каскад накапливает тысячи небольших изменений, пока они не превращаются в заметный результат.
Газ снова превращается в твёрдое вещество
Обогащённый UF₆ не загружают в реактор. После выхода из каскада соединение охлаждают, и оно снова становится твёрдым. В таком состоянии его можно перевозить на предприятие по изготовлению топлива.
Там цилиндр нагревают, переводя UF₆ в газообразную форму для последующей химической переработки. Из соединения удаляют фтор и получают порошок диоксида урана — UO₂.
Порошок прессуют в небольшие цилиндрические заготовки и обжигают при высокой температуре. Получаются твёрдые керамические таблетки, способные сохранять форму и свойства в условиях работающего реактора.
Таблетки помещают в герметичные металлические трубки — твэлы. Трубки объединяют в тепловыделяющие сборки, которые устанавливают в активную зону. Только после этих операций обогащённый уран приобретает привычную форму ядерного топлива.
Газообразная стадия оказывается коротким технологическим промежутком между двумя твёрдыми формами. Сначала UF₆ нужен для разделения изотопов, затем его химические преимущества перестают быть полезными.
Главная опасность связана с химией
Гексафторид урана радиоактивен, однако при обращении с ним большое значение имеет не только излучение. При контакте с влагой воздуха UF₆ образует фторид уранила и фтороводород. Последний способен повреждать дыхательные пути, глаза и кожу.
Из-за этой реакции трубопроводы, центрифуги и ёмкости делают герметичными. В значительной части оборудования давление поддерживают ниже атмосферного: при небольшой негерметичности воздух будет проникать внутрь системы, а не выталкивать UF₆ в помещение. Там, где вещество находится под повышенным давлением, применяют дополнительную защитную оболочку.
Опасно и неправильное нагревание транспортного цилиндра. Гексафторид расширяется при переходе из твёрдого состояния в жидкость и газ, поэтому ёмкость нельзя переполнять или разогревать без контроля. На предприятиях отслеживают массу загруженного вещества, температуру, давление и состояние корпуса.
Химическая активность UF₆ — цена за его удобные физические свойства. Для реактора потребовался бы устойчивый материал, выдерживающий высокую температуру и облучение. Для обогатительной центрифуги, напротив, нужно вещество, молекулы которого свободно движутся и различаются по массе. Поэтому уран временно становится газом, а затем превращается в прочную керамику.
…Заголовок подошел бы для НФ-ужастика, но мы расскажем о физической химии и электромагнитной активности планеты - ледяного гиганта.
В 1986-м «Voyager-2» прошел вблизи Урана, исследовав, помимо прочего, параметры и конфигурацию его магнитного поля. Так учёные получили данные для моделирования токопроводящих недр Урана. Магнитное поле каменных планет земного типа генерируется циркулирующими потоками в расплавленном металлическом ядре. Магнитное поле Урана, как оказалось, генерируется в не таких глубоких слоях, а именно: в водяной (или ледяной) мантии. Но вода и известные кристаллические формы льда, даже с учётом примеси аммиака, не имеют достаточной электропроводности для такого эффекта.
В 1988-м Пьерфранко Демонтис и др. сформулировали гипотезу, согласно которой при давлении порядка 100 ГПа (миллион атмосфер) и высокой температуре будет возникать особая кристаллическая форма: лёд XI с суперионной электропроводностью. Решетка таких кристаллов состоит из ионов кислорода, а внутри нее свободно движутся ионы водорода (протоны) – они обеспечивают проводимость на уровне металлов. В чем-то такой суперионный лёд похож на металл. В кристаллической решетке металла свободно движутся электроны (электронный газ), а тут – протонный газ.
Были предсказаны некоторые свойства суперионного льда, в частности: - Плотность: в 4 раза больше, чем у обычного льда. - Цвет: черный, с металлическим блеском. - Текучесть: суперионный лед может вести себя, как вязкая жидкость.
В 2019-м сборная команда из Чикагского университета и Института Карнеги получила суперионный лед в достаточном количестве и на достаточное время, чтобы исследовать его свойства. Кстати, для этого потребовались менее жесткие условия, чем было предсказано: лед XI начал появляться при температурах 627 °C - 1627 °C и давлении 20 ГПа. А как в действительности обстоят дела на Уране - мы узнаем позже
Уран и Нептун логичнее всего разбирать вместе, потому что их судьбы переплетены намертво. Если Юпитер и Сатурн успели отхватить себе кучу газа, то Урану и Нептуну не повезло: вещества на окраинах было мало, а сам процесс сборки шёл со скоростью черепахи.
Сначала из ледяной пыли, камней, воды и метана медленно собирались их ядра. Процесс шёл настолько долго, что когда ядра набрали нужную массу, Солнце уже выдуло почти весь лёгкий газ из системы. Им достались лишь ошмётки, поэтому они сформировались не как газовые, а как ледяные гиганты.
Но самое интересное произошло потом. Если посчитать плотность вещества на тех орбитах, где Нептун и Уран сидят сейчас, они собирались бы там миллиарды лет и не успели бы сформироваться до сих пор. Известная модель Ниццы доказала: они рождались совсем в другом месте — гораздо ближе к Солнцу, сразу за Сатурном.
А дальше Юпитер и Сатурн вошли в гравитационный резонанс и устроили в системе настоящий хаос. Их гравитация сработала как катапульта: они просто вытолкнули Нептун и Уран пинком под зад на самые дальние задворки системы.
В процессе этого выселения Уран врезался в крупную протопланету, из-за чего его ось навсегда завалилась набок, и теперь он буквально катится по орбите. А Нептун, вылетая на задворки, протаранил Пояс Койпера и затянул своей гравитацией пролетавший мимо ледяной мир — Тритон, сделав его своим спутником.
На этом наша серия постов о том, как собиралась по кирпичикам вся наша Солнечная система, официально завершена!
