Размеры урана: Какой размер у планеты Уран? Сравнение с Землей

Содержание

Интересные факты об Уране | Атмосфера, поверхность, спутники Урана | Какого цвета Уран

Уран отличается от других планет Солнечной системы своеобразным химическим составом, экстремальными температурами и необычным наклоном оси. В этой статье мы подробно расскажем об этой планете и ее отличительных чертах, а также о том, когда лучше всего наблюдать ее на небе. Поехали!

Содержание

Факты об Уране
Кто открыл Уран?
Насколько массивен Уран?
- Размер Урана
- Размер Урана по отношению к Земле
Орбита и вращение Урана
- Наклон оси вращения
- Сколько длится год на Уране?
- Сколько длится день на Уране?
Как далеко находится Уран?
- Расстояние от Урана до Солнца
- Расстояние от Урана до Земли
- Сколько времени нужно, чтобы добраться до Урана?
Исследование Урана
Из чего состоит Уран?
- Формирование Урана
- Структура Урана
- Поверхность Урана
Спутники Урана
- Сколько спутников у Урана?
- Самый большой спутник Урана
Кольца Урана
- Сколько колец у Урана?
- Из чего состоят кольца Урана?
Предстоящие события
- 1 августа: соединение Марс-Уран
- 18 августа: сближение Луны и Урана
Часто задаваемые вопросы
- Какого цвета Уран?
- Как Уран получил свое название?
- Уран — это газовый гигант?
Интересные факты

Факты об Уране

Тип планеты: ледяной гигант
Радиус: 25 362 км
Масса: 8,681 × 10^25 кг
Афелий: 3 млрд км
Перигелий: 2,5 млрд км
Среднее расстояние до Земли: 2,9 млрд км
Температура поверхности: от −224 °C до −216 °C
Солнечные сутки: 17 ч 14 м 23 с
Звездные сутки: 17 ч 14 м 24 с
Год: 84,3 земных года
Возраст: 4,503 миллиарда лет
Назван в честь: греческого бога неба

Кто открыл Уран?

Люди наблюдали Уран еще до Уильяма Гершеля, который считается первооткрывателем этой планеты, но обычно принимали его за звезду. В 128 году до н.э. греческий астроном Гиппарх внес Уран в свой каталог звезд; столетиями позже, в 1690 году астроном из Англии Джон Флемстид совершил ту же ошибку и зарегистрировал Уран как звезду 34 в созвездии Тельца.

Уильям Гершель тоже не смог определить природу найденного им объекта, однако именно наблюдения Гершеля 13 марта 1781 года привели к признанию Урана планетой. В то время как Гершель описывал найденный им объект как комету, другие астрономы, заметив его движение по небу, заподозрили, что этот объект — новая планета. К 1783 году и сам Гершель признал, что найденная им “комета” на самом деле является планетой.

Насколько массивен Уран?

Уран считается планетой-гигантом. Если бы Земля была величиной с большое яблоко, то Уран бы был размером с баскетбольный мяч. Однако для наблюдателей с Земли ледяной гигант не выглядит большим: его видимый размер варьируется от 3,3″ до 4,1″, в то время как видимый размер Меркурия (самой маленькой планеты в Солнечной системе) составляет от 4,5″ до 13″.

Размер Урана

Уран — третья по размеру и четвёртая по массе планета Солнечной системы. Радиус бледно-голубой планеты немногим больше радиуса Нептуна: 25 362 км против 24 622 км, соответственно.

Размер Урана по отношению к Земле

Объем Урана в 63 раза больше, чем объем Земли: внутрь этой планеты может поместиться 63 земные сферы! Кроме того, ледяной гигант примерно в 4 раза шире Земли. Чтобы лучше понять размер Урана, взгляните на изображение НАСА, на котором показаны размеры всех планет относительно друг друга.

Орбита и вращение Урана

Изучение орбиты Урана помогло астрономам открыть Нептун. Французский ученый Пьер-Симон Лаплас в 1783 году вычислил орбиту Урана, однако со временем обнаружились различия между предсказанным и наблюдаемым положением планеты. Астрономы предположили, что некое космическое тело вмешивается в движение ледяного гиганта. Благодаря этому предположению они смогли установить расстояние от Солнца до неизвестного объекта и его примерную массу и впоследствии обнаружили Нептун.

Наклон оси вращения

Уран вращается под углом в 97,77°, то есть ось вращения Урана почти параллельна плоскости его орбиты. Это самая необычная ось вращения среди всех планет Солнечной системы; для сравнения, Нептун, который находится по соседству, вращается под углом 28,5°

В результате, в моменты солнцестояний на этой планете, один из полюсов Урана все время направлен на Солнце. Каждый полюс Урана на протяжении 42 земных лет находится в темноте и еще 42 года освещен Солнцем. При этом в моменты равноденствий Солнце обращено к экватору планеты, что приводит к “обычной” смене дня и ночи — похожей на ту, что есть на других планетах.

Пока неизвестно, почему у Урана такой необычный наклон оси вращения. Ученые считают, что эта планета-гигант “перевернулась на бок” 3-4 млрд лет назад из-за одного или нескольких столкновений с другим космическим объектом. Кстати, это же столкновение могло привести к необычному вращению Урана. Ледяной гигант (как и Венера) вращается по часовой стрелке, при этом другие планеты Солнечной системы вращаются против часовой стрелки, то есть в том же направлении, что и Солнце.

Сколько длится год на Уране?

Урану требуется 84 земных года, чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. В 2033 году ледяной гигант сделает третий полный оборот вокруг нашей звезды с момента открытия планеты в 1781 году.

Сколько длится день на Уране?

Из-за удаленности планеты от Солнца, звездные и солнечные сутки на Уране практически равны — первые длятся 17 часов 14 минут и 24 секунды, а вторые на секунду меньше. Продолжительность одного года на Уране — 42 718 уранианских солнечных дней.

Как далеко находится Уран?

Уран — седьмая планета от Солнца. Дальше него находится только Нептун (если не брать в расчет карликовую планету Плутон).

Расстояние от Урана до Солнца

Среднее расстояние от Урана до Солнца — 20 а.е. или 2 млрд км. Следуя по вытянутой орбите, эта планета может достигать максимального (афелия) и минимального (перигелия) расстояния от звезды. Кстати, у Урана разница между афелием и перигелием больше, чем у любой другой планеты — примерно 1,8 а. е.

Расстояние от Урана до Земли

Поскольку планеты Солнечной системы находятся в постоянном движении, расстояние между ними меняется ежедневно. При максимальном приближении к Земле, Уран находится в 2,6 млрд км от нас. При наибольшем удалении, расстояние между планетами составляет 3,2 млрд км.

Сколько времени нужно, чтобы добраться до Урана?

Космический зонд НАСА “Вояджер-2” добрался до ледяного гиганта за 9,5 лет. Он был запущен в августе 1977 года и приблизился к Урану 24 января 1986 года. Другие космические аппараты не пролетали мимо ледяного гиганта, так что пока мы не знаем более короткого пути к этой планете.

Исследование Урана

“Вояджер-2” — единственный космический зонд в истории изучавший Уран. “Вояджеру-2” потребовалось чуть меньше десятилетия, чтобы добраться до планеты, при этом всю важную информацию он собрал всего за шесть часов. Космический аппарат НАСА также исследовал кольца и спутники планеты-гиганта.

Несмотря на то, что было разработано несколько космических миссий по исследованию Урана, на 2021 год ни одна из них не получила дальнейшего развития. Пока мы собираем информацию о ледяном гиганте во время наблюдений через космический телескоп “Хаббл” и с помощью нескольких мощных наземных телескопов.

Из чего состоит Уран?

Уран и Нептун являются двумя ледяными гигантами Солнечной системы. По сути, Уран — это шар из газа и льда.

Формирование Урана

Как и остальные планеты Солнечной системы, Уран сформировался около 4,5 миллиарда лет назад. Материала, который сформировал Уран и другие планеты-гиганты, было достаточно — это позволило планетам стать настолько массивными. Уран, скорее всего, изначально сформировался ближе к Солнцу, но потом поменял свою орбиту и занял свое место седьмой планеты от нашей звезды.

Структура Урана

Уран состоит из трех слоев: маленькое ядро из железа и никеля в центре, ледяная оболочка в середине и водородно-гелиевая атмосфера с содержанием метана снаружи. Ледяная оболочка планеты (более 80% массы) состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, метана и аммиака.

Поверхность Урана

У ледяного гиганта Урана нет твердой поверхности. Его газообразная атмосфера переходит во внутреннюю жидкую оболочку. По поверхности Урана не получится прогуляться или посадить на нее космический аппарат — вы просто утонете. Кстати, то же самое произойдет и на Юпитере.

Кроме того, на Уране невероятно холодно! Это самая холодная планета в Солнечной системе, даже несмотря на то, что она не самая удаленная от Солнца. Неизвестно, почему ледяной гигант такой холодный. Некоторые ученые считают, что причина в наклоне его оси вращения; другие предполагают, что в результате вышеупомянутого столкновения с другим объектом, Уран потерял большую часть внутреннего жара и температура ядра планеты снизилась.

Спутники Урана

Как и других планет-гигантов, у Урана есть свои естественные спутники; они получили названия в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Это исключение из правил — обычно спутники берут свои названия из греческой и римской мифологии.

Сколько спутников у Урана?

Известно 27 спутников Урана. На фоне спутников остальных планеты-гиганты они выделяются малой массой. Даже суммарная масса пяти самых крупных уранианских спутников (Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон) не составит и половины массы Тритона, самого большого спутника Нептуна. Чтобы лучше понять их размер, представьте, что поверхность любого из этих спутников меньше, чем площадь австралийского континента.

Внутренние спутники Урана состоят наполовину из водяного льда и наполовину из каменистых материалов. Состав остальных остается неизвестным, но есть теория, что они являются астероидами, захваченными гравитацией планеты.

Самый большой спутник Урана

Самый большой спутник ледяного гиганта Титания — это восьмой по величине спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 1 578 км, что составляет примерно половину от диаметра нашей Луны. Как и Луна, этот спутник находится в приливном захвате и всегда обращен только одной стороной к Урану. Красноватая поверхность Титании покрыта каньонами и кратерами, которые достигают 326 км в диаметре.

Кольца Урана

Это — вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе (первой была система колец Сатурна). Ее открытие помогло астрономам понять, что кольца — обычное явление для планет.

Сколько колец у Урана?

У Урана известно 13 колец. В порядке увеличения расстояния от планеты они расположены так: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν и μ. Внутренние узкие кольца выглядят темно-серыми, а два внешних кольца (ν и μ) — яркие.

Из чего состоят кольца Урана?

Кольца Урана состоят из водяного льда и радиоактивной органики. В исследовании 2016 года говорится о том, что кольца Урана, Сатурна и Нептуна могут быть остатками карликовых планет вроде Плутона, которые оказались слишком близко к планетам-гигантам. В результате карликовые планеты оказались разорваны на части мощной гравитацией планет-гигантов, но сохранились в виде колец.

Предстоящие события

1 августа: соединение Марс-Уран

1 августа 2022 года в 12:22 по московскому времени (09:22 GMT), Марс встретится с Ураном в созвездии Овна. Красная планета будет самой яркой из двух: ее видимый блеск составит 0,2. Тусклый зеленоватый Уран (видимый блеск 5,8) будет на расстоянии 1°22′ от Марса. Лучше всего наблюдать соединение в бинокль. Через объектив телескопа можно будет рассмотреть планеты только по отдельности, так как расстояние между ними будет слишком велико.

18 августа: сближение Луны и Урана

18 августа в 17:14 по московскому времени (14:14 GMT), Луна и Уран пройдут на расстоянии всего 31’6″ друг от друга. Для объектива телескопа это слишком далеко, поэтому соединение лучше всего будет видно в бинокль. Наблюдатели из некоторых частей Соединенных Штатов и Кирибати также могут увидеть покрытие Урана Луной — планета скроется за нашим естественным спутником. Яркость Урана составит 5,8, а полумесяц будет светить с видимым блеском -11,9. Ищите их в созвездии Овна.

Часто задаваемые вопросы

Какого цвета Уран?

Из-за метана в атмосфере Уран имеет бледный зеленовато-голубой оттенок. Внешне Уран очень похож на Нептун, но у первого более насыщенный зеленый цвет.

Как Уран получил свое название?

Первооткрыватель Урана Уильям Гершель хотел назвать новую планету “Georgium Sidus” (с латыни “Звезда Георга”) в честь короля Георга III; однако это название холодно восприняли за пределами Англии. В итоге немецкий астроном Иоганн Боде предложил назвать планету Ураном в честь древнегреческого бога неба.

Уран — это газовый гигант?

Основной состав Урана — каменные и ледяные частицы, поэтому его называют ледяным гигантом. Сатурн и Юпитер в основном состоят из газа, поэтому они — газовые гиганты.

Интересные факты

На Уране идет дождь из алмазов. Мощное давление в центре планеты превращает частицы углерода в алмазы.
На английском название планеты “Uranus” часто произносят неправильно. На Youtube даже есть видео о том, как правильно произнести название этой планеты!
Уран стал первой планетой обнаруженной с помощью телескопа. Дело в том, что Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн достаточно яркие, чтобы их наблюдать невооруженным глазом.
Уран — единственная планета, чье название пришло из древнегреческой мифологии. Остальные планеты были названы в честь персонажей из древнеримских мифов.

Теперь вы знаете все самые странные факты об Уране. Если вам понравилась статья, поделитесь ею в социальных сетях. И не забудьте посмотреть наш мультфильм об Уране!

Желаем ясного неба и удачных наблюдений!

Уран. Почему нам пора отправляться к этой планете

Ричард Холлингэм
для BBC Future

4 сентября 2014

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, SPL

До сих пор маршруты межпланетных экспедиций пролегали в стороне от Урана. Ситуация может измениться, пишет корреспондент BBC Future, если проект полета к далекому ледяному гиганту с токсичной атмосферой получит официальное одобрение.

За десятилетия изучения космоса Уран никогда не пользовался особо пристальным вниманием космических агентств – при планировании межпланетных полетов его неизменно обходили стороной. Земля отправляла экспедиции на Меркурий, Марс, Венеру, Сатурн и Юпитер. Даже к Плутону, который лишился статуса планеты восемь лет назад, прямо сейчас летит автоматический зонд. Уран же лишь раз удостоился мимолетного визита – в 1986 г. мимо него прошел аппарат Voyager 2 на пути к границам Солнечной системы.

Необычная планета

Такое невнимание к Урану несправедливо. В действительности это одна из наиболее интересных и удивительных среди известных нам планет.

«Уран отличается от других планет Солнечной системы, — говорит Ли Флетчер, научный сотрудник Оксфордского университета. – Он относится к одному из самых необычных типов небесных тел».

Уран в 60 раз превосходит Землю по размерам. Он представляет собой массу токсичных газов, таких как метан, аммиак и сероводород, сконцентрированных вокруг небольшого каменного ядра.

«На поверхности газовых планет, подобных Урану, не найти ни твердой почвы, ни жидкости, — объясняет Флетчер. – Там не существует четких границ между состояниями материи – по мере продвижения вглубь планеты вещество постепенно переходит от газообразного состояния к жидкому, а затем — к некоему подобию твердого тела».

Зима длиной в 42 года

Вокруг Урана обращаются 26 небольших спутников. У него имеется система из нескольких колец (менее эффектных, чем у Сатурна), а также слабая магнитосфера. Еще одной особенностью Урана является то, что он «лежит на боку». Всем планетам Солнечной системы свойственно некоторое отклонение оси вращения от плоскости орбиты – на Земле, например, эффект от такого отклонения наблюдается в виде смены времен года. У Урана же ось вращения ориентирована почти точно на Солнце. По словам Флетчера, это очень необычно.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Уран (второй слева, на фоне Юпитера) в 60 раз больше нашей планеты

«Вообразите мир, в котором зима длится 42 земных года, в течение которых Солнце ни разу не восходит над горизонтом, — говорит он. – При этом часть атмосферы не нагревается десятилетиями, что может привести к очень любопытным изменениям в ее свойствах».

Флетчер входит в состав международной научной группы, которая полагает, что Уран слишком долго был обделен вниманием. Команда включает ученых и инженеров из Европы, США и ряда других стран, в том числе — Японии. Они работают над проектом стоимостью 600 млн долларов, который собираются представить на рассмотрение Европейского космического агентства (ЕКА).

Суть предложения заключается в том, чтобы в ближайшие 10 лет отправить к Урану автоматическую станцию. Аппарат должен будет провести исследования атмосферы и магнитосферы планеты, а также сделать детальные снимки ее поверхности.

Кроме того, ученые собираются сравнить атмосферу Урана, представляющую собой «законсервированную» смесь газов, с атмосферами Земли и Юпитера в надежде получить более полное представление о том, в каких условиях произошло формирование Солнечной системы.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Уран лишь раз удостоился мимолетного визита – в 1986 г. мимо него прошел аппарат Voyager 2

«Информация об Уране – один из недостающих элементов в нашем знании об образовании Вселенной, — говорит Флетчер. – Изучение структуры Урана, анализ состава его атмосферы и протекающих в ней процессов помогли бы нам составить более полную картину того, как возникают планеты».

Он добавляет: «Если мы не до конца понимаем принципы формирования планет в Солнечной системе, вряд ли нам удастся понять, как это происходит в других зведных системах».

Трудная задача

Почему же за всю историю космических исследований только одна экспедиция наведалась к Урану, да и то мимоходом? Причина проста — до него чрезвычайно трудно добраться.

Начать с того, что планета находится почти в 3 млрд км от Солнца, то есть в 20 раз дальше, чем Земля. При нынешнем уровне развития земных технологий любому космическому аппарату понадобится до 15 лет, чтобы долететь до Урана.

Учитывая, что на таком расстоянии энергия Солнца очень слаба, вместо солнечных батарей придется использовать источник ядерной энергии, который сложнее спроектировать и эксплуатировать.

На таком удалении аппарата от Земли возникнет и проблема с передачей и получением данных. Что выбрать – огромную антенну-тарелку на внешней поверхности станции или гигантский приемопередатчик на Земле? Или и то, и другое?

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Уран (на рис. третий справа) находится почти в 3 млрд км от Солнца, то есть в 20 раз дальше, чем Земля.

Еще одно серьезное препятствие – необходимость обеспечить постоянную работу центра управления экспедицией (включая группы специалистов, отвечающих за стадию полета и собственно за изучение Урана) в течение 10 или более лет от старта до прибытия на место.

И ведь мы еще даже не начали обсуждать бортовое оборудование экспедиции.

«Растущий энтузиазм»

Несмотря на то, что космические агентства рассматривают экспедицию на Уран в числе приоритетных, предыдущие подобные проекты, предложенные на рассмотрение ЕКА и американского НАСА, так и не были воплощены в жизнь – включая проект Uranus Pathfinder («Исследователь Урана»), разработанный европейскими учеными в 2010 г. Где гарантия того, что нынешнее предложение ожидает успех?

«В 2010-м мы представили слегка сырой план экспедиции», — признается Крис Эрридж из Университетского колледжа Лондона, один из руководителей нынешнего проекта. Он отвечает на мои вопросы из Вашингтона, где находится на совещании по планированию будущей экспедиции.

«На этот раз у нас есть четкое понимание того, какие эксперименты мы собираемся проводить и какое оборудование для этого необходимо», — говорит он.

Детально проработанное предложение по экспедиции к Урану необходимо отправить в ЕКА до января 2015 г. «Нам предстоит гигантский объем работ: необходимо продумать все аспекты, от того, какую ракету-носитель использовать, до выбора орбиты вокруг Урана и приборов, которые нужно установить на аппарат, — говорит Эрридж. — Но мы отмечаем растущий энтузиазм по поводу нашего проекта».

Даже если ЕКА одобрит проект, станция будет запущена не раньше 2020 г. и достигнет Урана в середине 2030-х. И все же для Флетчера это все равно будет означать реализацию заветной мечты. «Сейчас мне 30 с небольшим лет, — говорит он. – Надеюсь, когда станция долетит до Урана, я по-прежнему буду заниматься космическими исследованиями – просто мне к тому времени стукнет уже 60 с чем-то».

Он подчеркивает: «Эпоха планетарных исследований не окончена. Люди продолжают работать над интересными идеями, подобными нашей».

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Через телескоп увидели, почему Нептун более синий, чем Уран

02.06.2022 в 06:58 Наука 8124

Нептун и Уран настолько похожи, что ученые иногда называют далекие ледяные планеты планетарными близнецами. Но у этих ледяных гигантов есть одно большое отличие: их цвет.

Новые наблюдения с помощью космических и наземных телескопов показали, что стоит за этой разницей тон.

Самые удаленные от Солнца планеты в нашей Солнечной системе, Нептун и Уран, имеют схожие размеры, массы и атмосферные условия. Глядя на две планеты рядом, что стало возможным после того, как космический корабль НАСА «Вояджер-2» пролетел мимо них в 1980-х годах, Нептун выглядит ярко-синим. Уран — более бледно голубым.

Астрономы использовали телескоп Gemini North и инфракрасный телескоп НАСА на Гавайях, а также космический телескоп Хаббла, чтобы создать модель, которая могла бы сопоставить наблюдения Нептуна и Урана.

Ученые определили, что в атмосфере Урана накапливается избыток дымки, что придает ему более светлый вид. Эта дымка на Уране толще, чем аналогичный атмосферный слой на Нептуне, поэтому с нашей точки зрения Уран выглядит белым.

Астрономы считают, что без этой дымки в атмосфере любой из планет обе планеты были бы почти одинаково голубыми. Исследование с подробным описанием результатов опубликовано во вторник в Журнале геофизических исследований: Планеты .

Авторы:

Александра Ипполитова

Что еще почитать

Что почитать:Ещё материалы

В регионах

Самые вкусные оладьи из кабачков по-новому
12652
Калуга
Елена Одинцова
Полиция задержала 50 девушек в красном на петрозаводской площади Кирова.
ФОТО
Фото 12170
Карелия
Ирина Стафеева
Как получить звание ветерана труда
3134
Великий Новгород
Белобородько Мария
«Надо настраиваться»: стилист в Улан-Удэ предсказала возвращение моды нулевых годов
Фото 2645
Улан-Удэ
Сэсэг Жигжитова
«Мужчина заплакал и стал целовать мне руки»: врач из Астрахани помогла спасти жизнь пассажиру рейса «Москва – Астрахань», который экстренно сел в Саратове
Фото 2288
Астрахань
Юрий Асадулин
Жительницы Улан-Удэ становятся проститутками ради уплаты долгов и помощи близким
2047
Улан-Удэ
Роксана Родионова

В регионах:Ещё материалы

Юлий Борисович Харитон.

Путь длиною в век. — 2005 — Электронная библиотека «История Росатома»Юлий Борисович Харитон. Путь длиною в век. — 2005 — Электронная библиотека «История Росатома»

Главная → Указатель произведений

ЭлектроннаябиблиотекаИстория Росатома

Ничего не найдено.

Загрузка результатов…

Закладки

СуперобложкаОбложкаАвантитулФронтиспис123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556557558559560128 вкл. 1128 вкл. 2128 вкл. 3128 вкл. 4128 вкл. 5128 вкл. 6128 вкл. 7128 вкл. 8128 вкл. 9128 вкл. 10128 вкл. 11128 вкл. 12128 вкл. 13128 вкл. 14128 вкл. 15128 вкл. 16448 вкл. 1448 вкл. 2448 вкл. 3448 вкл. 4448 вкл. 5448 вкл. 6448 вкл. 7448 вкл. 8448 вкл. 9448 вкл. 10448 вкл. 11448 вкл. 12448 вкл. 13448 вкл. 14Суперобложка (с. 4)

Увеличить/уменьшить масштаб

По ширине страницы

По высоте страницы

Постранично/Разворот

Поворот страницы

Навигация по документу

Закладки

Поиск в издании

Структура документа

Скопировать текст страницы

(работает в Chrome 42+,
Microsoft Internet Explorer и Mozilla FireFox
c установленным Adobe Flash Player)

Добавить в закладки

Текущие страницы выделены рамкой.

Содержание

СуперобложкаСуперобложка

ОбложкаОбложка

АвантитулАвантитул

ФронтисписФронтиспис

1Титульные листы

3Содержание

6Предисловие

Александров А. П., Забабахин Е. И., Зельдович Я. Б., Капица П. Л., Кикоин И. К., Марков М. А., Семенов Н. Н., Френкель В. Я., Шальников А. И.

Юлий Борисович Харитон

11О себе, науке и ученых

Харитон Ю. Б.

Автобиография 14

Харитон Ю. Б.

Из биографических записей (1978—1979 годы) 38

Харитон Ю. Б.

Начало 46

Харитон Ю. Б.

Письмо Николаю Николаевичу и Наталии Николаевне Семеновым 49

Харитон Ю. Б.

Из истории открытия радиоактивности 57

Харитон Ю. Б.

А. Ф. Иоффе и И. В. Курчатов 73

Харитон Ю. Б.

Наука и современность 77

Харитон Ю. Б.

Наука сегодня 80

Харитон Ю. Б.

Мои учителя и друзья 84

Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б.

Роль А. Ф. Иоффе в развитии советской ядерной физики и техники 91

Харитон Ю. Б.

Жить и не творить он просто не мог.

(Две статьи о П. Л. Капице) 103

Харитон Ю. Б., Смирнов Ю. Н.

О некоторых мифах и легендах вокруг советских атомного и водородного проектов 123

Харитон Ю. Б.

Письмо в редакцию газеты «Городской курьер» (г. Саров) 125

Харитон Ю. Б.

Выступление в Сарове 27 февраля 1994 г. 128

Харитон Ю. Б.

Письмо в Мемориальный комитет Р. Оппенгеймера

131Избранные научные труды

132

Харитон Ю. Б., Вальта З. Ф.

Окисление паров фосфора при малых давлениях 140

Беляев А. Ф., Харитон Ю. Б.

О передаче детонации через пустоту 141

Беляев А. Ф., Харитон Ю. Б.

О передаче детонации между инициирующими взрывчатыми веществами. Часть III. Размеры частиц, передающих детонацию 147

Розинг В. С., Харитон Ю. Б.

Прекращение детонации взрывчатых веществ при малых диаметрах зарядов 149

Харитон Ю. Б.

К вопросу о разделении газов центрифугированием 152

Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б.

К вопросу о цепном распаде основного изотопа урана 155

Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б.

О цепном распаде урана под действием медленных нейтронов 164

Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б.

Кинетика цепного распада урана 172

Гуревич И. И., Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б.

Критические размеры и масса, необходимые для цепного деления ядер нейтронами 201

Харитон Ю. Б.

Химические и ядерные разветвленные цепные реакции 206

Харитон Ю. Б., Трутнев Ю. А.

Арзамас-16: фундаментальные физические исследования 220

Харитон Ю. Б., Адамский В. Б., Смирнов Ю. Н.

О создании советской водородной (термоядерной) бомбы

230Комментарии к статьям

243Жизнь в работе

244

Тамм И. Е.

Из выступления на юбилее Ю. Б. Харитона. (27 февраля 1964 г.) 245

Сахаров А. Д.

В комиссию по присуждению премий им. И. В. Курчатова 246

Зельдович Я. Б.

Юлий Борисович Харитон и наука о взрыве 250

Теллер Э.

Письмо Министру энергетики США 253

Рубинин П. Е.

Харитон и Капица. (История дружбы в письмах и документах) 278

Цукерман В. А.

Критерий Харитона 281

Бриш А. А.

Мой учитель 286

Альтшулер Л. В.

«Затерянный мир» Харитона 288

Фортов В. Е.

«…Чтобы, стремясь к лучшему, не повторить худшего» 293

Илькаев Р. И.

Наследие Харитона 296

Адамский В. Б.

Научный руководитель ядерно-оружейной программы России 312

Литвинов Б. В.

Юлий Борисович Харитон — Человек и Учитель 320

Веретенников А. И.

А что сказал бы Ю. Б.? (Из воспоминаний) 325

Крупников К. К.

Заповеди Харитона 339

Рабинович Е. М.

Цена миллионной доли секунды 344

Родигин В. Н.

Феномен Харитона 348

Трунин Р. Ф.

Несколько эпизодов 352

Смиренный Л. Н.

О встрече и беседах с Ю. Б. Харитоном 355

Мохов В. Н.

Воспоминания о Юлии Борисовиче Харитоне 365

Пинаев В. С.

Неутомимый Ю. Б. (Из воспоминаний) 370

Приемский Д. Г.

Ю. Б. Харитон — председатель Научно-технического совета 378

Золотухин Л. А.

Из воспоминаний о Ю. Б. Харитоне 381

Чернышев А. К.

Роль Юлия Борисовича Харитона в обеспечении ядерного паритета в 70—80 годы 386

Завалишин Ю. К.

Ю. Б. Харитон и серийное производство 391

Васильченко С. В.

Тысяча триста слов о Ю.

Б. 395

Соснин Г. А.

Из воспоминаний 400

Водопшин А. И.

Моя работа с Юлием Борисовичем 408

Ильинский А. П., Трофимов В. Г.

Рассказывают телохранители 415

Бахрах С. М.

Дойти до самой сути… 419

Смирнов Ю. Н.

«Этого дня я ждал 40 лет…» 431

Холлоуэй Д.

Оппенгеймер и Харитон: параллели жизни 445

Альтшулер Л. В.

Восстановить историческую справедливость

447Среди друзей и родных

448

Семенова А. А., Семенов А. Ю.

Борис Осипович Харитон — журналист и редактор 455

Михайлова М. В.

Мирра Яковлевна Биренс — актриса петербургских и московских театров 471

Семенова Л. Н.

Харитоны и Семеновы 475

Френкель В. Я.

Из записей о Ю.Б. Харитоне 481

Ганелин Р. Ш.

Гессены и Харитоны 484

Иотковская Л. А.

Какое сердце биться перестало… 489

Гольданский В. И.

Ю. Б. в моей памяти 496

Арбатов Г. А.

Академик Ю. Б. Харитон, каким он мне запомнился 499

Холлоуэй Д.

В поисках Харитона 506

Черняховский Д. А.

Заметки врача 509

Азарх З. М.

Моих друзей прекрасные черты 515

Бриш Л. М.

Как мы познакомились 517

Черненко М. Б.

«Никто не может толком объяснить мне…» 522

Семенов А. Ю.

Звездное небо и нравственный закон

535Всерьез и шутя

536

Негин Е. А.

Один день Юлия Борисовича 539

Цукерман В. А., Френкель В. Я.

Первый советский вузовский задачник по физике

542Коллективный портрет

546По материалам книги «Хочешь мира — будь сильным». (Из воспоминаний)

549

Каледин В. В.

Вы — генерал! (Ненаучные рассказы о Юлии Борисовиче Харитоне) 553

Ливеровская М. И.

Поэма о трех умученных физиках

555Коротко об авторах

558Концевые страницы

560Объявления

128 вкл. 1[Иллюстрации]

Суперобложка (с. 4)Суперобложка

Обращаясь к сайту «История Росатома — Электронная библиотека»,
я соглашаюсь с условиями использования представленных там материалов.

Правила сайта (далее – Правила)

Общие положения
1. Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www. biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок взаимодействия с Администрацией Сайта.
2. Любые материалы, размещенные на Сайте, являются объектами интеллектуальной собственности (объектами авторского права или смежных прав, а также прав на средства индивидуализации). Права Администрации Сайта на указанные материалы охраняются законодательством о правах на результаты интеллектуальной деятельности.
3. Использование материалов, размещенных на Сайте, допускается только с письменного согласия Администрации Сайта или иного правообладателя, прямо указанного на конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
4. Права на использование и разрешение использования материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, допускается с разрешения таких правообладателей или в соответствии с условиями, установленными такими правообладателями. Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
5. Настоящие Правила распространяют свое действие на следующих пользователей: информационные агентства, электронные и печатные средства массовой информации, любые физические и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели (далее — «Пользователи»).
Использование материалов. Виды использования
1. Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные способы использования, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации.
2. Использование материалов Сайта без получения разрешения от Администрации Сайта не допустимо.
3. Внесение каких-либо изменений и/или дополнений в материалы Сайта запрещено.
4. Использование материалов Сайта осуществляется на основании договоров с Администрацией Сайта, заключенных в письменной форме, или на основании письменного разрешения, выданного Администрацией Сайта.
5. Запрещается любое использование (бездоговорное/без разрешения) фото-, графических, видео-, аудио- и иных материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих Администрации Сайта и иным правообладателям (третьим лицам).
6. Стоимость использования каждого конкретного материала или выдача разрешения на его использование согласуется Пользователем и Администрацией Сайта в каждом конкретном случае.
7. В случае необходимости использования материалов Сайта, права на которые принадлежат третьим лицам (иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от них), Пользователи обязаны обращаться к правообладателям таких материалов для получения разрешения на использование материалов.
Обязанности Пользователей при использовании материалов Сайта
1. 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
  1. в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru)
  2. в интернете или иных формах использования в электронном виде не на материальных носителях, Пользователи в каждом случае использования материалов обязаны разместить гиперссылку на Сайт — электронная библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru), гиперссылка должна являться активной и прямой, при нажатии на которую Пользователь переходит на конкретную страницу Сайта, с которой заимствован материал.
  3. Ссылка на источник или гиперссылка, указанные в пп. 3.1.1 и 3.1.2. настоящих Правил, должны быть помещены Пользователем в начале используемого текстового материала, а также непосредственно под используемым аудио-, видео-, фотоматериалом, графическим материалом Администрации Сайта.
2. Размеры шрифта ссылки на источник или гиперссылки не должны быть меньше размера шрифта текста, в котором используются материалы Сайта, либо размера шрифта текста Пользователя, сопровождающего аудио-, видео-, фотоматериалы и графические материалы Сайта, а также цвет ссылки должен быть идентичен цветам ссылок на Сайте и должен быть видимым Пользователю.
3. Использование материалов с Сайта, полученных из вторичных источников (от иных правообладателей, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от них), возможно только со ссылкой на эти источники и, в случае необходимости, установленной такими источниками (правообладателями), — с их разрешения.
4. Не допускается переработка оригинального материала (произведения), взятого с Сайта, в том числе сокращение материала, иная его переработка, в том числе приводящая к искажению его смысла.
Права на материалы третьих лиц, урегулирование претензий
1. Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование прямо не запрещено правообладателем, в соответствии с Законодательством РФ в информационных целях с обязательным указанием имени автора, материал которого используется, и источника заимствования.
2. В случае, если в обозначении авторства материалов в соответствии с п. 4.1. настоящих Правил содержится ошибка, или в случае использования материала с предполагаемым или реальным нарушением прав третьих лиц, или в иных спорных случаях использования объектов интеллектуальной собственности, размещенных на Сайте, в том числе в случае, когда права третьего лица тем или иным образом нарушаются с использованием Сайта, применяется следующая схема урегулирования претензий третьих лиц к Администрации Сайта:
  1. в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom. ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который принадлежат заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес страницы Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав;
  2. Администрация Сайта обязуется рассмотреть надлежаще оформленную претензию в срок не менее 5 (пяти) рабочих дней с даты ее получения по электронной почте. Администрация Сайта обязуется уведомить заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес, указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация Сайта вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все возможные меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии;
  3. Администрация Сайта в любом случае предпринимает все возможные меры к скорейшему удовлетворению обоснованных претензий третьих лиц и стремиться к максимально скорому урегулированию всех спорных вопросов.
Прочие условия
1. Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения вступают в силу с момента их опубликования на Сайте.
2. По всем вопросам использования материалов Сайта Пользователи могут обращаться к Администрации Сайта по следующим координатам: [email protected]
3. Во всем, что не урегулировано настоящими Правилами в отношении вопросов использования материалов на Сайте, стороны руководствуются положениями Законодательства РФ.

СогласенНе согласен

Открытый дважды | Публикации | Вокруг Света

Небесная шекспириада
Уран окружен системой спутников, орбиты большинства из которых почти совпадают с плоскостью экватора планеты. Таким образом, спутники Урана движутся не в плоскости его орбиты (как это происходит со спутниками всех других планет), а почти перпендикулярно ей. Это уникальный случай в Солнечной системе. Сейчас известно 26 спутников Урана, 5 наиболее крупных открыты уже давно, первые 2 из них обнаружил сам Гершель в 1787 году, спустя 6 лет после открытия Урана. Еще 2 спутника были «найдены» в 1851-м преуспевающим ливерпульским пивоваром Уильямом Ласселлом — выдающимся британским астрономом-любителем Викторианской эпохи. Наконец, в 1948 году американский астроном Джерард Койпер нашел самый маленький из пяти главных спутников. Интересно, что первооткрыватели первых четырех спутников не дали им названий. Это сделал в XIX веке сын Вильяма Гершеля, Джон Гершель, который и сам являлся одним из виднейших астрономов мира.

Его предложение было принято, и названия спутников стали своего рода английским реваншем за отказ международного астрономического сообщества признать предложенное в свое время Вильямом Гершелем имя английского короля Георга в качестве названия новой планеты. В нарушение астрономической традиции, требующей брать названия для планет и спутников из мифологических сюжетов разных народов, спутники получили имена персонажей из произведений английских литераторов — Шекспира и Попа. Самый яркий среди сателлитов Урана — Ариэль, отражающий 40% падающего на него света. Поэтому он получил имя доброго, светлого духа воздуха — персонажа, встречающегося и в пьесе Шекспира «Буря», и в поэме Попа «Похищение локона». Соседний с ним спутник — Умбриэль, по размеру практически такой же, но поверхность его вдвое темнее — она отражает лишь 20% света. Он носит имя злого, темного духа из той же поэмы Попа. Два наиболее крупных из спутников Урана — Титания и Оберон — также имеют довольно светлую поверхность, отражая около 25%. Эта пара получила имена королевы фей и ее супруга, короля добрых духов из пьесы Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Еще 10 небольших сателлитов Урана обнаружены сравнительно недавно –– в 1985 и 1986 годах по телевизионным снимкам, сделанным во время подлета к планете станции «Вояджер-2». Новые спутники также получили имена героинь пьес Шекспира. Продолжение шекспировской темы произошло и при выборе названий для деталей на поверхностях больших спутников, впервые обнаруженных по снимкам с «Вояджера».

Кольца-невидимки

Спустя 8 лет после открытия Урана, в 1789 году, Гершель, наблюдая «свою» планету, зарисовал кольцо, окружавшее это небесное тело, и сделал запись в дневнике, которая гласила, что обнаруженное им кольцо «короткое, не такое, как у Сатурна». Поскольку никто другой кольца вокруг Урана не видел, это наблюдение Гершеля сочли результатом дефекта оптики его телескопа и на протяжении целых двух столетий даже не вспоминали о «курьезном» сообщении Королевского астронома. Лишь в 1977 году во время исследований атмосферы Урана стало очевидно, что эта планета преподнесла астрономам очередной сюрприз, который заставил их вновь обратиться к записям Гершеля.

Изучение атмосферы Урана с Земли проводилось в тот момент, когда планета в своем движении по небосводу проходила на фоне далекой звезды, перекрывая собой ее свет. Таким приемом астрономы выполняют «просвечивание» планетных атмосфер, определяя их плотность, состав и другие параметры. Однако при наблюдении Урана в 1977 году приборы зафиксировали исчезновение света еще до того, как планета заслонила собой звезду. При этом свет исчезал и появлялся 5 раз, а уж затем пропал надолго — его перекрыл Уран. После же того как планета сдвинулась в сторону, открыв для земных наблюдателей звезду, свет от нее еще 5 раз кратковременно исчезал и вновь появлялся. Сравнение этих «мельканий», произошедших до и после покрытия звезды Ураном, показало, что они происходили как бы симметрично относительно центра планеты — за одни и те же промежутки времени — как до, так и после покрытия. Что же оказывалось на пути у света, когда Уран приближался к звезде и удалялся от нее?

Симметричность перекрытий света позволяла предположить, что объекты, затмевавшие звезду, как-то связаны с самим Ураном. Это могли быть, например, его спутники. Но анализ движения известных спутников Урана показал, что ни один из них не мог быть тем небесным телом, которое затмило свет звезды. Предположение о том, что это могли быть 5 новых спутников с одной стороны Урана и еще 5, тоже неизвестных, — с другой, причем на равных расстояниях от планеты да притом еще и расположенных строго на одной прямой, выглядело совершенно невероятным.

Решение этой загадки напрашивалось по аналогии с другой планетой-гигантом — Сатурном, окруженным широким кольцом. Оставалось допустить, что вокруг Урана имеются 5 узких колец, причем настолько темных, что в отличие от яркого кольца Сатурна, наблюдаемого на протяжении не одного столетия, их до сих пор не удавалось разглядеть в телескоп. Когда Уран проходил на фоне далекой звезды, его кольца и перекрыли идущий от нее свет.

Кольца были названы первыми буквами греческого алфавита в порядке удаления от планеты — Альфа, Бета, Гамма, Дельта, Эпсилон. Внешнее — Эпсилон — расположено в 52 тыс. км от центра Урана. Оно либо более мощное, чем другие кольца, либо составляющие его глыбы расположены ближе друг к другу, поскольку оно ослабило свет звезды на 90%, а внутренние кольца — не более чем на 50%. Дальнейшие, более тщательные наблюдения показали, что Уран располагает системой из десяти колец. Видимо, кольца Урана состоят из множества отдельных малых тел размером не более 4—6 км, поскольку ни одно из них не перекрыло свет звезды полностью, а лишь ослабило его, причем в разной степени на разных участках колец. В отличие от светлых колец Сатурна кольца Урана очень темные — они отражают лишь 3% падающего на них света, а это значит, что они чернее, чем каменный уголь!

Таким образом, оказалось, что сделанная в 1789 году Гершелем зарисовка вполне соответствует новым данным. По сей день, правда, остается загадкой — было ли то дефектом телескопа или же Гершель действительно видел кольца? Если учесть, что Королевский астроном пользовался великолепными оптическими приборами, то вряд ли разумно предположить, что его телескоп имел изъяны. Так почему же тогда никто больше за два века после его смерти ни разу не наблюдал вокруг Урана никаких колец? Быть может, они быстро потемнели от катастрофического выпадения на них темного материала, выброшенного с одного из малых спутников при соударении с крупным метеоритом? Видимо, ответы на эти вопросы еще немалое время останутся для нас тайной…

Планета-колобок
Пожалуй, самая большая загадка Урана — это крайне необычное направление оси его вращения, которая наклонена на 98°, то есть ось вращения Урана лежит почти в плоскости его орбиты. Поэтому движение Урана вокруг Солнца совершенно особенное — он катится вдоль своей орбиты, переворачиваясь с боку на бок, подобно колобку. Такие особенности движения и вращения Урана не согласуются с общей картиной возникновения планет из допланетного облака, все части которого вращались в одном и том же направлении вокруг Солнца. Остается предполагать, что уже сформировавшаяся планета Уран столкнулась с каким-то другим довольно крупным небесным телом, в результате чего ее ось вращения сильно отклонилась от первоначального направления, да так и осталась в этом аномальном положении.

Дальний странник

Долгое время об Уране, кроме самого факта его существования, не было известно практически ничего. Подлинное его открытие состоялось лишь в 1986 году, когда ближайшие окрестности этой таинственной планеты посетил автоматический межпланетный зонд «Вояджер-2». Он стал первым и пока единственным космическим аппаратом, совершившим огромный тур по внешней части Солнечной системы с посещением всех 4 планет-гигантов.

Стартовав с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США) 20 августа 1977 года, «Вояджер» достиг Урана почти 9 лет спустя. Чтобы добраться в такую даль, станции пришлось по дороге воспользоваться помощью двух крупнейших планет Солнечной системы — Юпитера и Сатурна. Каждая из них своим мощным гравитационным полем оказала сильное воздействие на крошечную станцию. В результате этого ее скорость возрастала, а траектория полета резко изменялась и станция сделала 2 крутых левых поворота, прежде чем вышла в расчетную точку встречи с Ураном 24 января 1986 года. Благодаря таким гравитационным маневрам «Вояджер-2» добрался до Урана намного быстрее, чем если бы он преодолевал весь путь лишь на том силовом импульсе, который был им получен при старте с Земли — это заняло бы около 30 лет, то есть он еще до сих пор был бы на пути к Урану.

Стремительно промчавшись вблизи Урана, «Вояджер-2» собрал много новой информации об этой страннейшей из планет. Большинство сведений, известных сегодня об Уране, получены буквально в течение нескольких часов, пока станция находилась поблизости от планеты, пролетая на расстоянии 81 500 км от поверхности облаков со скоростью около 46 000 км/ч (примерно 13 км/с). Телекамеры, установленные на вращающейся платформе, постоянно вели съемку планеты и спутников, поворачиваясь автоматически по заранее заданной программе. Во время пролета «Вояджера» ось вращения Урана, лежащая почти в плоскости его орбиты, была направлена в сторону Солнца, поэтому на полученных фотографиях изображено только южное, освещенное в тот период полушарие планеты. На снимках были найдены сразу 10 неизвестных ранее малых спутников! А 5 больших спутников сфотографированы так подробно, как их нельзя рассмотреть ни в один телескоп. Обнаружено было станцией и магнитное поле Урана, а также исследовано строение его магнитосферы. Выяснилось, что магнитный шлейф этой планеты устроен совершенно уникально — силовые магнитные линии в нем не вытянуты по прямой, как у других планет, а закручены в двойную спираль.

Его планетарные сезоны

По наблюдениям с Земли период вращения Урана вокруг своей оси определить было невозможно. Это удалось сделать лишь при пролете вблизи планеты все того же «Вояджера-2». Выяснилось, что оборот вокруг оси занимает у Урана 17 часов 14 минут. Поскольку ось вращения Урана находится практически в плоскости его орбиты, то он перемещается вокруг Солнца, перекатываясь с боку на бок, а не наподобие юлы, как все остальные планеты. Это одна из наиболее примечательных, хотя до сих пор и не объясненных особенностей Урана.

У большинства планет, включая Землю, ось вращения расположена почти вертикально, то есть перпендикулярно к плоскости орбиты планеты. Вращаясь же вокруг вертикальной оси, они еще и передвигаются по кругу — по своей орбите вокруг Солнца. Такой тип вращения создает ежесуточную смену дня и ночи почти на всей поверхности планеты за исключением приполярных областей, где из-за наклона оси планеты смена светлых и темных периодов происходит реже. Полярный день и полярная ночь длятся, к примеру, на полюсах Земли по полгода.

На Уране все обстоит иначе. Его ось вращения не перпендикулярная, а почти параллельная плоскости орбиты, с углом наклона между ними лишь в 8°, что приводит к целому ряду необычных явлений, коих не бывает ни на одной другой планете. Одно из них — исключительно странная и чрезвычайно причудливая картина смены времен года. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84 земных года. За это время на нем происходит смена всех 4 сезонов — весны, лета, осени и зимы, продолжительность каждого из которых равна почти 21 земному году. В «разгар» летнего сезона в северном полушарии Урана непрерывный день длится более 20 земных лет. Все это время южное полушарие погружено в сплошную темноту — там «зима», которую можно назвать и полярной ночью. В весенний и осенний периоды на Уране происходят ежесуточные восходы и закаты Солнца. Далее, по мере смещения планеты вдоль орбиты к области, соответствующей зиме в северном полушарии, экстремальные условия освещенности наступают вновь, но теперь уже постоянно освещенным становится южное полушарие, а северное погружается более чем на 20 земных лет в холодный мрак полярной ночи. На полюсах и на экваторе смена времен года происходит совершенно по-разному. На экваторе урановый год включает 2 лета и 2 зимы, и продолжительность этих сезонов соответствует почти 21 земному году. А вот на полюсах бывает лишь по одному лету и одной зиме. Зато длятся они там в 2 раза дольше, чем на экваторе, — по 42 земных года.

Сердце-камень
Судить о внутреннем строении Урана возможно лишь по косвенным признакам. Масса планеты была определена с помощью расчетов, основанных на астрономических наблюдениях за гравитационным воздействием, которое оказывает Уран на свои спутники. Хотя по объему Уран в 60 раз больше нашей Земли, масса его лишь в 14 раз превышает земную. Это из-за того, что средняя плотность Урана 1,27 г/см3, то есть чуть больше, чем у воды. Такие низкие плотности типичны для всех четырех планет-гигантов, состоящих преимущественно из легких химических элементов.

Считается, что в самом центре Урана расположено каменное ядро, сложенное главным образом из окислов кремния. Диаметр ядра в 1,5 раза больше всей нашей Земли. Вокруг него — оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Еще выше следует глобальный океан жидкого водорода, а затем — очень мощная атмосфера. По другой модели предполагается, что у Урана и вовсе нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как огромный шар из снеговой «каши», состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой.

Сквозь метановый иней

Когда «Вояджер» добрался до Урана, одной из его главных задач стало исследование атмосферы планеты. Космический аппарат уточнил размеры Урана — диаметр планеты (по уровню облачного слоя) оказался равным 51 200 км, что примерно в 4 раза больше, чем у Земли. Верхнюю границу атмосферы, мощность которой достигает около 7 000 км, составляют облака.

Атмосфера содержит 84% молекулярного водорода, 14% гелия, 2% метана, а также незначительное количество ацетилена, цианида водорода и моноксида углерода. Внешняя часть атмосферы очень прозрачна. Зеленовато-голубой цвет газовой оболочки Урана является результатом того, что красные лучи поглощаются имеющимся в атмосфере метаном. Используя различные светофильтры, «Вояджер-2» сфотографировал пояса атмосферной дымки над южным полюсом планеты, который во время съемки был расположен в центре освещенного Солнцем полушария. Эта дымка образовалась при прохождении солнечных ультрафиолетовых лучей через атмосферу Урана. Кое-где в верхнем слое атмосферы видны белые облачные образования, состоящие скорее всего из метанового инея.

Казалось бы, из-за крайне неравномерного распределения солнечного тепла на Уране должна быть колоссальная разница температуры между освещенными и погруженными во мрак областями планеты. Можно было бы ожидать, что полюс, так надолго обращенный к Солнцу, станет существенно теплее того, который находится в потемках, но похоже, что ничего подобного не происходит. Измерения температуры верхних слоев атмосферы Урана были выполнены со станции «Вояджер-2» как раз в то время, когда зима и лето на полюсах достигли своего максимального развития. Оказалось, что температурные значения и на обоих полюсах, и на экваторе практически одинаковы! Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот.

Не подтвердились и предположения о циркуляции атмосферы Урана. Все расчеты относительно динамики воздушной оболочки планеты исходили из того факта, что когда один из полюсов Урана обращен в сторону Солнца, он непрерывно освещен, независимо от вращения планеты вокруг оси. Следовательно, можно было ожидать, что в районе полюса, длительно обогреваемого Солнцем, теплый воздух будет подниматься и перемещаться к экватору, а затем далее, на неосвещенную сторону планеты, где начнет, остывая, тяжелеть и опускаться в глубь атмосферы в районе затененного полюса.

Однако если судить по снимкам «Вояджера», то в общей картине циркуляции атмосферы на Уране преобладает перенос в направлении вращения планеты — полосы облачности вытянуты здесь с запада на восток. Впрочем, определить это было довольно трудно, поскольку в атмосфере удалось заметить очень мало отдельных облачных образований, отличающихся по цвету от общей однородной облачной массы, окутывающей всю планету. Эти белые облачка состоят, вероятнее всего, из метана. Они расположены на высоте, где температура составляет 80°К (около –200°С).

Уран, как и три другие газовые планеты-гиганты –— Юпитер, Сатурн и Нептун, — расположен во внешней части Солнечной системы, чрезвычайно далеко от Солнца, поэтому даже на дневной стороне этой планеты температура очень низкая. У верхней границы атмосферы Урана над освещенным полушарием она почти одинаковая в различных районах — от полюса до экватора. Разброс составляет всего лишь 4° (от –208 до –212°С). Это обстоятельство стало еще одним из сюрпризов, который преподнес ученым «Вояджер-2» во время исследований Урана. Как и на других планетах-гигантах, в атмосфере Урана наблюдаются признаки сильных ветров, дующих параллельно экватору планеты. В основном это ветры, несущиеся с запада на восток с ураганными скоростями от 140 до 580 км/ч. А вот вдоль экватора ветры дуют в обратном направлении, но тоже очень сильные — 350 км/ч.

Магнитный штопор

Сколь ни короток был промежуток времени, отведенный «Вояджеру» на исследование Урана, сюрпризы просто не иссякали. Особенно поразительными показались ученым данные о его магнитосфере. Еще бы, ведь Уран, опять же выказав свою исключительность, обзавелся сразу четырьмя магнитными полюсами — двумя главными и двумя второстепенными.

Структура магнитных полей у разных планет в целом сходная — силовые линии выходят из одного магнитного полюса, огибают планету на определенном расстоянии и входят в нее на другом магнитном полюсе. Таким образом, планета заключена в своего рода магнитный кокон. Вид его несимметричен, поскольку солнечный ветер — постоянно идущий от Солнца поток заряженных частиц, — сталкиваясь с магнитосферой, искажает ее, «сдавливая» со стороны, обращенной к Солнцу, и, вытягивая на очень большое расстояние с противоположной стороны, образует так называемый магнитный хвост, или шлейф. У Земли, например, такой невидимый шлейф тянется на 5 млн. км. Отличия же между магнитосферами различных планет касаются главным образом геометрических размеров, которые определяются разницей в силе (напряженности) магнитных полей.

Но вот у Урана магнитосфера совершенно уникальна, причем сразу по двум обстоятельствам. Мало того, что ее ось очень сильно (на 60°) отклонена от оси вращения планеты, ее центр не совпадает с центром планеты, а сдвинут от него в сторону на 1/3 радиуса Урана. Таким образом, стрелка компаса на Уране будет указывать не на север, а на магнитный полюс, расположенный примерно на 30° широты (на Земле на этой широте находятся Канарские острова, Дели, Сидней). При этом напряженность магнитного поля на Уране сильно варьируется, изменяясь от района к району. Кроме того, на планете имеются еще и значительные магнитные аномалии — своего рода менее сильные магнитные полюса, что еще больше усложняет картину строения магнитосферы.

Это странное расположение магнитного поля Урана в сочетании с очень сильным наклоном оси вращения самой планеты приводит к тому, что хвост магнитосферы, протягивающийся от планеты в направлении внешних границ Солнечной системы, имеет вид длинного штопора. Вращение вместе с планетой ее магнитного поля, сильно наклоненного к оси вращения Урана, закручивает магнитные силовые линии вдоль магнитосферного хвоста, как нити внутри каната.

Измерения со станции «Вояджер-2» показали, что вытянутый под действием солнечного ветра хвост магнитосферы Урана протягивается не менее чем на 10 млн. км по направлению к орбите следующей планеты Солнечной системы — Нептуна. Если бы мы обладали «магнитным зрением», то без труда смогли бы наблюдать такой гигантский объект на ночном небе просто невооруженным глазом, тем более что он был бы размером почти в половину Луны…

История исследования Урана — РИА Новости, 24.01.2021

https://ria.ru/20210124/uran-1594123114.html

История исследования Урана

История исследования Урана — РИА Новости, 24.01.2021

История исследования Урана

Уран – седьмая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы. Открыт в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем (William Herschel), но лишь в 1783 РИА Новости, 24.01.2021

2021-01-24T01:42

справки

космос

уран

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

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

https://cdnn21. img.ria.ru/images/154860/19/1548601983_0:207:641:567_1920x0_80_0_0_63a27948b972b297f2d877f2cb243f84.jpg

Уран – седьмая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы. Открыт в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем (William Herschel), но лишь в 1783 году было подтверждено, что обнаруженный объект является планетой, а не кометой, как считалось ранее. Астроном предложил назвать планету «Георгиева звезда» (в честь короля Великобритании Георга III), однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран» в честь греческого бога неба. Планета находится на расстоянии 19,18 астрономических единиц (2871 миллиона километров) от Солнца и совершает полный оборот вокруг него за 84 земных года. Уран среди классических планет уникален тем, что плоскость его экватора наклонена к плоскости орбиты на угол 98°. Таким образом, планета вращается вокруг оси как бы лежа на боку. Вследствие этого Уран бывает обращен к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами, а продолжительность дня и ночи на нем значительно превышает осевой период вращения планеты. На широте 30° день и ночь длятся по 14 лет, на широте 60° – по 28 лет, а на полюсах – по 42 года. Направление вращения Урана противоположно направлению движения по орбите и направлению вращения других планет Солнечной системы (кроме Венеры). Он вращается по часовой стрелке, если смотреть сверху. Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже – ядро из твердых пород. Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана. У планеты есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. Кольца расположены в пределах 25 тысяч километров от видимой поверхности планеты.Уран окружен спутниками, орбиты большинства из которых почти совпадают с плоскостью экватора планеты. Спутники Урана движутся не в плоскости его орбиты (как это происходит со спутниками всех других планет), а почти перпендикулярно ей. До 1986 года было известно только о пяти спутниках планеты. Исследование Урана затруднено из-за его отдаленности. Различить какие-либо детали на поверхности планеты при наземных наблюдениях с использованием обычных астрономических инструментов практически не удается. Большой объем информации об Уране был получен в 1986 году при сближении с планетой американского космического зонда «Вояджер-2» (Voyager-2). Он стал первым и пока единственным космическим аппаратом, которому удалось максимально близко приблизиться к Урану. «Вояджер-2» был запущен с космодрома Космического центра им. Кеннеди 20 августа 1977 года ракетой «Титан-Центавр» для исследования планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). В комплект научной аппаратуры космического аппарата входили две телевизионные камеры, магнитометры, спектрометры ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, фотополяриметр, детекторы космического излучения, заряженных частиц и многое другое. Большинство приборов было установлено на специальной штанге, часть из них – на поворотной платформе, смонтированной на конце этой штанги. Первоначально космический аппарат стартовал к Юпитеру и Сатурну, но затем его миссию продлили, направив к Урану и Нептуну. Для осуществления этого путешествия использовали астрономическое явление, происходившее на рубеже 1970-х и 1980-х годов, когда все планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) удачно расположились в сравнительно узком секторе солнечной системы, что позволило существенно сократить время нахождения в пути космического аппарата. Во время полета «Вояджера-2» были применены гравитационные маневры, использовавшие для изменения траектории полета гравитационное поле планет, которые он достигал. Необходимая для этого энергия заимствовалась у планеты и, по закону сохранения, добавлялась к кинетической энергии аппарата. Изменение направления полета зонда достигалось фактически без затрат топлива. Воспользовавшись помощью двух планет – Юпитера и Сатурна (каждая из них своим мощным гравитационным полем оказала сильное воздействие на зонд), «Вояджер-2» сделал два крутых левых поворота, прежде чем вышел в расчетную точку встречи с Ураном 24 января 1986 года. Благодаря таким гравитационным маневрам космический аппарат добрался до Урана намного быстрее, чем если бы он преодолевал весь путь лишь на том силовом импульсе, который был им получен при старте с 3емли – это заняло бы около 30 лет. Во время следования «Вояджера-2» к Урану ученым и инженерам пришлось решить ряд проблем, связанных с работой аппаратуры на борту станции, удаленной от командного пункта на расстояние в два раза больше запроектированного. Бортовые компьютеры были полностью перепрограммированы; одному из них было задано сжимать видеосигналы для сокращения времени передачи на Землю. Для приема исключительно слабого радиосигнала «Вояджера-2» несколько антенн сети станций слежения в дальнем космосе были электронно объединены в так называемую решетку с целью усиления их приемной мощности. Космический аппарат по пролетной траектории пересек орбиту Урана. Большинство сведений о планете были получены в течение нескольких часов 24 января 1986 года, пока «Вояджер-2» находился поблизости от нее, пролетая на расстоянии 81,5 тысячи километров от поверхности облаков. Телекамеры, установленные на вращающейся платформе, постоянно вели съемку планеты и спутников, поворачиваясь автоматически по заранее заданной программе. Чтобы зафиксировать изображения Урана и его спутников, получающих мало света из-за большого удаления от Солнца, съемка велась с крайне длительной экспозицией. Для такой съемки станция поворачивалась вместе с телекамерой с открытым затвором вслед планете, словно кинооператор, ведущий панораму за быстро движущимся объектом. Во время пролета «Вояджера-2» ось вращения Урана, лежащая почти в плоскости его орбиты, была направлена в сторону Солнца, поэтому на полученных фотографиях изображено только южное, освещенное в тот период полушарие планеты. Космический аппарат передал на Землю тысячи изображений и огромное количество других научных данных о планете, ее спутниках, кольцах, атмосфере, внутреннем пространстве и магнитной среде, окружающей Уран. Пройдя Уран, «Вояджер-2» был выведен на траекторию полета к планете Нептун, к которой приблизился 25 августа 1989 года. После этого космический аппарат направили к внешней границе Солнечной системы. В ноябре 2018 года он покинул гелиосферу («защитный пузырь из частиц и магнитных полей, созданный Солнцем») и вошел в межзвездное пространство на расстоянии 18 миллиардов километров от Земли. Еще год понадобился на то, чтобы собранная об этом информация достигла Земли и была расшифрована специалистами. В настоящее время «Вояджер-2» продолжает работать, наблюдая за Солнцем из межзвездного пространства. Анализируя снимки Урана, полученные с «Вояджера-2», специалисты увидели, кроме известных ранее пяти спутников планеты, еще 10 неизвестных малых спутников и два новых слабых кольца. Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана были обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине ее зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее – всего 15%. Циркуляция атмосферы Урана происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Значения измеренной зондом «Вояджер-2» температуры верхних слоев атмосферы Урана в период, когда зима и лето на полюсах достигли своего максимального развития, оказались практически одинаковыми на обоих полюсах, и на экваторе, несмотря на крайне неравномерное распределение солнечного тепла на планете. Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот. Космический аппарат также уточнил размеры Урана – диаметр планеты (по уровню облачного слоя) оказался равным 51,2 тысячи километров, что примерно в четыре раза больше, чем у 3емли. Верхнюю границу атмосферы, мощность которой достигает около 7000-8000 километров, составляют облака. Измерения «Вояджера-2» позволили выявить, что у планеты магнитные полюса сдвинуты относительно географических на угол в 60 градусов. Это определяет весьма своеобразную форму магнитного поля планеты, линии которого отклоняются от направления солнечного ветра. Они не вытянуты по прямой, как у других планет, а закручены в двойную спираль. В результате магнитное поле Урана весьма нестабильно и имеет причудливую конфигурацию. Существует даже предположение, что оно усиливается ночью и исчезает днем. По полученным от «Вояджера-2» данным, специалисты выяснили, что в определенные времена года, такие как дни зимнего или летнего солнцестояния, магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский «рубильник», переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов, ровно через одни сутки. По словам ученых, эти переключения порождают своеобразные «дыры» в магнитном щите планеты-гиганта, рождение которых фиксировал зонд «Вояджер-2». Кроме того, специалисты, проведя анализ с высоким разрешением магнитометрических данных, полученных «Вояджером-2», обнаружили в магнитосфере Урана спиральный пучок плазмы – плазмоид, через который планета теряет свою атмосферу. Благодаря информации космического аппарата, выяснилось, что период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Изучение Урана продолжается с помощью наземных и космических телескопов. Начиная с 1997 года, по наблюдениям с Земли были обнаружены еще несколько далеких спутников Урана. В настоящее время в его системе открыто 27 естественных спутников, а также известно о 13 кольцах планеты, суммарная масса которых эквивалентна массе спутника размером 15 километров.Экспериментируя с микроволновым телескопом ALMA и его оптическим «кузеном» VLT, американские ученые смогли получить первые подробные данные по структуре колец планеты, их составу, массе, плотности и другим свойствам. Кольца Урана оказались крайне необычными по составу и облику – они сложены из очень темных, «горячих» и достаточно крупных фрагментов водяного льда и других замороженных летучих веществ. Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

космос

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

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

2021

РИА Новости

4. 7

[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

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

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

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/154860/19/1548601983_0:147:641:627_1920x0_80_0_0_2a558cf8ddef6890cf8aae1e365449af.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

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

РИА Новости

4.7

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

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

справки, космос, уран

Справки, Космос, Уран

Астроном предложил назвать планету «Георгиева звезда» (в честь короля Великобритании Георга III), однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран» в честь греческого бога неба.

Планета находится на расстоянии 19,18 астрономических единиц (2871 миллиона километров) от Солнца и совершает полный оборот вокруг него за 84 земных года.

Уран среди классических планет уникален тем, что плоскость его экватора наклонена к плоскости орбиты на угол 98°. Таким образом, планета вращается вокруг оси как бы лежа на боку. Вследствие этого Уран бывает обращен к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами, а продолжительность дня и ночи на нем значительно превышает осевой период вращения планеты. На широте 30° день и ночь длятся по 14 лет, на широте 60° – по 28 лет, а на полюсах – по 42 года. Направление вращения Урана противоположно направлению движения по орбите и направлению вращения других планет Солнечной системы (кроме Венеры). Он вращается по часовой стрелке, если смотреть сверху.

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже – ядро из твердых пород. Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана.

У планеты есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. Кольца расположены в пределах 25 тысяч километров от видимой поверхности планеты.

Уран окружен спутниками, орбиты большинства из которых почти совпадают с плоскостью экватора планеты. Спутники Урана движутся не в плоскости его орбиты (как это происходит со спутниками всех других планет), а почти перпендикулярно ей.

До 1986 года было известно только о пяти спутниках планеты.

Исследование Урана затруднено из-за его отдаленности. Различить какие-либо детали на поверхности планеты при наземных наблюдениях с использованием обычных астрономических инструментов практически не удается. Большой объем информации об Уране был получен в 1986 году при сближении с планетой американского космического зонда «Вояджер-2» (Voyager-2). Он стал первым и пока единственным космическим аппаратом, которому удалось максимально близко приблизиться к Урану.

«Вояджер-2» был запущен с космодрома Космического центра им. Кеннеди 20 августа 1977 года ракетой «Титан-Центавр» для исследования планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). В комплект научной аппаратуры космического аппарата входили две телевизионные камеры, магнитометры, спектрометры ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, фотополяриметр, детекторы космического излучения, заряженных частиц и многое другое. Большинство приборов было установлено на специальной штанге, часть из них – на поворотной платформе, смонтированной на конце этой штанги.

Первоначально космический аппарат стартовал к Юпитеру и Сатурну, но затем его миссию продлили, направив к Урану и Нептуну. Для осуществления этого путешествия использовали астрономическое явление, происходившее на рубеже 1970-х и 1980-х годов, когда все планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) удачно расположились в сравнительно узком секторе солнечной системы, что позволило существенно сократить время нахождения в пути космического аппарата. Во время полета «Вояджера-2» были применены гравитационные маневры, использовавшие для изменения траектории полета гравитационное поле планет, которые он достигал. Необходимая для этого энергия заимствовалась у планеты и, по закону сохранения, добавлялась к кинетической энергии аппарата. Изменение направления полета зонда достигалось фактически без затрат топлива.

Воспользовавшись помощью двух планет – Юпитера и Сатурна (каждая из них своим мощным гравитационным полем оказала сильное воздействие на зонд), «Вояджер-2» сделал два крутых левых поворота, прежде чем вышел в расчетную точку встречи с Ураном 24 января 1986 года. Благодаря таким гравитационным маневрам космический аппарат добрался до Урана намного быстрее, чем если бы он преодолевал весь путь лишь на том силовом импульсе, который был им получен при старте с 3емли – это заняло бы около 30 лет.

Снимок Урана, полученный космическим аппаратом «Вояджер-2»

Во время следования «Вояджера-2» к Урану ученым и инженерам пришлось решить ряд проблем, связанных с работой аппаратуры на борту станции, удаленной от командного пункта на расстояние в два раза больше запроектированного. Бортовые компьютеры были полностью перепрограммированы; одному из них было задано сжимать видеосигналы для сокращения времени передачи на Землю. Для приема исключительно слабого радиосигнала «Вояджера-2» несколько антенн сети станций слежения в дальнем космосе были электронно объединены в так называемую решетку с целью усиления их приемной мощности.

Космический аппарат по пролетной траектории пересек орбиту Урана. Большинство сведений о планете были получены в течение нескольких часов 24 января 1986 года, пока «Вояджер-2» находился поблизости от нее, пролетая на расстоянии 81,5 тысячи километров от поверхности облаков. Телекамеры, установленные на вращающейся платформе, постоянно вели съемку планеты и спутников, поворачиваясь автоматически по заранее заданной программе. Чтобы зафиксировать изображения Урана и его спутников, получающих мало света из-за большого удаления от Солнца, съемка велась с крайне длительной экспозицией. Для такой съемки станция поворачивалась вместе с телекамерой с открытым затвором вслед планете, словно кинооператор, ведущий панораму за быстро движущимся объектом.

Во время пролета «Вояджера-2» ось вращения Урана, лежащая почти в плоскости его орбиты, была направлена в сторону Солнца, поэтому на полученных фотографиях изображено только южное, освещенное в тот период полушарие планеты.

Космический аппарат передал на Землю тысячи изображений и огромное количество других научных данных о планете, ее спутниках, кольцах, атмосфере, внутреннем пространстве и магнитной среде, окружающей Уран.

Пройдя Уран, «Вояджер-2» был выведен на траекторию полета к планете Нептун, к которой приблизился 25 августа 1989 года. После этого космический аппарат направили к внешней границе Солнечной системы.

В ноябре 2018 года он покинул гелиосферу («защитный пузырь из частиц и магнитных полей, созданный Солнцем») и вошел в межзвездное пространство на расстоянии 18 миллиардов километров от Земли. Еще год понадобился на то, чтобы собранная об этом информация достигла Земли и была расшифрована специалистами. В настоящее время «Вояджер-2» продолжает работать, наблюдая за Солнцем из межзвездного пространства.

Анализируя снимки Урана, полученные с «Вояджера-2», специалисты увидели, кроме известных ранее пяти спутников планеты, еще 10 неизвестных малых спутников и два новых слабых кольца. Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана были обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине ее зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее – всего 15%. Циркуляция атмосферы Урана происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора.

Значения измеренной зондом «Вояджер-2» температуры верхних слоев атмосферы Урана в период, когда зима и лето на полюсах достигли своего максимального развития, оказались практически одинаковыми на обоих полюсах, и на экваторе, несмотря на крайне неравномерное распределение солнечного тепла на планете. Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот.

Космический аппарат также уточнил размеры Урана – диаметр планеты (по уровню облачного слоя) оказался равным 51,2 тысячи километров, что примерно в четыре раза больше, чем у 3емли. Верхнюю границу атмосферы, мощность которой достигает около 7000-8000 километров, составляют облака.

Измерения «Вояджера-2» позволили выявить, что у планеты магнитные полюса сдвинуты относительно географических на угол в 60 градусов. Это определяет весьма своеобразную форму магнитного поля планеты, линии которого отклоняются от направления солнечного ветра. Они не вытянуты по прямой, как у других планет, а закручены в двойную спираль. В результате магнитное поле Урана весьма нестабильно и имеет причудливую конфигурацию. Существует даже предположение, что оно усиливается ночью и исчезает днем. По полученным от «Вояджера-2» данным, специалисты выяснили, что в определенные времена года, такие как дни зимнего или летнего солнцестояния, магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский «рубильник», переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов, ровно через одни сутки. По словам ученых, эти переключения порождают своеобразные «дыры» в магнитном щите планеты-гиганта, рождение которых фиксировал зонд «Вояджер-2». Кроме того, специалисты, проведя анализ с высоким разрешением магнитометрических данных, полученных «Вояджером-2», обнаружили в магнитосфере Урана спиральный пучок плазмы – плазмоид, через который планета теряет свою атмосферу.

Благодаря информации космического аппарата, выяснилось, что период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут.

Изучение Урана продолжается с помощью наземных и космических телескопов. Начиная с 1997 года, по наблюдениям с Земли были обнаружены еще несколько далеких спутников Урана. В настоящее время в его системе открыто 27 естественных спутников, а также известно о 13 кольцах планеты, суммарная масса которых эквивалентна массе спутника размером 15 километров.

Экспериментируя с микроволновым телескопом ALMA и его оптическим «кузеном» VLT, американские ученые смогли получить первые подробные данные по структуре колец планеты, их составу, массе, плотности и другим свойствам. Кольца Урана оказались крайне необычными по составу и облику – они сложены из очень темных, «горячих» и достаточно крупных фрагментов водяного льда и других замороженных летучих веществ.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Читайте также:

Краткие сведения об уране

Главная » DUF ₆ Руководство » Уран Краткие сведения

Краткие факты об уране
Сборник фактов об уране, DUF ₆ и реестре Министерства энергетики DUF ₆.
На протяжении многих лет Министерство энергетики получало многочисленные запросы от общественности, 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 эти «забавные факты» покажутся вам 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
Лишь 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 в 1896 году открыл радиоактивность урана.
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 DUF ₆ в национальном запасе! В составе флота всего 27 крейсеров типа «Тикондерога».
ДУФ
₆ Сравнение веса цилиндров
7142 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 наиболее распространенных элементов, встречающихся в природных горных породах земной коры.
Атомная энергетика и выбросы углерода
Атомные электростанции помогли избежать 90 процентов всех выбросов углерода, предотвращенных в энергетическом секторе США в период между 1981 и 1994.
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 на уран 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 в США действуют 104 атомные электростанции, 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 на 99,2745% состоит из урана-238, из них уран-235 (изотоп, производящий энергию) составляет около 0,720%, а уран-234 составляет менее 0,0055%.
Температура плавления урана
Уран кипит при температуре около 3818 градусов по Цельсию (около 6904 градусов по Фаренгейту).
Урановое ядро
Атом урана-238 имеет в ядре 92 протона и 146 нейтронов.
Объем DOE DUF
₆ Инвентаризация
Уран из запасов Департамента DUF ₆ , если превратить его 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 г. составило 35 767 метрических тонн или 78,9 млн фунтов.
Мировое производство ядерной энергии
Во всем мире насчитывается 441 атомная электростанция, которые производят около 16 процентов мировой электроэнергии.

Запасы урана: Запасы урана

(обновлено в июне 2022 г.)

Уран — относительно распространенный металл, встречающийся в горных породах и морской воде. Его экономическая концентрация не является чем-то необычным.
Количество минеральных ресурсов больше, чем обычно считается, и соотносится как с рыночными ценами, так и с себестоимостью добычи.
Известные в мире запасы урана увеличились как минимум на четверть за последнее десятилетие из-за расширения разведки полезных ископаемых.

Уран является относительно распространенным элементом в земной коре (намного больше, чем в мантии). Это металл примерно такой же распространенный, как олово или цинк, и он входит в состав большинства горных пород и даже моря.

Таблица 1: Типичные концентрации природного урана

Руда с очень высоким содержанием (Канада) – 20% U	200 000 частей на миллион U
Богатая руда – 2% U	20 000 частей на миллион U
Бедная руда – 0,1% U	1000 частей на миллион U
Руда с очень низким содержанием* (Намибия) – 0,01% U	100 частей на миллион U
Гранит	3-5 частей на миллион U
Осадочные породы	2-3 части на миллион U
Земная континентальная кора (ср)	2,8 млн-1 U
Морская вода	0,003 частей на миллион U

ppm = частей на миллион
* Там, где содержание урана в горных породах или песках низкое (конечно, менее 1000 частей на миллион), он должен быть в форме, которую легко отделить, чтобы такие концентрации можно было назвать «рудой», то есть это означает, что уран может быть извлечен экономически . Это означает, что он должен быть в минеральной форме, которую можно легко растворить при выщелачивании серной кислотой или карбонатом натрия.

Общие мировые ресурсы урана, как и любого другого минерала или металла, точно не известны. Единственной значимой мерой долгосрочной надежности поставок являются известные запасы в недрах, которые можно добывать.

Рудное тело по определению представляет собой месторождение минерализации, из которого металл экономически извлекаем. Таким образом, рудные тела и, следовательно, измеренные ресурсы – количество, которое, как известно, экономически извлекаемо из рудных тел – относятся как к затратам на добычу, так и к рыночным ценам. Например, в настоящее время ни океаны, ни какие-либо граниты не являются рудными телами, но предположительно они могли бы стать таковыми, если бы цены достаточно выросли. При цене в десять раз выше нынешней* морская вода, например, может стать потенциальным источником огромного количества урана. Таким образом, любые прогнозы доступности какого-либо минерального сырья, включая уран, в будущем, основанные на текущих данных о стоимости и ценах, а также на текущих геологических знаниях, скорее всего, окажутся крайне консервативными. Факторы, влияющие на предложение ресурсов, обсуждаются далее и проиллюстрированы в Приложении 2.

* Работа, финансируемая Министерством энергетики США с использованием полимерных абсорбирующих полосок, предполагает 610 долларов США за кгU в 2014 году. Японское (JAERI) исследование 2002 года с использованием полимерного абсорбента в нетканом материале, содержащем амидоксимную группу, которая была способна образовывать комплекс с ионами уранилтрикарбоната. , предложено около $300/кгU.

Доступность урана

Таблица 2: Ресурсы урана по странам в 2019 г.

	тонн У	процент от мирового
Австралия	1 692 700	28%
Казахстан	906 800	15%
Канада	564 900	9%
Россия	486 000	8%
Намибия	448 300	7%
Южная Африка	320 900	5%
Бразилия	276 800	5%
Нигер	276 400	4%
Китай	248 900	4%
Монголия	143 500	2%
Узбекистан	132 300	2%
Украина	108 700	2%
Ботсвана	87 200	1%
Танзания	58 200	1%
Иордания	52 500	1%
США	47 900	1%
Прочее	295 800	5%
Всего по миру	6 147 800

Выявленные извлекаемые ресурсы (разумно гарантированные ресурсы плюс предполагаемые ресурсы), до 130 долл. США/кг U, 01.01.19, от OECD NEA & IAEA, Uranium 2020: Resources, Production and Demand (‘Красная книга’ ). Общие извлекаемые выявленные ресурсы до $260/кг U составляют 8,070 млн тонн U.

Производство урана в прошлом

Уран успешно добывается с 1940-х годов. Производство урана в прошлом, как правило, хорошо известно, хотя остается неопределенность в отношении количества, добытого в Советском Союзе в период с 1945 по 1990 год. Всемирная ядерная ассоциация оценила производство в странах, по которым данные недоступны.

Таблица 3: Производство урана в прошлом, 1945-2021 гг.

	Накопленная добыча (тU)
Казахстан/Узбекистан	568 268
Канада	547 124
США	374 872
Австралия	236 684
Германия	217 161
Россия	179 261
Южная Африка	165 678
Нигер	154 600
Намибия	152 214
Чехия	111 214
Франция	77 015
Украина	70 131
Китай	57 799
Другие	148 766
Всего	3 060 787

Производство урана за период 1945–2021 можно разделить на четыре отдельных этапа:

Военная эпоха, с 1945 по середину 1960-х годов. Производство электроэнергии из ядерного топлива было второстепенным в гонке ядерных вооружений. Производство быстро росло в 1950-х годов, чтобы удовлетворить потребность в высокообогащенном уране и плутонии. Спрос на уран резко упал в 1960-х годах, и, как следствие, к середине 1960-х производство сократилось вдвое.
С середины 1960-х до середины 1980-х годов. В период быстрого развития гражданской атомной энергетики производство урана увеличилось по мере увеличения заказов на реакторы. Было введено в эксплуатацию много новых шахт, часто подкрепленных долгосрочными контрактами, заключенными с электроэнергетическими компаниями в Северной Америке, Японии и Западной Европе. Пик западного производства пришелся на 1980 и оставались выше годовой потребности реактора до 1985 года.
Середина 1980-х — примерно 2002 год. К 1985 году программа строительства атомной станции была резко сокращена. Многие коммунальные предприятия подписали урановые контракты в ожидании строительства новых заводов. Уважение к ним создало значительный перевес. Поскольку шахты истощались, многие сокращали производство или закрывались. Коммунальные предприятия удовлетворяли потребности, сокращая свои значительные запасы, не прибегая к новому производству. Избыток предложения увеличился за счет поступления на западный рынок урана из бывшего Советского Союза, начиная с 1919 г.93.
С начала 2000-х по настоящее время. Рынок резко отреагировал на мнение о том, что для обеспечения ожидаемого возрождения роста ядерной энергетики потребуется новое первичное производство. Это произошло в контексте сектора добычи урана, который в течение многих лет сталкивался с неблагоприятными экономическими условиями и нуждался в компенсации сокращающихся и ограниченных вторичных поставок. Эта реакция началась в 2003 г. с сильного восходящего движения мировых цен на уран, которое продолжилось в 2007 г. (цена на спотовом рынке увеличилась в 13 раз с начала 2003 г. по середину 2007 г.), но перешло в нисходящую коррекцию, усугубленную аварией на Фукусиме. в 2011 году. После аварии цены на уран упали до одного из самых низких уровней с поправкой на инфляцию, которые когда-либо наблюдались.

Потребности в реакторном топливе

Для мировых энергетических реакторов общей мощностью около 400 ГВт ежегодно требуется около 67 500 тонн урана из шахт или других источников. В то время как эта мощность используется более продуктивно, с более высокими коэффициентами мощности и уровнями мощности реактора, потребность в урановом топливе увеличивается, но не обязательно с той же скоростью. Факторы, увеличивающие спрос на топливо, компенсируются тенденцией к более высокому выгоранию топлива и другим показателям эффективности, поэтому спрос остается стабильным. (за 19 лет80 к 2008 г. электроэнергия, вырабатываемая атомной энергетикой, увеличилась в 3,6 раза, а потребление урана увеличилось лишь в 2,5 раза.) используются только в обычных реакторах, хватит примерно на 90 лет. Это представляет собой более высокий уровень гарантированных ресурсов, чем обычно для большинства полезных ископаемых. Дальнейшая разведка и более высокие цены, безусловно, на основе современных геологических знаний приведут к дополнительным ресурсам по мере того, как нынешние ресурсы будут израсходованы.

Сокращение количества хвостов при обогащении снижает количество природного урана, необходимого для данного количества топлива. Переработка отработавшего топлива обычных легководных реакторов также позволяет более эффективно использовать имеющиеся ресурсы, примерно в 1,3 раза в целом. В изданиях Красной книги за 2016 и 2018 годы эти тенденции были признаны наряду с более эффективной работой станции, в результате чего общий расход реакторного топлива в отчете был снижен со 175 т урана на ГВт в год при анализе хвостов 0,30% ( отчет за 2012 г.) до 160 т урана на ГВт в год при содержании хвостов 0,25% (отчеты за 2016, 2018 и 2020 гг.). Соответствующий U ₃ O ₈ цифры: 206 тонн и 189 тонн. Обратите внимание, что эти цифры являются обобщенными для всей отрасли и для многих различных типов реакторов.

Сегодняшние потребности в реакторном топливе удовлетворяются за счет первичных поставок и вторичных источников: коммерческих запасов, запасов ядерного оружия, переработанного плутония и урана в результате переработки отработавшего топлива, а также частично за счет повторного обогащения хвостов обедненного урана (оставшихся от первоначального обогащения). Эти различные вторичные источники делают уран уникальным среди энергетических полезных ископаемых.

Вторичные источники урана

Наиболее очевидным вторичным источником являются гражданские запасы , принадлежащие коммунальным предприятиям и правительствам. Сумма, хранящаяся здесь, трудно поддается количественной оценке из-за коммерческой конфиденциальности. В конце 2020 года общие запасы урана оценивались примерно в 282 000 тонн для коммунальных предприятий – 41 000 тонн в США, 42 000 тонн в ЕС, 129 000 тонн в Китае, 9 600 тонн в Индии, 60 000 тонн в других странах Восточной Азии ( The Nuclear Fuel Report 2021 , World Nuclear Association). Ожидается, что эти запасы будут поддерживаться на достаточно высоком уровне для обеспечения энергетической безопасности коммунальных предприятий и правительств.

Военные боеголовки являются важным источником ядерного топлива с 1987 года. США и страны бывшего СССР подписали ряд договоров о разоружении, чтобы сократить ядерные арсеналы подписавших стран примерно на 80%.

Оружие содержало большое количество урана, обогащенного более чем до 90% U-235 ( т.е. в 25 раз больше, чем в реакторном топливе). В течение двух десятилетий до 10% электроэнергии, производимой в США, производилось из топлива, изготовленного с использованием урана, который был преобразован из материала бомбового качества в рамках так называемой программы «Мегатонны в мегаватты». В рамках программы было ликвидировано достаточное количество бомбового материала для производства 20 000 ядерных боеголовок.

Во всем мире до 2013 года конверсия военного высокообогащенного урана обеспечивала около 15% мировых потребностей реакторов.

Для получения дополнительной информации см. информационную страницу о военных боеголовках как источнике ядерного топлива.

Переработанный уран и плутоний является еще одним источником, который в настоящее время экономит около 2000 тонн урана в год в зависимости от того, рассматривается ли только плутоний или также и уран. Фактически, плутоний быстро перерабатывается в МОХ-топливо, в то время как переработанный уран (RepU) в основном складируется, но около 16 000 тонн RepU из реакторов Magnox в Великобритании было использовано для производства около 1650 тонн обогащенного топлива AGR. В Бельгии, Франции, Германии и Швейцарии более 8000 тонн RepU было переработано на атомных электростанциях. Для получения дополнительной информации см. информационную страницу о переработке отработавшего ядерного топлива.

Повторное обогащение обедненного урана (ОУ, хвосты обогащения) является еще одним вторичным источником. Имеется около 1,2 миллиона тонн обедненного урана, полученного как в военных, так и в гражданских целях по обогащению с 1940-х годов, в основном в хвостах с содержанием U-235 0,25–0,35% (хотя в 2013 г. в США было около 114 000 тонн урана с содержанием 0,34% или более). . Неядерное использование обедненного урана очень мало по сравнению с ежегодным образованием более 40 000 т урана в год. Это оставляет большую часть ОУ доступной для смешивания с рециклированным плутонием в МОКС-топливе или в качестве будущего топливного ресурса для реакторов на быстрых нейтронах.

Однако некоторое количество DU с относительно высоким содержанием можно подавать на недоиспользуемые обогатительные заводы для производства эквивалента природного урана или даже обогащенного урана, готового для изготовления топлива. Российские обогатительные фабрики перерабатывали 10-15 000 тонн DU в год с содержанием U-235 более 0,3%, очищая его до 0,1% и производя несколько тысяч тонн в год в эквиваленте природного урана. Эта российская программа по переработке западных хвостов в настоящее время завершена, но ожидается, что новая программа в США начнется, когда будут доступны избыточные мощности, по переработке около 140 000 тонн старого обедненного урана с содержанием урана-235 0,4%.

Недостаточное питание на обогатительных фабриках является важным источником вторичного предложения, особенно с учетом того, что авария на Фукусиме снизила спрос на обогащение на несколько лет. Это когда эксплуатационный анализ хвостов ниже, чем анализ по контракту/транзакциям, и обогатитель откладывает некоторый излишек природного урана, который он может свободно продавать (либо как природный уран, либо как обогащенный урановый продукт) за свой счет. Этот источник обеспечит примерно 3500-7000 т урана в год к середине 2020-х годов.

Международные запасы топлива

Были предприняты три крупные инициативы по созданию международных запасов обогащенного топлива, две из них многосторонние, при этом топливо должно быть доступно под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), несмотря на любые политические препятствия, которые могут затронуть страны нуждаются в них. Третий находится под эгидой США, а также для удовлетворения потребностей, возникающих в связи с перебоями в поставках.

Российский резерв НОУ

В декабре 2010 г. Россия открыла международный банк топлива на своем обогатительном предприятии в Ангарске. Банк топлива находится под контролем МАГАТЭ и содержит 123 тонны НОУ с обогащением от 2,0% до 4,95% U-235, что соответствует двум полным топливным загрузкам для типичного реактора LWR мощностью 1000 МВт. Топливо доступно любому государству-члену МАГАТЭ с хорошей репутацией, которое не может закупить НОУ или его компоненты по политическим причинам. Однако банк топлива не распространяется на изготовление тепловыделяющих сборок.

Банк НОУ МАГАТЭ

В декабре 2010 года Правление МАГАТЭ приняло решение о создании аналогичного гарантированного резерва низкообогащенного урана – Банка НОУ МАГАТЭ*. Он включает в себя физический запас UF ₆ принадлежит МАГАТЭ, которое «несет ответственность за его хранение и защиту». По международным нормам такой «банк топлива» должен находиться в стране, не имеющей ядерного оружия, и быть полностью открытым для инспекторов МАГАТЭ. Банк топлива будет потенциальной поставкой 90 тонн НОУ (как UF ₆) для производства тепловыделяющих сборок для атомных электростанций. Правительство Казахстана в апреле 2015 года одобрило проект соглашения с МАГАТЭ по этому . В июне 2015 года Совет директоров МАГАТЭ утвердил планы размещения Банка НОУ МАГАТЭ на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ) в Усть-Каменогорске (он же Усть-Каменогорск) под управлением Казахстана. В августе было подписано официальное соглашение с Казахстаном о создании правовой базы. Также было одобрено транзитное соглашение с Россией о перевозке НОУ. Соглашение между МАГАТЭ и УМЗ было подписано в мае 2016 г. Объект был официально открыт в конце августа 2017 г. В октябре 2019 г.объект был введен в эксплуатацию, приняв первую партию НОУ, и в ноябре были заключены контракты на его поставку с Orano и Казатомпромом.

* «НОУ МАГАТЭ» определяется как НОУ, принадлежащий МАГАТЭ, в форме гексафторида урана (UF6) с номинальным обогащением U-235 до 4,95%. Он включает в себя до 60 полных контейнеров типа 30В или более поздних версий. Баллоны типа 30B вмещают по 2,27 т UF6 (1,54 т урана), каждый из которых содержит около 92 т урана. МАГАТЭ несет расходы по закупке и доставке (импорт-экспорт) НОУ, закупке оборудования и его эксплуатации, технических ресурсов и других необходимых товаров и услуг. Казахстан возьмет на себя расходы по хранению НОУ, включая оплату электроэнергии, отопления, офисных помещений и расходы на персонал. Соглашение допускает возможную передачу банка НОУ с Ульбинского металлургического завода на другую площадку и заключено на десять лет с автоматическим продлением в конце этого периода.

Банк НОУ МАГАТЭ полностью финансируется за счет добровольных взносов, в том числе 50 млн долларов США от американской организации Nuclear Threat Initiative (NTI), 49 млн долларов США от США, до 25 млн долларов США от Европейского Союза, по 10 млн долларов США от Кувейта и Объединенные Арабские Эмираты и 5 миллионов долларов из Норвегии.

Американские гарантии поставок топлива

В 2005 году правительство США объявило о планах создания механизма обеспечения поставок топлива для использования в коммерческих реакторах в зарубежных странах, где были перебои с поставками. Топливо будет получено путем разбавления 17,4 тонны высокообогащенного урана (ВОУ). В августе 2011 года Министерство энергетики США объявило о расширении масштабов программы, чтобы она также обслуживала коммунальные нужды США и теперь называлась Американская гарантированная поставка топлива (AFS). К этому моменту большая часть разбавления ВОУ была завершена, и схема была готова к работе. AFS состоит из 286 тонн низкообогащенного урана (еще 60 тонн из разбавленного урана продаются на рынке для оплаты работы). Кроме того, США завершили процесс разбавления еще 20,1 т ВОУ. Программа AFS находится в ведении Национального управления ядерной безопасности США, иностранный доступ должен осуществляться через американскую организацию, а топливо будет продаваться по текущим рыночным ценам. Количество 286 т эквивалентно примерно шести перезагрузкам реактора мощностью 1000 МВт.

Нетрадиционные ресурсы

В дополнение к более чем 6 миллионам тонн урана в известных мировых извлекаемых ресурсах существуют значительные количества, составляющие так называемые «нетрадиционные ресурсы». Такие нетрадиционные ресурсы, из которых уран может быть получен в сочетании с другими металлами в качестве побочного продукта, составляют более 11% исторического производства урана.

Основным нетрадиционным ресурсом урана является каменный фосфат , или фосфорит, и около 20 000 т урана было извлечено в качестве побочного продукта сельскохозяйственного производства фосфатов до 1990-х, но тогда это стало нерентабельно. Оценки доступного количества урана колеблются от 9 до 22 миллионов тонн урана, хотя в издании Красной книги за 2020 год указано только около 9,2 миллиона тонн.

Поскольку уран является второстепенным побочным продуктом производства фосфатов, потенциальное предложение связано с экономическими аспектами производства фосфатов, а также с ценой на уран в сочетании с экологическими преимуществами удаления урана из потока отходов и/или продукта. Мировой пятиокись фосфора (P ₂ O ₅ ) производственная мощность около 250 млн тонн каменного фосфата составляет около 50 млн тонн в год. С 1981 по 1992 год производство в США фосфатных месторождений в центральной Флориде в качестве побочного продукта составляло в среднем чуть более 1000 тонн урана в год, что составляло до 20% от общего объема производства в США, затем резко сократилось и прекратилось в 1998 году. урана в фосфоритах.

Месторождения редкоземельных элементов (РЗЭ) являются еще одним таким нетрадиционным ресурсом. РЗЭ обладают уникальными каталитическими, металлургическими, ядерными, электрическими, магнитными и люминесцентными свойствами и играют решающую роль в применении многих современных технологий, включая аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ), спутники, батареи, светодиодные экраны и солнечные батареи. Китай является ведущим поставщиком РЗЭ, что вызывает коммерческое давление на разработку месторождений в других местах.

РЗЭ представляют собой набор из 17 химических элементов в периодической таблице, в частности, 15 смежных лантаноидов, а также более легкие скандий и иттрий. Скандий и иттрий считаются РЗЭ, поскольку они, как правило, встречаются в тех же рудных месторождениях, что и лантаноиды, и проявляют сходные физические и химические свойства. На самом деле РЗЭ в земной коре относительно много, но редко встречаются в концентрациях, пригодных для экономической эксплуатации. Ресурсы РЗЭ встречаются в четырех основных геологических условиях: карбонатиты, месторождения поглощающей ионы глины, магматические системы и россыпные месторождения монзанит-ксенотима. Ресурсы РЗЭ обычно отражаются как оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ).

Кванефьелд в Гренландии является основным месторождением РЗЭ с большим потенциалом для производства урана, с рудными телами Соренсен, Зона 3 и Стенструпфьельд в одном и том же интрузивном комплексе Илимауссак. Эти четыре месторождения имеют в общей сложности 228 000 тонн урана (май 2015 г. , соответствие JORC), почти половина из них измеренные и обозначенные ресурсы. У Greenland Minerals есть соглашение с китайской компанией Shenghe Resources, которое позволит продолжить разработку.

Черные (квасцы) сланцы являются еще одним нетрадиционным ресурсом, и предпринимаются некоторые попытки их разработки. 2018 Красная книга содержит около 300 000 тонн урана в Швеции и упоминает 24 000 тонн урана в Финляндии на руднике Соткамо компании Terrafame Oy, для которого в 2020 году правительство выдало разрешение на извлечение урана методом кучного выщелачивания.

Торий как ядерное топливо

Сегодня уран является единственным топливом, поставляемым для ядерных реакторов. Однако торий также может быть использован в качестве топлива для реакторов CANDU или в реакторах, специально предназначенных для этой цели. Нейтронно-эффективные реакторы, такие как CANDU, способны работать в ториевом топливном цикле после запуска с использованием делящегося материала, такого как U-235 или Pu-239. . Затем атом тория (Th-232) захватывает в реакторе нейтрон и превращается в делящийся уран (U-233), который продолжает реакцию. Некоторые усовершенствованные конструкции реакторов, вероятно, смогут использовать торий в значительных масштабах.

Ториевый топливный цикл имеет некоторые привлекательные особенности, хотя он еще не используется в коммерческих целях. Сообщается, что тория в земной коре примерно в три раза больше, чем урана. В Красной книге IAEA-NEA за 2009 год перечислены 3,6 миллиона тонн известных и оценочных ресурсов, как сообщалось, но указано, что это исключает данные из большей части мира, и в целом оценивается около 6 миллионов тонн. Для получения дополнительной информации см. статью о Тории.

Примечания и ссылки

Общие источники

OECD NEA & IAEA, Uranium 2020: Resources, Production and Demand
OECD NEA & IAEA, Uranium 2018: Resources, Production and Demand
Всемирная ядерная ассоциация, 2019 г. , Отчет о ядерном топливе – глобальные сценарии спроса и предложения, 2019–2040 гг.
Всемирная ядерная ассоциация, 2019 г., Отчет о ядерном топливе – Глобальные сценарии спроса и предложения, 2021–2040 гг.
Институт ООН по исследованиям в области разоружения, Юрий Юдин (ред.) 2011 г., Многосторонность ядерного топливного цикла – первые практические шаги
A. Monnet, CEA, Уран из угольной золы: оценка ресурсов и перспективы , IAEA URAM 2014

Приложения

Приложение 1: Минеральные ресурсы и запасы

Ниже приведены международно признанные категории, основанные на австралийском кодексе JORC, который следует канадский код NI 43-101.

«Минеральные ресурсы» — это известная концентрация полезных ископаемых в земной коре с разумными перспективами возможной экономической добычи. Минеральные ресурсы подразделяются в порядке возрастания геологической достоверности на предполагаемые, выявленные и измеренные категории.

«Предполагаемые» минеральные ресурсы – это та часть минеральных ресурсов, для которой тоннаж, качество и содержание полезных ископаемых могут быть оценены только с низким уровнем достоверности. Информация, на которой он основан, ограничена или имеет неопределенное качество и надежность.
«Выявленные» минеральные ресурсы – это часть минеральных ресурсов, для которых тоннаж, качество и содержание полезных ископаемых могут быть оценены с разумным уровнем достоверности. Он основан на информации о разведке, отборе проб и испытаниях, которая достаточна для предположения, но не подтверждения геологической непрерывности и/или непрерывности содержания.
«Измеряемые» минеральные ресурсы – это та часть минеральных ресурсов, для которой тоннаж, физические характеристики, качество и содержание полезных ископаемых могут быть оценены с высокой степенью достоверности. Он основан на подробной и надежной информации о разведке, отборе проб и тестировании с точками, расположенными достаточно близко друг к другу, чтобы подтвердить геологическую непрерывность и непрерывность содержания.

«Минеральные» запасы (или запасы руды) представляют собой экономически извлекаемую часть измеренных и/или выявленных минеральных ресурсов. Это позволяет учитывать разбавление и потери, которые могут возникнуть при добыче материала. Будут проведены соответствующие оценки и исследования, включающие рассмотрение реалистично предполагаемых горнодобывающих, металлургических, экономических, маркетинговых, правовых, экологических, социальных и правительственных факторов. Минеральные или рудные запасы подразделяются в порядке возрастания достоверности на вероятные минеральные/рудные запасы и доказанные минеральные/рудные запасы.

«Вероятные» запасы полезных ископаемых (или вероятные запасы руды) — экономически извлекаемая часть указанного минерального ресурса. Будут проведены исследования, по крайней мере, до уровня предварительного ТЭО, демонстрирующие, что добыча может быть разумно оправдана.
«Доказанные» запасы полезных ископаемых (или доказанные запасы руды) — экономически извлекаемая часть измеряемых минеральных ресурсов. Будут проведены исследования, по крайней мере, до уровня предварительного ТЭО, демонстрирующие, что добыча оправдана.

Приложение 2: Устойчивость минеральных ресурсов (сентябрь 2005 г.)

По существу взято из доклада Колина Макдональда на симпозиуме WNA 2003 г., Уран: устойчивые ресурсы или предел роста? — дополнен его документом на симпозиуме WNA 2005 г. и включает модель Экономические корректировки в поставках «невозобновляемых» ресурсов от Яна Хор-Лейси.

Обычно утверждается, что, поскольку «ресурсы земли конечны», поэтому нам придется столкнуться с расплатой, и нам нужно будет планировать «отрицательный рост». Указано, что все это происходит потому, что эти ресурсы потребляются с возрастающей скоростью для поддержки нашего западного образа жизни и удовлетворения растущих потребностей развивающихся стран. Утверждение о том, что у нас, вероятно, закончатся ресурсы, является повторением аргумента «Пределы роста» (Club of Rome 19). 72, популяризированный Meadows et al в Limits of Growth в то время. (Полезным противовесом этому является W Berckerman, In Defense of Economic Growth , а также Singer, M, Passage to a Human World, Hudson Inst. 1987). За десятилетие после его публикации мировые запасы бокситов увеличились на 35%, меди на 25%, никеля на 25%, урана и угля удвоились, газа увеличились на 70% и даже нефти на 6%). создатели, Римский клуб, и с течением времени оказались бессмыслицей. Это также перекликается с аналогичными опасениями, высказанными экономистами в XIX веке.30-х годов и Мальтуса в конце 18 века.

В последние годы имело место постоянное недопонимание и представление в ложном свете изобилия минеральных ресурсов с утверждением, что миру угрожает фактическая нехватка многих минеральных ресурсов. Несмотря на то, что он соответствует здравому смыслу, если игнорировать масштаб земной коры, ему не хватает эмпирической поддержки в тенденциях практически всех цен на минеральное сырье и опубликованных данных о ресурсах в долгосрочной перспективе. В последние годы некоторые пропагандировали мнение, что ограниченные запасы природного урана являются ахиллесовой пятой ядерной энергетики, поскольку этот сектор предполагает больший вклад в будущую чистую энергию, несмотря на небольшое его количество, необходимое для производства очень больших объемов энергии.

Новости о поставках урана обычно представляются в краткосрочной перспективе. Это касается того, кто какие ресурсы производит, кто может производить или продавать, и как это соотносится со спросом? Однако долгосрочный анализ предложения входит в сферу экономики ресурсов. В центре этой дисциплины находится понимание не только динамики спроса/предложения/цены на известные ресурсы, но и механизмов замены ресурсов новыми, неизвестными в настоящее время. Такой акцент на устойчивости поставок уникален для долгосрочной перспективы. Нормально функционирующие рынки металлов и технологические изменения создают движущие силы, обеспечивающие постоянное пополнение предложения по ценам, доступным для потребителей, как за счет открытия новых ресурсов, так и за счет переопределения (с экономической точки зрения) уже известных.

Конечно, ресурсы Земли действительно конечны, но необходимо сделать три замечания: во-первых, пределы запасов ресурсов так далеки, что трюизм не имеет практического смысла. Во-вторых, многие из рассматриваемых ресурсов являются либо возобновляемыми, либо пригодными для повторного использования (энергетические минералы и цинк являются основными исключениями, хотя потенциал повторного использования многих материалов на практике ограничен энергетическими и другими затратами). В-третьих, имеющиеся запасы «невозобновляемых» ресурсов постоянно обновляются, чаще всего быстрее, чем используются.

Есть три основных области, в которых прогнозы ресурсов были ошибочными:

прогнозы не учитывали достижения в геологических знаниях и понимании месторождений полезных ископаемых;
они не учли технологии, используемые для их обнаружения, обработки и использования;
экономические принципы не были приняты во внимание, а это означает, что ресурсы рассматриваются только в текущих терминах, а не в терминах того, что станет экономическим через какое-то время, и не с учетом концепций замещения.

Что же тогда означает устойчивость в отношении минеральных ресурсов? Ответ заключается во взаимодействии этих трех вещей, которые позволяют эффективно создавать пригодные для использования ресурсы (используя это слово в дальнейшем, строго говоря, создаются запасы полезных ископаемых). Они собраны на схеме ниже.

Многие экономисты изучали тенденции в области ресурсов, чтобы определить, какие меры должны наилучшим образом отражать нехватку ресурсов (Tilton, J. 9).0183 В одолженное время? Оценка угрозы истощения полезных ископаемых , Ресурсы для будущего, Вашингтон, округ Колумбия, 2002 г.). Их общее мнение состоит в том, что затраты и цены, должным образом скорректированные с учетом инфляции, обеспечивают лучшую систему раннего предупреждения о долгосрочной нехватке ресурсов, чем физические показатели, такие как количество ресурсов.

Исторические данные показывают, что стоимость наиболее часто используемых металлов снизилась как по себестоимости, так и по реальным ценам на сырьевые товары за последнее столетие. Такие ценовые тенденции являются наиболее красноречивым свидетельством отсутствия дефицита. Показательным примером является уран по сравнению с его концом 19 века.Цена 70-х годов 40 долларов США/фунт U ₃ O ₈ .

Эту основную истину подчеркивает анекдот: в 1980 году два выдающихся профессора, яростно критикующие друг друга, заключили пари относительно реальной рыночной цены пяти металлических товаров в течение следующего десятилетия. Пауль Эрлих, всемирно известный эколог, сделал ставку на то, что из-за того, что мир исчерпал свои возможности, в 1980-х годах начнут заканчиваться продукты питания и товары, и поэтому цены в реальном выражении вырастут. Джулиан Саймон, экономист, сказал, что ресурсов было так много, и их становится все больше, что цены в реальном выражении упадут. Он предложил Эрлиху указать, какие товары будут использоваться для проверки этого вопроса, и они остановились на этих (хром, медь, никель, олово и вольфрам). В 1990 Эрлих заплатил — все цены упали.

Однако объемы известных ресурсов говорят об аналогичной и последовательной истории. Чтобы привести один пример, мировые запасы меди в 1970-х годах представляли собой только 30 лет текущего производства (6,4 млн тонн в год). Многие аналитики задавались вопросом, сможет ли эта ресурсная база удовлетворить большие ожидаемые потребности телекоммуникационной отрасли к 2000 году. Но к 1994 году мировое производство меди удвоилось (12 млн тонн в год), а имеющихся запасов хватило еще на 30 лет. Резервный мультипликатор текущей добычи остался прежним.

Еще один способ понять устойчивость ресурсов — с точки зрения экономики и сохранения капитала. С этой точки зрения минеральные ресурсы не столько редки или дефицитны, сколько слишком дороги, чтобы их открывать, если вы не можете достаточно быстро получить прибыль от своего открытия. Таким образом, простые экономические соображения мешают компаниям узнавать гораздо больше, чем нужно обществу, посредством сообщений о снижении цен на сырьевые товары в периоды избытка предложения. Экономически рациональные игроки будут инвестировать в поиск этих новых запасов только тогда, когда они наиболее уверены в получении от них прибыли, что обычно требует положительных ценовых сообщений, вызванных тенденциями недостаточного предложения. Если экономическая система работает правильно и максимизирует эффективность использования капитала, в любой момент времени в резервах не должно быть больше нескольких десятилетий любого ресурсного товара.

Тот факт, что многие товары имеют больше доступных ресурсов, чем можно было бы предположить в рамках эффективной экономической теории, можно частично объяснить двумя характеристиками циклов разведки полезных ископаемых. Во-первых, геологоразведочный сектор, как правило, чрезмерно реагирует на положительные ценовые сигналы за счет быстрого увеличения мировых расходов (что увеличивает скорость открытия), в частности, за счет важной роли более спекулятивно финансируемых младших геологоразведочных компаний. Разведка также имеет тенденцию делать открытия в кластерах, которые имеют больше общего с новыми геологическими знаниями, чем с теорией эффективного распределения капитала. Например, когда стало известно, что в северной Канаде существуют алмазы, сопровождавший их небольшой разведочный бум привел к нескольким крупным открытиям — больше, чем мог требовать рынок в то время. Эти модели являются частью динамики, которая приводит к циклам цен на сырьевые товары. Открытие новых ресурсов очень трудно точно сопоставить с отдаленным будущим спросом, и исторические данные свидетельствуют о том, что процесс разведки чрезмерно компенсирует каждый небольшой намек на дефицит, который обеспечивают рынки.

Еще одним важным элементом экономики ресурсов является возможность замены товаров. Многие товарные виды использования не являются эксклюзивными – если они станут слишком дорогими, их можно будет заменить другими материалами. Даже если они станут дешевле, их можно будет заменить, поскольку технологические достижения могут изменить стиль и стоимость использования материалов. Например, медь, несмотря на то, что она дешевле в реальном выражении, чем 30 лет назад, все еще заменяется оптоволокном во многих коммуникационных приложениях. Эти изменения в использовании материалов и спросе на товары придают еще одно измерение простому понятию истощения ресурсов и повышения цен.

Таким образом, исторические тенденции цен на металлы, если их рассматривать в свете социальных и экономических изменений во времени, показывают, что нехватка ресурсов — палка о двух концах. Те же самые социальные тенденции, которые привели к увеличению потребления металлов, что привело к росту цен, также увеличили доступное богатство для инвестиций в знания и технологии, снижающие цены. Эти идеи обеспечивают основу для экономической устойчивости металлов, включая уран.

Геологические знания

Какие бы полезные ископаемые ни находились в земле, они не могут считаться полезными ресурсами, если они не известны. Необходимо постоянно вкладывать время, деньги и усилия, чтобы выяснить, что там находится. Эта деятельность по разведке полезных ископаемых заключается не только в поиске окаменелостей или проведении аэромагнитных съемок, но в конечном итоге должна распространиться на всестороннее исследование рудных тел, чтобы их можно было надежно определить с точки зрения местоположения, количества и содержания. Наконец, они должны быть технически и экономически оценены как запасы полезных ископаемых. Это первый аспект создания ресурса. См. раздел в статье о категориях минеральных ресурсов и запасов.

По причинам, изложенным выше, измеренные ресурсы многих полезных ископаемых увеличиваются намного быстрее, чем они используются, из-за затрат горнодобывающих компаний на разведку и их инвестиций в исследования. Просто по геологическим основаниям нет оснований предполагать, что эта тенденция не будет продолжаться. Сегодня доказанные минеральные ресурсы во всем мире больше, чем мы унаследовали в 1970-х годах, и это особенно касается урана.

Проще говоря, металлы, которых больше в земной коре, с большей вероятностью встречаются в виде экономических концентраций, которые мы называем месторождениями полезных ископаемых. Они также должны быть достаточно извлекаемыми из минералов-хозяев. По этим показателям уран очень хорошо сравнивается с неблагородными и драгоценными металлами. Его среднее содержание в земной коре 2,7 частей на миллион сравнимо с содержанием многих других металлов, таких как олово, вольфрам и молибден. Многие распространенные горные породы, такие как гранит и сланцы, содержат даже более высокие концентрации урана от 5 до 25 частей на миллион. Кроме того, уран преимущественно связан в минералах, которые нетрудно разрушить при переработке.

Как и в случае с изобилием в земной коре, металлы, встречающиеся во многих различных типах месторождений, легче пополнять с экономической точки зрения, поскольку разведочные открытия не ограничиваются лишь несколькими геологическими условиями. В настоящее время известно не менее 14 различных типов месторождений урана, залегающих в породах самого разного геологического возраста и географического распространения. Существует несколько фундаментальных геологических причин, по которым месторождения урана не являются редкостью, но основная причина заключается в том, что уран относительно легко как перевести в раствор в течение геологического времени, так и осадить из раствора в химически восстановительных условиях. Одна только эта химическая характеристика позволяет во многих геологических условиях обеспечивать необходимые условия размещения урановых ресурсов. С этим разнообразием условий связано еще одно преимущество предложения: широкий диапазон геологического возраста вмещающих пород гарантирует, что многие геополитические регионы, вероятно, будут содержать урановые ресурсы определенного качества.

В отличие от металлов, которые пользовались спросом на протяжении столетий, общество только начало использовать уран. Поскольку серьезный невоенный спрос не материализовался до тех пор, пока к концу 1970-х годов не было построено значительное количество атомных электростанций, существовал только один цикл разведки-открытия-добычи, в значительной степени обусловленный пиками цен в конце 1970-х годов (MacDonald, C, Rocks to реакторы: разведка урана и рынок, Proceedings of WNA Symposium 2001). Этот первоначальный цикл обеспечил более чем достаточно урана за последние три десятилетия и еще несколько лет. Ясно, что говорить о долговременном дефиците урана преждевременно, когда вся атомная отрасль так молода, что потребовался только один цикл восполнения ресурсов. Наоборот, это подтверждение того, что этот первый цикл исследований был способен удовлетворить более чем полувековой спрос на ядерную энергию.

С молодостью спроса на ядерную энергию связана ранняя стадия, на которой глобальная разведка была достигнута до того, как снижение цен на уран задушило разведку в середине 1980-х годов. Значительные инвестиции в разведку урана в течение разведочного цикла 1970-82 гг. были бы достаточно эффективными для обнаружения открытых урановых месторождений из-за простоты обнаружения радиоактивности. Тем не менее, очень немногие перспективные регионы в мире стали свидетелями таких интенсивных исследований и исследований, основанных на технологиях, как в бассейне Атабаска в Канаде с 19 века.75. Этот факт имеет огромное положительное значение для будущих открытий урана, поскольку история бассейна Атабаска предполагает, что наибольшая доля будущих ресурсов будет в виде месторождений, обнаруженных на более продвинутых этапах разведки. В частности, только 25% из 635 000 тонн U ₃ O ₈, обнаруженных к настоящему времени в бассейне Атабаска, могут быть обнаружены на первом этапе наземной разведки. Для обнаружения оставшихся 75% потребовался устойчивый второй этап, основанный на достижениях в области глубоко проникающей геофизики и геологических моделей.

Еще одним аспектом незрелости разведки урана является то, что нет уверенности в том, что все возможные типы месторождений хотя бы идентифицированы. Любая оценка мирового уранового потенциала, сделанная всего 30 лет назад, упустила бы весь класс несогласных месторождений, которые с тех пор стимулировали добычу, просто потому, что геологи не знали о существовании этого класса.

Технология

Бессмысленно говорить о ресурсе, пока кто-то не придумает, как использовать тот или иной конкретный материал. В этом смысле человеческая изобретательность буквально создает новые ресурсы, исторически, в настоящее время и в будущем. Это самый фундаментальный уровень, на котором технологии создают ресурсы, превращая определенные минералы в новые способы использования. Часто они затем до некоторой степени замещают другие, которые становятся все более редкими, о чем свидетельствует рост цен. Уран не был ресурсом в каком-либо значимом смысле до 19 века.40.

В частности, если известное месторождение полезных ископаемых не может быть экономически целесообразно добыто, переработано и продано, оно не является ресурсом ни в каком практическом смысле. Многие факторы определяют, может ли конкретное месторождение полезных ископаемых считаться пригодным для использования ресурсом — масштабы добычи и переработки, задействованные технологические знания, его расположение по отношению к рынкам и т. д. Применение человеческой изобретательности с помощью технологий меняет значение всех этих факторов и, таким образом, является вторым средством «создания» ресурсов. По сути, части земной коры реклассифицируются как ресурсы. Еще один аспект этого находится на уровне производства и потребления, где технология может увеличить количество ресурсов за счет более эффективного использования (масса алюминиевой банки была уменьшена на 21% 19).72-88, и каждый автомобиль использует примерно на 30% меньше стали, чем 30 лет назад)

Отличным примером такого применения технологии для создания ресурсов является регион Пилбара в Западной Австралии. До 1960-х годов обширные залежи железной руды представляли собой просто геологическую диковинку, несмотря на их очень высокое содержание. Считалось, что в Австралии не хватает железной руды. С современными крупномасштабными технологиями добычи полезных ископаемых и появлением большегрузных железных дорог и массовых перевозок, которые могли экономично доставлять железную руду из рудника (глубоко внутри страны) через порты Дампьер и Порт-Хедленд в Японию, они стали одним из основных национальных полезных ископаемых. Ресурсы. В течение последних 45 лет Hamersley Iron (Rio Tinto), Mount Newman (BHP-Billiton) и другие были в авангарде австралийских экспортеров полезных ископаемых, используя эти «новые» рудные тела.

Чуть более ста лет назад алюминий был драгоценным металлом не потому, что он был дефицитным, а потому, что было почти невозможно восстановить оксид до металла, который поэтому был фантастически дорогим. С открытием процесса Холла-Эру в 1886 году стоимость производства алюминия упала примерно до одной двадцатой по сравнению с тем, что было раньше, и этот металл неуклонно становился все более распространенным явлением. Теперь он конкурирует с железом во многих приложениях и с медью в других, а также находит широкое применение во всех аспектах нашей жизни. Этот технологический прорыв не только предоставил людям практически новый материал, но и огромное количество бокситов во всем мире постепенно стало ценным ресурсом. Без технологического прорыва они так и остались бы геологической диковинкой.

Постепенные улучшения технологии переработки на всех заводах менее очевидны, но тем не менее также весьма значительны. На протяжении многих лет они, вероятно, так же важны, как и исторические технологические прорывы.

Для достижения устойчивого развития совместное воздействие разведки полезных ископаемых и развития технологий должно создавать ресурсы по крайней мере так же быстро, как они используются. Несомненно, что в отношении горнодобывающей промышленности это вообще так, и в отношении урана это также доказуемо. Переработка тоже помогает, хотя в целом ее эффект невелик.

Экономика

Доступность конкретных месторождений полезных ископаемых в качестве ресурса будет зависеть от рыночной цены соответствующих полезных ископаемых. Если его добыча стоит больше, чем оправдывает его стоимость, его вряд ли можно классифицировать как ресурс (если только не произойдет серьезного искажения рынка из-за каких-либо государственных субсидий). Следовательно, доступные ресурсы будут зависеть от рыночной цены, которая, в свою очередь, зависит от мирового спроса на конкретный минерал и затрат на удовлетворение этого спроса. Динамическое равновесие между спросом и предложением также приводит к замещению других материалов, когда возникает дефицит (или цена искусственно завышена). Это третий аспект создания ресурсов.

Наиболее известным примером взаимодействия рынков с наличием ресурсов является нефтяная промышленность. Когда в 1972 году ОПЕК внезапно повысила цену на нефть в четыре раза, как на уровне производителей, так и на уровне потребителей произошло несколько событий.

Производители значительно увеличили свои усилия по разведке и применили способы повышения добычи нефти из ранее «выработанных» или нерентабельных скважин. Что касается потребителей, то рост цен означал массовое замещение других видов топлива и значительное увеличение капитальных затрат на более эффективные установки. В результате прежней деятельности ресурсы нефти резко увеличились. В результате последнего потребление нефти несколько снизилось до 1975 и в более долгосрочной перспективе не увеличился в глобальном масштабе с 1973 по 1986 год. Прогнозы 1972 года, которые обычно предсказывали удвоение потребления нефти за десять лет, оказались совершенно неверными.

Нефть, безусловно, когда-нибудь станет дефицитной, вероятно, раньше, чем большинство других полезных ископаемых, которые будут продолжать повышать ее цену. Как и в 1970-х годах, это, в свою очередь, приведет к увеличению замещения нефти и повышению эффективности ее использования, поскольку равновесие между спросом и предложением поддерживается рыночным механизмом. Конечно, нефть никогда не иссякнет в абсолютном смысле — она просто станет слишком дорогой, чтобы использовать ее так широко, как мы это делаем сейчас.

Другим примером является алюминий. Во время Второй мировой войны Германия и Япония извлекали алюминий из каолинита, обычной глины, по несколько более высокой цене, чем его можно было получить из боксита.

Благодаря действию этих трех факторов мировые экономически подтвержденные ресурсы большинства полезных ископаемых за последние 50 лет росли быстрее, чем увеличились темпы их использования, так что теперь доступно больше, несмотря на либеральное использование. Это в значительной степени связано с результатами разведки полезных ископаемых и тем фактом, что новые открытия превышают потребление.

Замена урана

Характерной особенностью замены ресурсов металлов является то, что сам процесс обнаружения полезных ископаемых добавляет небольшую стоимость по сравнению со стоимостью обнаруженных металлов. Например, огромные запасы урана в бассейне Атабаски в Канаде были обнаружены по цене около 1,00 доллара США за кгU (доллары 2003 года, включая неудачную разведку). Аналогичные оценки мировых ресурсов урана, основанные на опубликованных данных МАГАТЭ о расходах на разведку и в предположении, что эти расходы дали только добытый в прошлом уран плюс нынешние категории известных экономических ресурсов в размере до 80 долл. США/кг ( Уран 2003: ресурсы, производство и спрос. Агентство по ядерной энергии и МАГАТЭ, публикации ОЭСР, 2004 г.) приводит к несколько более высоким затратам, составляющим около 1,50 долл. США/кгU. Это может отражать более высокий уровень государственной разведки в глобальном масштабе, некоторые из которых преследовали национальные цели самоокупаемости, которые, возможно, не соответствовали отраслевым экономическим стандартам.

С экономической точки зрения эти затраты на разведку по существу эквивалентны затратам на капитальные вложения, хотя и распределены на более длительный период времени. Однако именно этот временной лаг между затратами на разведку и началом добычи сбивает с толку попытки проанализировать экономику разведки с использованием строгих методов дисконтированных денежных потоков. Положительные денежные потоки от добычи возникают как минимум на 10-15 лет вперед, так что их текущая стоимость явно сильно снижается, особенно если рассматривать настоящее как начало разведки. Это создает парадокс, поскольку крупные ресурсные компании должны придавать реальную ценность простому выживанию и прибыльности в течение многих десятилетий в будущем; и, без разведочных открытий, все горнодобывающие компании должны исчерпать свои запасы. Недавние достижения в использовании реальных опционов и подобных методов открывают новые возможности для понимания этого очевидного парадокса. Ключевым моментом является то, что время, а не уничтожение стоимости за счет дисконтирования, на самом деле увеличивает стоимость опциона, как и потенциальная волатильность цен. С этой точки зрения ресурсные компании создают ценность, получая будущие ресурсы, которые можно оптимально использовать в различных возможных экономических условиях. Подобные методы начинают добавлять аналитическую поддержку к тому, что всегда было интуитивным пониманием лидеров ресурсных компаний, а именно, что успешная разведка создает прибыльные рудники и увеличивает стоимость акций компании.

Поскольку уран является частью энергетического сектора, еще один способ взглянуть на затраты на разведку — на основе энергетической ценности. Это позволяет проводить сравнения со стоимостью инвестиций в энергию для других видов энергетического топлива, особенно для ископаемых видов топлива, которые будут иметь аналогичные затраты, связанные с открытием ресурсов. Согласно многочисленным опубликованным источникам, стоимость поиска сырой нефти в среднем составляла около 6 долларов США за баррель по крайней мере за последние три десятилетия. Затраты на поиск урана составляют всего 2% от недавней спотовой цены 30 долларов США/фунт (78 долларов США/кгU), в то время как затраты на поиск нефти составляют 12% от недавней спотовой цены 50 долларов США/баррель.

По этим меркам уран является очень дешевым источником энергии для пополнения, поскольку общество приняло гораздо более высокие затраты на замену энергии для поддержания нефтяных ресурсов. Низкая стоимость основных энергоресурсов является одним из аргументов в пользу ядерно-водородного решения для долгосрочной замены нефти в качестве транспортного топлива.

Прогнозирование пополнения запасов

Специалисты по прогнозированию предложения часто неохотно принимают во внимание дополнительное влияние разведки на новое предложение, утверждая, что предположение об открытии столь же рискованно и спекулятивно, как и сам бизнес по разведке. Попытки предсказать какое-либо отдельное открытие, безусловно, являются спекулятивными. Однако до тех пор, пока цель состоит в том, чтобы просто учесть оценочную общую скорость открытия на глобальном уровне, можно использовать косвенный показатель, такой как предполагаемые затраты на разведку. Поскольку затраты коррелируют с коэффициентом обнаружения, исторические (или скорректированные) ресурсы, обнаруженные на единицу затрат, обеспечат разумную оценку ожидаемого прироста ресурсов. Пока учитывается временной лаг между открытием и добычей, такой вид динамического прогнозирования, скорее всего, обеспечит основу как для повышения, так и для снижения цен, что исторически демонстрировали рынки металлов.

Без этих оценок пополнения запасов урана в ходе разведочных циклов долгосрочные анализы спроса и предложения будут склонны к пессимистическому уклону (т. е. в сторону дефицита и более высоких цен), что не будет отражать реальность. Эти прогнозы не только завышают цену, необходимую для удовлетворения долгосрочного спроса, но и противники ядерной энергетики используют их для подкрепления аргументов о том, что ядерная энергетика неустойчива даже в краткосрочной перспективе. Аналогичным образом, эти анализы ограниченных ресурсов также приводят наблюдателей отрасли к выводу, что вскоре потребуется технология реакторов на быстрых нейтронах. Это действительно может происходить постепенно, но если уран будет следовать ценовым тенденциям, которые мы наблюдаем в отношении других металлов, его развитие будет происходить в большей степени из-за стратегических политических решений, чем из-за того, что уран становится слишком дорогим.

С точки зрения экономики ресурсов следует ожидать, что новые циклы разведки добавят ресурсы урана в мировые запасы, и в той мере, в какой некоторые из них могут быть более высокого качества и требовать более низких эксплуатационных расходов, чем ресурсы, выявленные ранее, это будет иметь тенденцию для смягчения роста цен. Именно это произошло с ураном, поскольку низкозатратные открытия в канадском бассейне Атабаска вытеснили более затратное производство из многих других регионов, понизив кривую затрат и способствуя снижению цен. Поставки вторичного урана в той мере, в какой их можно рассматривать как рудник с очень низкой себестоимостью, просто расширили эту ценовую тенденцию.

Первый цикл разведки и добычи урана произошел примерно с 1970 по 1985 год. Он обеспечил достаточное количество урана, чтобы удовлетворить мировой спрос примерно на 80 лет, если мы рассматриваем нынешние известные ресурсы как возникающие из него. С повышением цен на уран до сентября 2005 г. и сопутствующим увеличением (бумом?) деятельности по разведке полезных ископаемых ясно, что мы имеем начало второго такого цикла, с середины 2003 г. до ??. Повышение цен было вызвано сокращением вторичных поставок в сочетании с осознанием того, что первичные поставки необходимо существенно увеличить.

Несколько важных решений по разработке месторождений и расширению геологоразведочных работ крупными производителями позволят расширить предложение в сочетании с выходом на линию более мелких производителей. Множество молодых геологоразведочных компаний на другом конце спектра, которые не испытывают никаких трудностей в привлечении капитала, также является положительным признаком того, что набирает силу новый цикл разведки и добычи. С минимума в 55 миллионов долларов США в год в 2000 году мировые расходы на разведку урана выросли примерно до 110 миллионов долларов США в 2004 году и, как ожидается, составят 185 миллионов долларов США в 2005 году, причем половина этой суммы приходится на сектор разведки юниоров. Новый цикл также демонстрирует значительную региональную диверсификацию. Измерено с 1990, цикл 2 составляет 1,5 миллиарда долларов США до 2005 г., по сравнению с общей суммой, примерно в три раза превышающей эту цифру (без поправок) за весь первый цикл.

Истощение и устойчивость

И наоборот, истощение минеральных ресурсов при добыче вполне реально. Экономисты, специализирующиеся на ресурсах, не отрицают ни факта истощения, ни его долгосрочного воздействия — то, что в отсутствие других факторов истощение, как правило, приводит к росту цен на сырьевые товары. Но, как мы видели, полезные ископаемые могут стать более доступными или менее дефицитными с течением времени, если эффект снижения затрат от новых технологий и разведки больше, чем эффект увеличения затрат от истощения.

Одним из событий, которые, казалось бы, выступают против экономической устойчивости, является растущее осознание глобального истощения запасов нефти, а в некоторых регионах, таких как Северная Америка, природного газа. Но масло — это принципиально другой материал. Это начинается с геологии, где ключевые отличия заключаются в том, что нефть и газ образовались только в результате одного процесса: разрушения растительной жизни на Земле. По сравнению с огромными объемами породообразующих полезных ископаемых Земли? земной коры, живые организмы на ее поверхности всегда составляли очень ничтожную долю. Но более важным фактом является то, что мир потреблял нефть, а в последнее время и природный газ, причем траектория быстрого роста практически не имеет аналогов ни у одного другого товара. Темпы роста потребления до 10% в год за последние 50 лет намного выше, чем мы наблюдаем для других товаров, и подтверждают утверждение о том, что нефть является особым случаем истощения по нескольким причинам: извлечения, его энергетическая полезность было невозможно воспроизвести по цене, и в результате скорость его истощения была невероятно высокой.

Такое внимание к темпам истощения предполагает, что один из аспектов экономической устойчивости металлов связан с их относительными темпами истощения. В частности, он предполагает, что экономическая устойчивость будет сохраняться бесконечно долго, пока скорость истощения минеральных ресурсов будет ниже, чем скорость, с которой она компенсируется. Эта компенсирующая сила будет суммой отдельных факторов, которые работают против истощения, и включают технологии и знания, снижающие затраты, более дешевые ресурсы за счет достижений в разведке и изменение спроса за счет замены материалов.

Баланс экономической устойчивости этого типа также предполагает, что в какой-то момент в будущем компенсирующих факторов может оказаться недостаточно для предотвращения необратимого роста цен, вызванного истощением, и именно в этот момент должны вступить в игру замещающие материалы и технологии, чтобы убрать спрос. В случае быстрого истощения запасов нефти такой заменой может стать водород в качестве транспортного топлива. Это поднимает вопрос о том, как производится водород, и ядерная энергия кажется наиболее вероятным средством для этого с использованием высокотемпературных реакторов.

Со стороны все это может показаться простым технологическим оптимизмом. Но для любого близко вовлеченного это очевидно и доказуемо. Кроме того, это иллюстрируется более длительной историей использования человеком минеральных ресурсов Земли. Изобилие, дефицит, замещение, повышение эффективности использования, технологические прорывы в открытии, добыче и использовании, устойчивые постепенные улучшения в добыче полезных ископаемых и энергоэффективности — все это составляет историю полезных ископаемых и человечества.

Производство топлива | NRC.gov

Предприятия по изготовлению топлива перерабатывают обогащенный уран в топливо для ядерных реакторов. При изготовлении также может использоваться смешанное оксидное (МОКС) топливо, представляющее собой комбинацию урана и плутония. NRC регулирует несколько различных типов операций по изготовлению ядерного топлива.

На этой странице:

Предприятия по изготовлению топлива из низкообогащенного урана
Объекты по производству топлива категории 1
Производство смешанного оксидного топлива
Топливо для неэнергетических реакторов
Вопросы безопасности на производственных предприятиях

Список установок топливного цикла, лицензированных NRC, см. в разделе Расположение установок топливного цикла.

Установки по изготовлению топлива из низкообогащенного урана

Производство топлива для легководных реакторов (LWR) (обычных коммерческих энергетических реакторов) обычно начинается с получения низкообогащенного урана в химической форме гексафторида урана (UF ₆) , с обогатительной фабрики. УФ ₆ в твердом виде в контейнерах нагревают до газообразного состояния, а затем газ UF ₆ подвергают химической переработке с образованием порошка диоксида урана (UO ₂ ). Затем этот порошок прессуют в таблетки, спекают в керамическую форму, загружают в трубки из циркалоя и изготавливают из них топливные сборки. В зависимости от типа легководного реактора — кипящего или водо-водяного реактора — ТВС может содержать до 264 твэлов и иметь размеры от 5 до 9квадратных дюймов на длину от 12 до 14 футов.

Три завода по производству топлива, перерабатывающие низкообогащенный уран, в настоящее время имеют лицензии NRC: Global Nuclear Fuel-Americas в Уилмингтоне, Северная Каролина; Предприятие по производству топлива Westinghouse Columbia в Колумбии, Южная Каролина; и Framatome, Inc. в Ричленде, штат Вашингтон. Эти объекты также называются топливными объектами категории 3.

AREVA Lynchburg — предприятие по производству топлива, находившееся в ведении NRC и расположенное в Линчбурге, штат Вирджиния. В марте 2011 года AREVA отгрузила клиентам последнюю из готовых тепловыделяющих сборок. Компания удалила настолько много уранового загрязнения, насколько это разумно достижимо, и в настоящее время использует объект для переработки побочного материала в соответствии с лицензией штата. Лицензия NRC была прекращена. Отчеты об инспекциях и отчеты о производительности лицензиата содержат записи о проверках соблюдения требований и безопасности, проведенных NRC.

Типовое предприятие по производству топлива для легководных реакторов

Предприятия по изготовлению топлива категории 1

NRC регулирует деятельность предприятий по изготовлению топлива, которые имеют государственные контракты на производство топлива для программы военно-морских реакторов США и на разбавление высокообогащенного урана (ВОУ). ) с другим ураном для создания низкообогащенного уранового реакторного топлива. ВОУ, разбавляемый до более низкого обогащения, поступает из российских или американских оружейных программ в рамках международного соглашения о контроле над вооружениями.

Два завода по производству топлива категории 1 в настоящее время имеют лицензии NRC: Nuclear Fuel Services (NFS) в Эрвине, штат Теннесси, и завод BWXT Nuclear Operations Group в Линчберге, штат Вирджиния. Эти установки производят ядерное топливо, содержащее как высокообогащенный, так и низкообогащенный уран.

Производство смешанного оксидного топлива

МОКС-топливо отличается от низкообогащенного уранового топлива тем, что порошок, используемый для изготовления топливных таблеток, состоит как из диоксида урана (UO ₂ ), так и из диоксида плутония (PuO ₂ ). МОКС-топливо будет использоваться в легководных реакторах. Конгресс поручил NRC регулировать производство МОХ-топлива Министерством энергетики (DOE). Создание МОКС-топлива обеспечивает конструктивное использование плутония, полученного в результате международных соглашений по ядерному разоружению. См. также «Поддержка NRC целей США в области нераспространения». Дополнительные сведения об этом топливе и описание процесса лицензирования см. в разделе Лицензирование предприятия по производству смешанного оксидного топлива.

Строится завод CB&I AREVA MOX Services, LLC в Эйкене, Южная Каролина. Текущий статус деятельности завода: «Лицензирование и строительство установки топливного цикла».

Топливо для неэнергетических реакторов

Неэнергетические реакторы — это небольшие реакторы, которые не вырабатывают электроэнергию, а используются для исследований, испытаний и обучения. Неэнергетические реакторы могут включать исследовательские реакторы и реакторы, используемые для производства облученных целевых материалов. Конструкция топлива зависит от типа реактора и производителя. Пластинчатое топливо состоит из нескольких тонких пластин, содержащих урановую смесь, плакированных алюминием. Другое топливо имеет форму стержней и состоит из смеси урана и циркония с гидридом. Имеются также компактные, автономные маломощные (менее 5 Вт) реакторы бакового типа.

Размер неэнергетического реактора может быть уменьшен при использовании ВОУ-топлива. Из-за проблем, связанных с физической защитой и распространением материала, NRC поддерживает правила, препятствующие использованию ВОУ-топлива. Дополнительную информацию можно получить в 10 CFR 50.64.

Проблемы безопасности на заводах по изготовлению

Химическая, радиологическая опасность и опасность критичности являются основными проблемами на предприятиях по изготовлению топлива. В случае аварии у рабочих станции больше шансов пострадать, чем у населения. Эти объекты, как правило, представляют низкий риск для населения. Правила NRC, включая использование комплексного анализа безопасности, направлены на смягчение или уменьшение вероятности событий.

Страница Последнее изменение/обновление 2 декабря 2020 г.

Измерение отношения 231Pa/235U для определения возраста урановых материалов

Список журналов
Открытый выбор Спрингера
PMC6267122

Журнал радиоаналитической и ядерной химии

J Radioanal Nucl Chem. 2018; 318 (3): 1565–1571.

Опубликовано онлайн 2018 ноябрь 11. DOI: 10.1007/S10967-018-6247-9

, ^{, ^{, ^{, ^и}}}

В статье описано определение возраста (даты изготовления) стандартных образцов урана с помощью 9Отношение 1044 231 Па/ ²³⁵ U. Вместо обычного доения ²³⁷ Np было выбрано прямое добавление ²³⁷ Np в постоянном равновесии с его дочерним продуктом ²³³ Pa, чтобы избежать возможной потери Pa. Подготовка пробы состоит из быстрой одностадийной процедуры. Разработанный метод с использованием ИСП-МС для измерения ²³¹ Па является более точным, чем альфа-спектрометрия, и применим для свежеполученных низкообогащенных урановых материалов. Измеренный возраст хорошо согласуется с указанными датами производства, таким образом, ²³¹ Па/ ²³⁵ U Хронометр может применяться для валидации ²³⁰ Th/ ²³⁴ U в ядерной криминалистике и гарантиях.

Дополнительный электронный материал

Электронная версия этой статьи (10.1007/s10967-018-6247-9) содержит дополнительные материалы, доступные авторизованным пользователям.

Ключевые слова: Уран, Определение возраста, Измерение протактиния, Ядерные гарантии, Ядерная криминалистика

Ядерные материалы строго контролируются режимами ядерных гарантий. Однако если такой материал выходит из-под регулирующего контроля и впоследствии конфискуется, необходимо провести детальную проверку для определения предполагаемого использования, происхождения и последнего законного владельца материала [1, 2]. Ядерно-криминалистический анализ использует несколько признаков, таких как изотопный состав урана или плутония, размеры топливных таблеток, химическая форма и примеси, соотношение изотопов второстепенных компонентов, таких как S, Sr, Nd и Pb, чтобы дать подсказки об истории производства материала и сузить возможные объекты, связанные с материалом [1–4]. Одним из признаков ядерной судебной экспертизы является время, прошедшее с момента последней химической или физической очистки материала, обычно называемое возраст материала можно измерить для радиоактивных, а значит, и для ядерных материалов [1, 5–7]. Эта уникальная возможность основана на использовании присутствия и распада радионуклидов: при химической или физической очистке радиоактивного материала от примесей выделяются и продукты радиоактивного распада. После этого разделения радиоактивные потомки начинают врастать в материал. Измеряя соотношение дочерних и родительских особей в образце, время, прошедшее с момента последнего разделения, можно рассчитать в соответствии с уравнениями распада (уравнения Бейтмана), если предположить, что разделение родитель-дочерний было завершено во время процесса. В отличие от большинства других сигнатур для ядерной судебной экспертизы, дата изготовления материала является прогностической сигнатурой, поэтому для ее интерпретации не требуются базы данных или сравнительные образцы (т. е. это самоочевидная сигнатура). Эта особенность делает возраст материала одним из самых заметных признаков атрибуции.

Возраст может быть рассчитана следующим образом:

T = 1λparent-λdaughterln1-ndaughternparent · λdalher-λparentλparent

, где λ _дочь и

_{. нуклидов, соответственно, N _{дочерние} / N _{родительские} – отношение количества дочерних и родительских нуклидов в пробе, а t – время, прошедшее с момента выделения радионуклидов. Соотношение дочерей и родителей ( N _{дочерний} / N _{родительский} ) часто называют хронометром , а прошедшее время ( t ) называют (модельным) возрастом материала. Хронометр ²³⁰ Th/ ²³⁴ U обычно используется для определения возраста урановых материалов. Причиной этого является сильное химическое различие между Th и U и более простое измерение ²³⁰ Th в следовых количествах. Основным недостатком измерений Pa является отсутствие долгоживущих изотопов Pa (помимо аналита ²³¹ Па), который можно использовать как шип. Часто используемый короткоживущий пик ²³³ Па ( T _1/2 = 26,98 дней) обычно получают из ²³⁷ Np и калибруют по стандарту породы (например, латита Столовой горы [8] или измеряют с помощью гамма-анализа). спектрометрия при фиксированной геометрии для определения концентрации ²³³ Па [9].Доение ²³³ Па от родительского ²³⁷ Np является утомительным и трудоемким, и это не может быть выполнено раньше, чем достаточно ²³³ Па образуется в результате распада ²³⁷ Np, для достижения векового равновесия могут потребоваться недели. Поскольку Pa склонен к адсорбции, нельзя исключить потерю пика ²³³ Па. Другим вариантом доения является использование гамма-спектрометрии до и после сепарации для измерения извлечения ²³³ Па [10]. Анализ ²³¹ Па можно проводить с помощью альфа-спектрометрии в фиксированной геометрии [10] или масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) [8]. Следует отметить, что ²³¹ Па и ²³³ Па распадаются по разным модам (альфа- и бета-распад), поэтому их невозможно количественно измерить радиометрическими методами одновременно. Следовательно, масс-спектрометрия является жизнеспособной альтернативой. С помощью масс-спектрометрии измерение короткоживущих ²³³ Па является громоздким, поскольку для точного измерения требуется измеримое количество (т.е. относительно высокая активность).
Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы разработать простой, но точный и точный метод пробоподготовки и последующего точного определения ²³¹ Па/ ²³⁵ Соотношение U в урановых матрицах. Чтобы свести к минимуму возможную потерю Па во время доения и избежать ее, т.е. в конце измерения с помощью гамма-спектрометрии раствор ²³⁷ Np, находящийся в длительном равновесии с его дочерним ²³³ Па, добавляли непосредственно в раствор образца перед химическим разделением. Поскольку для ²³⁷ Np доступно больше стандартов, его измерение намного проще, чем приготовление раствора пика ²³³ Па. Прямая подкормка не требует регулярного доения 9 коров.1044 233 Па после срастания с ²³⁷ Np, поэтому штифт из Па легко и постоянно доступен. Фракционирование Pa/Np проверяли с помощью гамма-спектрометрии. Разработанный метод был применен для четырех U сертифицированных стандартных образцов (CRM) либо с сертифицированным (модельным) возрастом, определенным по соотношению ²³⁰ Th/²³⁴ U, либо с известной историей производства.
Реагенты и материалы
Вся лабораторная посуда была тщательно очищена перед использованием. Для пробоподготовки использовали соляную, плавиковую и азотную кислоты марки Suprapur (Merck, Дармштадт, Германия). HNO ₃ дополнительно очищали перегонкой при температуре ниже кипения (AHF Analysentechnik AG, Германия). Для разведения использовали сверхчистую воду (Elga LabWater, Целле, Германия). Изотопный эталонный материал ²³³ U был использован для добавления образцов для измерения концентрации урана с помощью масс-спектрометрии с изотопным разбавлением. Концентрация ²³³ U в пике была откалибрована по металлическому урану EC NRM 101 с помощью термоионизационной масс-спектрометрии (TIMS). Стандартный стандартный образец Uranium CRM U-010 (номинально 1% ²³⁵ U) от Национального бюро стандартов (США) использовали для коррекции инструментальной массовой дискриминации ИСП-МС. Изотопный эталонный материал IRMM-185 (сертифицированный n ( ²³⁵ U)/ n ( ²³⁸ U) значение составляет (2,00552 ± 0,00060) × 10 ^{−2 в качестве контроля качества использовали измерения соотношения изотопов урана (и протактиния). Шип ²³⁷ Np был приготовлен из раствора сертифицированного эталонного материала от Cetama (CEA, Франция). ²³⁷ Раствор Np переносили в тефлоновый флакон и контролировали массу. Среда раствора представляла собой см3 HCl/ см3 HNO ₃ во избежание осаждения или адсорбции. Концентрация ²³⁷ Np составляла около 900 мкг/г, тогда как отношение количеств n (²³¹ Па)/ n (²³³ Па) составляло 0,0464 ± 0,0013. Исследования удерживания смолы проводились с использованием раствора ²³¹ Па без носителя ({«type»:»entrez-protein»,»attrs»:{«text»:»PNP10010″,»term_id»:»1332513232″}} PNP10010) от AEA Technology (Великобритания). Концентрация активности составила 419Бк/г. Экстракционная хроматографическая смола}
ТК-400 (размер частиц 50–100 мкм) была поставлена компанией Triskem International (Bruz, Франция). Для подготовки колонки использовали 1,8 мл смолы в полиэтиленовом держателе Bio-Rad (диаметр: 6 мм), промыли и кондиционировали 8 мл см3 HCl перед использованием. Силикагель (Merck KGaA, размер частиц 10-40 мкм, объем слоя 0,5 мл, диаметр колонки: 4 мм) заполняли в виде суспензии в полиэтиленовом держателе колонки Bio-Rad. Колонку промывали и кондиционировали 3 мл 4% HNO 9.0014 3 . Пористые тефлоновые фритты (Reichelt Chemietechnik Heidelberg, Германия) осторожно помещали поверх смол, чтобы избежать смешивания.
Аппаратура
Изотопный анализ Pa, Np и U выполняли с использованием масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) с магнитным сектором с двойной фокусировкой, оснащенного одноэлектронным умножителем (Element2, Thermo Electron Corp., Бремен, Германия). . Все измерения проводились в режиме низкого разрешения ( R = 300) с использованием микроконцентрического распылителя с низким расходом, работающего в режиме самоаспирации (скорость потока составляла примерно 50 мкл/мин) в сочетании с кварцевой стабильной системой введения. Концентрации интересующих изотопов определяли как функцию 9Соотношения 1044 231 Па/²³³ Па и ²³³ U/²³⁵ U согласно методу изотопного разбавления (ИД-МС). Измеренные количества содержания ²³¹ Па и ²³⁵ U были использованы для расчета возраста модели в соответствии с уравнением. (1). Измеренные отношения изотопов, полученные с помощью ICP-MS, были скорректированы на инструментальную массовую погрешность с использованием линейной коррекции [11]. Концентрацию пика ²³⁷ Np определяли методом ICP-MS с использованием внешней калибровки и Bi в качестве внутреннего стандарта. Концентрации урана и изотопный состав также измеряли методом термоионизационной масс-спектрометрии (ТИМС) с использованием прибора Triton (Thermo Scientific, Бремен, Германия) для изотопов урана для подтверждения результатов ИСП-МС, но они не использовались для оценки.
Оптимизацию разделения Pa и U контролировали с помощью гамма-спектрометрии высокого разрешения (HRGS) с использованием HPGe-детектора колодезного типа (модель GCW 2022, Canberra Industries Inc., США) с относительной эффективностью приблизительно 20% и разрешением < 1,7. кэВ при 185,6 кэВ. Система подсчета гамма-излучения состояла из усилителя Canberra модели 2022 и аналого-цифрового преобразователя Canberra модели 8075. Измеренные спектры оценивали с использованием программного обеспечения Genie 2000 v2.1. Время измерения варьировалось от 600 до 5200 с. Все гамма-спектрометрические измерения были выполнены при фиксированной геометрии (т.е. относительные измерения к исходному исходному материалу перед разделением). 49Были использованы пик гамма-излучения 0,55 кэВ ²³⁸ U (вероятность излучения 0,064%) и пик гамма-излучения 27,4 кэВ ²³¹ Па (вероятность излучения 11,1%). Фон измеряли каждый день.
Для измерения содержания ²³⁷ Np и отношения Pa/Np образец, содержащий 10 мл исходного раствора 1 мг/мл ²³⁷ Np, был измерен с помощью HPGe-детектора расширенного диапазона с относительной эффективностью 50 % и разрешением < 1,9 кэВ при 1,3 МэВ с использованием программного обеспечения для калибровки математической эффективности LabSOCS™ (Laboratory Sourceless Calibration Software). Спектры собирали в течение 60 000 с с помощью цифрового анализатора спектра DSA-1000 и оценивали с помощью программного обеспечения Genie 2000 v. 3.2.1. Калибровка эффективности была рассчитана с помощью LabSOCS™. ²³⁷ Активность Np оценивали по гамма-линиям 143,3 и 151,4 кэВ; для ²³³ Па использовались линии 300,3, 312,2, 340,8, 398,6 и 415,8 кэВ.
Исследуемые образцы U
Для оптимизации разделения Pa/U использовали U ₃ O ₈ природного изотопного состава [12]. Этот образец был доступен в большем количестве и более высокой чистоте. Исследуемые эталонные материалы U: CRM 125-A (таблетка UO ₂ с обогащением около 4% из лаборатории Нью-Брансуика, США), IRMM-1000b (нитрат урана с обогащением около 3,6% из Объединенного исследовательского центра ЕС, Гил, Бельгия) , U100 (ок. 10% обогащение U ₃ O ₈ из лаборатории Нью-Брансуика, США) и U630 (приблизительно 63% обогащения U ₃ O ₈ из лаборатории Нью-Брансуика, США). Материалы имеют либо сертифицированную дату производства до возраста модели ²³⁰ Th/ ²³⁴ U (CRM 125-A, IRMM-1000b, U630), либо известную (архивную) дату производства (U100). 60–80 мг каждого из U-материалов растворяли в 8 M HNO ₃/0,02 M HF на горячей плите при 80 °C в течение 24 ч, получая около 20 мг U/мл раствора.
Оптимизация отделения Па от матрицы U
Для выделения Па рассматривались два метода: экстракционная хроматографическая смола ТК-400 [13] и силикагель [8, 10]. Другие варианты, такие как ионообменная хроматография или экстракционная хроматография с другими смолами, были исключены либо из-за низкого извлечения Pa, либо из-за неэффективного отделения от Np и U [14]. Два метода были протестированы с использованием природного индикатора U ₃ O ₈ и ²³¹ Па, а измерения были выполнены с помощью гамма-спектрометрии. Фракции от последовательного элюирования собирали порциями по 1 мл для расчета коэффициента разделения U (определяемого как отношение отношения Pa/U в исходном материале и после химического разделения) и извлечения Pa. HF удаляли добавлением 20 мкл насыщенного H ₃ BO ₃ и несколько капель HClO ₄ . Перед загрузкой растворов в колонки их переводили в см 3 HCl (ТК-400) или 4% HNO ₃ (силикагель). Конечный объем испытуемого образца для загрузки составлял 5 мл (ТК-400) или 1 мл (силикагель), при этом количество U составляло 1,5 мг для обоих случаев. Для теста TK-400 промывка представляла собой 6 × 1 мл см3 HCl, а полоска Pa (элюирование) была завершена с использованием 6 × 1 мл 1 M HCl. Для силикагеля, поскольку емкость смолы намного выше из-за малого размера частиц, после промывки 3 × 1 мл 4% HNO ₃ , Па элюировали 3 ×1 мл 4% HNO ₃ /0,02 М HF. Профили элюирования двух смол показаны на рис.
Открыть в отдельном окне
Профиль элюирования U и Pa с использованием различных смол
Для TK-400 было необходимо несколько этапов промывки, чтобы уменьшить количество U в образце. Собирая первые две полоски Па, коэффициент разделения U/Па 1300 может быть достигнут при извлечении Па 95%. При использовании силикагеля можно было добиться гораздо более высокого разделения U (коэффициент разделения 1,0 × 10 ⁶ ) с извлечением 96% при использовании только 1 мл раствора полоски. Как показали другие исследования, Np ведет себя аналогично U в схеме разделения [8, 10].
Из-за гораздо более высокого коэффициента разделения для следующих разделений была выбрана одноступенчатая колонка с силикагелем. Быстрое отделение важно для недолговечных ²³³ Па. Еще одним преимуществом является то, что можно отказаться от использования куб. см HCl, что может вызвать коррозию в перчаточном ящике. Возможное засорение системы ввода образца во время измерения ICP-MS из-за SiO ₂ частиц из смолы силикагеля (что было основной проблемой) удалось избежать путем добавления 0,4 мл 4% HNO ₃ /0,02 M HF к элюированной фракции Pa.
²³¹ Па/ ²³⁵ Измерение соотношения урана в образцах урана Аликвоты растворенных образцов U CRM гравиметрически переносили в тефлоновые контейнеры. Для каждого измерения использовали около 20 мг U. 300 мкл ²³⁷ Np шипа добавляли гравиметрически к образцам, соответствующим примерно 270 мкг ²³⁷ Np и 10 пг ²³³ Па. Для удаления HF к образцам добавляли 25 мкл насыщенного H ₃ BO ₃ и 30 мкл HClO ₄. Образцы выпаривали практически до полного высыхания. 200 мкл см3 HNO ₃ добавляли к образцам вместе с 25 мкл H ₃ BO ₃ и 30 мкл HClO ₄ . Образцы снова упаривали. В целом, этот шаг был повторен трижды. Затем отбирали пробы до 1 мл 4% HNO ₃ . Образцы загружали в предварительно кондиционированную колонку с силикагелем. После загрузки образцов колонки промывали 4 ×1 мл 4% HNO ₃ и элюировали Па 2 ×0,8 мл 4% HNO ₃ 3 /0,02 М HF в полиэтиленовом флаконе. Измерение ICP-MS проводили вскоре после заключительного этапа промывки и элюции Па, чтобы свести к минимуму врастание ²³³ U из распада ²³³ Па. Регистрировали время загрузки, элюирования и измерения (см. Дополнительную информацию). Из-за короткого периода полураспада ²³³ Па (распад ²³³ Па составляет около 2,5 % за 24 ч), необходимо записывать и учитывать промежуток времени между разделением и измерением. Промежуток времени определяли как разницу загрузки образца и измерения ICP-MS. Поскольку этот промежуток трудно точно измерить, для длины разделения была назначена погрешность в 0,5 часа. Все образцы были измерены в двух повторностях, относящихся к № 1 и № 2.
Оценка данных
Для расчета возраста использовались ядерные данные Проекта оценки данных распада [15]. 9Периоды полураспада 1044 231 Па и ²³⁵ U составляют 32 670 ± 260 лет и 704 ± 1 × 10 ⁶ лет ( тыс. = 1) соответственно. Общие погрешности были рассчитаны в соответствии с руководством ISO/BIPM и с учетом неопределенности измерений веса, концентраций пиков, измеренных отношений изотопов, ядерных данных и времени, прошедшего между разделением и измерением [16]. Приведенные неопределенности являются расширенными неопределенностями с коэффициентом охвата k = 2, если не указано иное. Расчеты химического извлечения Pa и коэффициента разделения U были выполнены в программе Excel 9. 1044 ® , а для расчета возраста использовалась коммерчески доступная программа GUM Workbench [17]. Схема измерения возраста представлена на рис.
Открыть в отдельном окне
Схема определения возраста по ²³¹ Па/ ²³⁵ Отношение U ²³³ Па, измерено методами HRGS и ICP-MS для ²³⁷ Концентрация Np. HRGS и ICP-MS дали 903 ± 45 мкг/г ( k = 1) и 890 ± 9 мкг/г (k = 1) соответственно. Определенные значения, основанные на разных принципах (активность в сравнении с массой), привели к сопоставимым результатам (рис. ). Комбинированное значение было получено из разных результатов путем взвешивания среднего значения обратной дисперсии [15]. Комбинированное значение 896 ± 10 мкг/г ( k = 1) использовалось для хронометрических исследований.
Открыть в отдельном окне
Результаты измерения пиковой концентрации ²³⁷ Np
Следует отметить, что количество ²³³ Па также можно измерить с помощью гамма-спектрометрии, а не только количество ²³⁷ Np в образце. Однако для сравнения значений ²³⁷ Np, полученных с помощью HRGS и ИСП-МС, результат ²³³ Па не использовался. С помощью гамма-спектрометрии проверяли возможную адсорбцию Pa на внутренней поверхности флакона: соотношение Pa/Np составляло 1,00 ± 0,03 при стоянии флакона, при переворачивании его вверх дном отношение составляло 0,9.6 ± 0,06. Если бы Pa адсорбировался на поверхности флакона, то в последнем случае отношение Pa/Np было бы намного ниже, так как эффективность Pa ниже из-за большего расстояния от детектора. Сделан вывод, что Pa находится в жидкой фазе вместе с Np, и между радионуклидами не происходит фракционирования, т.е. не происходит адсорбции на поверхности флаконов.
²³¹ Па/ ²³⁵ Модель U дата производства результаты Типичный спектр ИСП-МС показан на рис. Несмотря на то, что было только одно разделение, U и Np были хорошо отделены от фракции Pa. 9Соотношения масс 1044 231 Па/²³⁵ U вместе с возрастом моделей ²³¹ Па/²³⁵ U и датами производства приведены в таблице. Измеренные концентрации ²³¹ Па и ²³⁵ U, используемые для расчета возраста модели, собраны в дополнительной информации. Значения ²³⁵ U, измеренные с помощью TIMS изотопного разбавления, использовались для проверки результатов ICP-MS, но не использовались для расчета возраста модели.
Открыть в отдельном окне
Типовой спектр ИСП-МС (U100 #1). Показанные области массы являются массами, выбранными для измерения ( m / z из ²³¹ Па, ²³³ Па, ²³⁴ U и ²³⁷ Np). Major U isotopes were not measured due to the possible high signal
Table 1
Measured ²³¹ Pa/ ²³⁵ U mass ratios and production dates
Sample ²³¹ Pa/ ²³⁵ u массовое соотношение Стандартная неопределенность ²³¹ PA/ ²³⁵ U Модельный возраст (Год) Расширенная неопределенность (год, K = 2) Измеренный ^{31 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 231 231 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 ^{5 231 231. production date}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
CRM 125-A #1 2.278 × 10 ⁻⁸ 4.2 × 10 ⁻¹⁰ 23.54 0.88 26 December 1994
CRM 125- А #2 2,269 × 10 ⁻⁸ 3,2 × 10 ^-10 23,45 0,67 27 январь 1995
IRMM1000 # 27 январь 1995
IRMM1000 # 27 январь 1995
IRMM1000 # 27 январь 1995
IRMM1000 # . ⁻¹⁰ 6.12 0.24 27 May 2012
IRMM1000 #1 6.006 × 10 ⁻⁹ 1.0 × 10 ⁻¹⁰ 6.21 0.21 24 April 2012
U100 #1 5.619 × 10 ⁻⁸ 7.5 × 10 ⁻¹⁰ 58.1 1.6 03 June 1960
U100 #2 5. 813 × 10 ^{− 8} 9.6 × 10 ⁻¹⁰ 60.1 2.0 04 June 1958
U630 #1 2.815 × 10 ⁻⁸ 4.0 × 10 ⁻¹⁰ 29.09 0,83 07 June 1989
U630 #2 2.805 × 10 ⁻⁸ 3.8 × 10 ⁻¹⁰ 28.99 0. 79 14 July 1989
Open in a отдельное окно
Результаты повторов хорошо согласуются друг с другом. Значения возраста имеют относительную расширенную неопределенность 2,7–3,9%, которая определяется в основном измерением низкой распространенности ²³¹ Па: около 90–95% вклада общей неопределенности приходится на ²³¹ Па анализ. Из погрешности измерения ²³¹ Па основными компонентами являются измерения соотношения ²³¹ Па/ ²³³ Па в смеси с помощью ИСП-МС и ²³⁷ Np (²³³ Па) пиковой концентрации. Другие параметры, такие как измерение веса, ядерные данные, длина интервалов или другие измерения отношения, соответствуют менее чем 10% от общей неопределенности.
Измеренные значения хорошо согласуются с заявленными значениями [8]. Для трех материалов CRM 125-A, IRMM-1000 и U630 измерено 9Возраст моделей 1044 231 Па/ ²³⁵ U указан вместе с сертифицированными датами производства (рис. ). Поскольку полученные возрасты ²³¹ Па/²³⁵ U согласуются с возрастами, полученными по соотношению ²³⁰ Th/²³⁴ U, это указывает на то, что на момент производства этих материалов Th и Pa были количественно удалены из уран. Для IRMM-1000 оба полученных значения несколько ниже сертифицированного возраста. Хотя это не существенно, но наблюдалось и при межлабораторных сличениях REIMEP-22 [18]. Для U100 измерено ²³¹ Па/ ²³⁵ U даты производства согласуются с датой очистки 8 января 1959 г. [8].
Открыть в отдельном окне
²³¹ Па/ ²³⁵ Модель U Дата изготовления измеренных образцов U. В a , b , d также указаны сертифицированные даты производства по соотношению ²³⁰ Th/²³⁴ U
Разработан усовершенствованный метод химического выделения Pa и определения даты производства урановых материалов на основе ²³¹ Па/ ²³⁵ Измерение соотношения U. Всплеск ²³³ Па, необходимый для количественного определения концентрации ²³¹ Па, был получен путем добавления раствора ²³⁷ Np непосредственно в образец, где ²³³ Па находился в длительном равновесии с исходным нуклидом. Таким образом, нет необходимости заранее отделять ²³³ Па от ²³⁷ Np, а шип постоянно доступен без необходимости доения. Исключение этапа доения значительно снижает возможность потери Pa из-за адсорбции. Возможное фракционирование между Np и Pa, а также потенциальную адсорбцию шипа проверяли с помощью гамма-спектрометрии. Предлагаемое одноступенчатое разделение и метод измерения быстрее и могут быть достигнуты более низкие неопределенности, чем с помощью альфа-спектрометрии, и они применимы даже для молодых образцов низкообогащенного урана. Этот метод может применяться к урану, обнаруженному вне регулирующего контроля (т.1044 230 Th/ ²³⁴ U возраст модели, т. е. проверить, получены ли одновременные возрасты.
Ниже ссылка на электронный дополнительный материал.
Дополнительный материал 1 (DOC 73 kb) ^{(73K, doc)}
Аналитическая служба EC JRC-Карлсруэ выражает благодарность за ценную помощь.
1. Майер К., Валлениус М., Варга З. Ядерная криминалистика: сопоставление измеряемых параметров материала с историей ядерных материалов. Хим. ред. 2013; 113 (2): 884–9.00. doi: 10.1021/cr300273f. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
2. Kristo MJ, Tumey SJ. Состояние ядерной криминалистики. Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B. 2013;294:656–661. doi: 10.1016/j.nimb.2012.07.047. [CrossRef] [Google Scholar]
3. Валлениус М., Майер К., Рэй И. Ядерные судебные расследования: два тематических исследования. Междунар. криминалистики. 2006; 156: 55–62. doi: 10.1016/j.forsciint.2004.12.029. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
4. Han SH, Varga Z, Krajkó J, Wallenius M, Song K, Mayer K. Измерение соотношения изотопов серы ( ³⁴ S/ ³² S) в концентратах урановой руды (желтые кеки) для оценки происхождения. Джей анал на спектре. 2013;28(12):1919–1925. doi: 10.1039/c3ja50231g. [CrossRef] [Google Scholar]
5. Валлениус М., Моргенштерн А., Апостолидис С., Майер К. Определение возраста высокообогащенного урана. Анальный биоанальный хим. 2002; 374: 379–384. doi: 10.1007/s00216-002-1555-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
6. Williams RW, Gaffney AM. ²³⁰ Th- ²³⁴ U модельный возраст некоторых стандартных образцов урана. Proc Radiochim Acta. 2011; 1:31–35. [Академия Google]
7. Варга З., Сураньи Г. Определение даты производства материалов на основе оксида урана с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Анальный Чим Акта. 2007; 599:16–23. doi: 10.1016/j.aca.2007.07.069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
8. Eppich GR, Williams RW, Gaffney AM, Schorzman KC. ²³⁵ U- ²³¹ Па возраст урановых материалов для ядерно-криминалистических исследований. Джей анал на спектре. 2013;28(5):666–674. doi: 10. 1039/c3ja50041a. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
9. Mendes M, Aupiais J, Jutier C, Pointurier F. Определение весового распределения Pa(V) и Np(V) с некоторыми смолами для экстракционной хроматографии и смолой AG1-X8. Анальный Чим Акта. 2013; 780:110–116. doi: 10.1016/j.aca.2013.04.019. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
10. Morgenstern A, Apostolidis C, Mayer K. Определение возраста высокообогащенного урана: разделение и анализ ²³¹ Pa. Anal Chem. 2002; 74: 5513–5516. doi: 10.1021/ac0203948. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]
11. Хойманн К.Г., Галлус С.М., Редлингер Г., Фогль Дж. Прецизионность и правильность измерений соотношения изотопов с помощью масс-спектрометрии с источником плазмы. Джей анал на спектре. 1998; 13:1001–1008. doi: 10.1039/a801965g. [CrossRef] [Google Scholar]
12. Варга З., Крайко Дж., Пенькин М., Новак М., Эке З., Валлениус М., Майер К. Идентификация сигнатур урана, имеющих значение для ядерных гарантий и судебной экспертизы. J Radioanal Nucl Chem. 2017;312(3):639–654. doi: 10.1007/s10967-017-5247-5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
13. Найт А.В., Нельсон А.В., Эйтрхейм Э.С., Форбс Т.З., Шульц М.К. Хроматографическое разделение нептуния и протактиния с использованием 1-октанола, импрегнированного на твердофазный носитель. J Radioanal Nucl Chem. 2016;307(1):59–67. doi: 10.1007/s10967-015-4124-3. [CrossRef] [Google Scholar]
14. Джером С.М., Коллинз С.М., Хаппель С., Иванов П., Рассел Б.С. Выделение и очистка протактиния-231. Приложение Радиат Изот. 2018;134:18–22. doi: 10.1016/j.apradiso.2017.07.051. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]
15. Монография DDEP BIPM-5 — «Таблица радионуклидов» (2015 г.) http://www.nucleide.org/DDEP.htm. По состоянию на 1 сентября 2018 г.
16. Объединенный комитет руководств по метрологии. Оценка данных измерений — руководство по выражению неопределенности измерений. JCGM 100:2008 (2008)
17. GUM Workbench Pro, версия 2. 3.6.127 (2009) Metrodata GmbH, Weil am Rhein, Germany
18. Venchiarutti C, Varga Z, Richter S, Jakopič R, Mayer K, Aregbe Ю. РЕИМЭП-22 Межлабораторные сличения: «U Age Dating — определение даты изготовления уранового сертифицированного пробного образца» Radiochim Acta. 2015;103(12):825–834. doi: 10.1515/ract-2015-2437. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
Обзор биомониторинга | CDC
Уран
CAS № 7440-61-1
Общая информация
Уран — серебристо-белый металл, чрезвычайно плотный и слаборадиоактивный. Обычно он встречается в виде оксида и извлекается из руд, содержащих менее 1% природного урана. Природный уран представляет собой смесь трех изотопов: 238U (более 99%), 235U (около 0,72%) и 234U. Уран имеет множество коммерческих применений, включая ядерное оружие, ядерное топливо, некоторые виды керамики, а также в качестве вспомогательного средства в электронной микроскопии и фотографии. Обедненный уран (ОУ) относится к урану, в котором доля изотопов 235U и 234U снижена по сравнению с долей в природном уране. С 1990-х годов ОУ использовался военными в бронебойных боеприпасах и в качестве компонента защитной брони танков.
Различные концентрации урана встречаются в природе в источниках питьевой воды. Таким образом, основными источниками облучения лиц, не подвергающихся профессиональному облучению, являются продукты питания (особенно корнеплоды) и питьевая вода. На рабочих местах, связанных с добычей, измельчением или переработкой урана, воздействие на человека происходит в основном при вдыхании пыли и других мелких частиц. Воздействие обедненного урана может произойти у военнослужащих из-за внутренних осколков, содержащих обедненный обедненный ураган, или из-за воздействия пыли, образующейся при попадании боеприпасов.
Растворимые формы солей урана плохо всасываются в желудочно-кишечном тракте. В зависимости от конкретного соединения и растворимости может всасываться от 0,1% до 6% принятой внутрь дозы. Вдыхаемые урансодержащие частицы задерживаются в легких, где происходит ограниченное всасывание (менее 5%). В случае оставшейся осколки обедненного урана осколки действуют как источник хронического воздействия низкого уровня. После длительного или многократного воздействия уран может накапливаться в почках, печени и костях, при этом наибольшее количество урана накапливается в костях (Li et al., 2005). Уран выводится с фекалиями и мочой; около 50% абсорбированной дозы выводится с мочой в течение первых 24 часов. После воздействия растворимых солей урана начальный период полураспада урана составляет около 15 дней (Bhattacharyya et al., 19).92), что отражает распределение и экскрецию с гораздо более медленным выведением из кости. После вдыхания период полураспада нерастворимого урана в легких составляет несколько лет (Durakovic et al., 2003).
Воздействие урана на здоровье человека при низких экологических дозах или биоконтролируемых уровнях от низких экологических воздействий неизвестно. Радиационные риски от воздействия природного урана очень низки. Последствия для здоровья от воздействия урана возникают в результате химической токсичности для почек, которая может иногда возникать в результате сильного профессионального воздействия. Исследования лиц с хроническим воздействием растворимых солей урана в питьевой воде не выявили повреждения почек, связанного с повышенным уровнем урана в моче (Kurttio et al., 2006; McDiarmid et al., 2006). IARC и NTP не имеют оценок канцерогенности урана для человека.
Стандарты и рекомендации по воздуху на рабочем месте для внешнего воздействия растворимых и нерастворимых соединений урана были установлены OSHA и ACGIH, соответственно. Стандарты питьевой воды и другие экологические стандарты установлены Агентством по охране окружающей среды США. Информация о внешнем воздействии (т. е. уровнях окружающей среды) и влиянии на здоровье доступна в ATSDR по адресу https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/index.asp.
Информация по биомониторингу
Уровни содержания урана в моче отражают недавнее и накопленное воздействие. Предыдущая неслучайная подвыборка из NHANES III (n = 499) (Ting et al., 1999) и в других небольших популяциях с 1999 по 2000 годы наблюдались концентрации в моче, аналогичные таковым в NHANES (CDC, 2012; Dang et al. , 1992; Galletti, 2003; Karpas et al., 1996; Толмачев и др., 2006). Более ранние исследования продемонстрировали концентрации урана в моче, соответствующие уровням у населения США, поскольку уровни были ниже соответствующих пределов обнаружения (Byrne et al., 1991; Hamilton et al., 1994; Komaromy-Hiller et al., 2000). ). В исследовании 105 человек, подвергшихся воздействию природного урана в колодезной воде, уровень урана в моче достигал 90,55 мкг/л (медиана 0,162 мкг/л) (Orloff et al., 2004). Восемьдесят пять процентов этих уровней были выше 95-го процентиля населения NHANES 1999-2000 гг. В двух исследованиях финского населения с высокими концентрациями природного урана в питьевой воде медиана концентрации в моче составила 0,078 мкг/л (до 5,65 мкг/л), и не было обнаружено последовательного воздействия на несколько конечных точек функции почек. (Курттио и др., 2002, 2006).
Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) установила уровень действия 15 мкг/л урана в моче для защиты людей, подвергающихся профессиональному облучению (U. S. NRC, 1978). Недавние исследования ветеранов были проведены для изучения опасений по поводу воздействия обедненного урана во время военных конфликтов. Группа из 46 солдат США, обследованная до, во время и после развертывания, имела средние геометрические концентрации урана в моче, которые были меньше, чем средние геометрические значения NHANES 1999-2000 и 2001-2002 гг. во все три периода времени, хотя и немного увеличились во время и после развертывания ( Мэй и др., 2004). У 17 американских солдат, получивших ранения и застрявших осколками обедненного урана в течение восьми лет, медиана концентрации урана в моче составила 2,61 мкг/г креатинина. В том же исследовании у 28 солдат, которые могли подвергнуться воздействию DU при вдыхании, проглатывании или заражении ран, но в которых не было осколков, средняя концентрация урана в моче составила 0,066 мкг/г креатинина (Gwiazda et al., 2004). ). В более крупном исследовании с участием 446 ветеранов войны в Персидском заливе, которые были обеспокоены воздействием обедненного урана в прошлом, средняя геометрическая концентрация урана в моче составила 0,011 мкг/л (McDiarmid et al. , 2004). Наблюдение за 32 ветеранами с застрявшими осколками показало, что повышенный уровень урана в моче сохраняется более 12 лет после первого воздействия (McDiarmid et al, 2006). Шесть рабочих, участвовавших в программе обедненного урана, показали концентрацию от 0,110 до 45 мкг/л (Ejnik et al., 2000). Измерения содержания урана в моче у 103 канадских военнослужащих показали, что средний уровень урана в моче немного меньше среднего геометрического за 9 лет.0183 Национальный отчет о воздействии на человека химических веществ из окружающей среды (CDC, 2012; Ough et al., 2002).
Обнаружение измеримого количества урана в моче не означает, что уровень урана оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье. Биомониторинговые исследования уровней урана предоставляют врачам и должностным лицам органов здравоохранения эталонные значения, чтобы они могли определить, подвергались ли люди воздействию более высоких уровней урана, чем среди населения в целом. Данные биомониторинга также могут помочь ученым планировать и проводить исследования воздействия и воздействия на здоровье.
Литература
Бхаттачария М.Х., Брайтенштейн Б.Д., Метивье Х., Муггенбург Б.А., Стрэдлинг Г.Н., Вольф В. Руководство по обращению с аварийным внутренним радионуклидным загрязнением рабочих. В: Гербер Г.Б., Томас Р.Г., ред. Дозиметрия радиационной защиты. Том. 41 (1). Кент (Англия): Издательство ядерных технологий; 1992. С. 1-49.
Бирн А.Р., Бенедик Л. Содержание урана в крови, моче и волосах подвергшихся и не подвергшихся облучению лиц определяется с помощью радиохимического нейтронно-активационного анализа с акцентом на контроль качества. Наука Всего Окружающая среда 1991;107:143-57.
Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Четвертый национальный отчет о воздействии химических веществ на человека. Обновленные таблицы, 2012 г. . [онлайн] Доступно по URL-адресу: https://www.cdc.gov/exposurereport/. 24.10.12
Данг Х.С., Пуллат В.Р., Пиллаи К.С. Определение нормальной концентрации урана в моче и применение полученных данных к его биокинетике. Health Phys 1992;62:562-6.
Дуракович А., Хоран П., Дитц Л.А., Циммерман И. Оценка нулевой нагрузки легких обедненным ураном у ветеранов войны в Персидском заливе с помощью 24-часовой экскреции с мочой и анализа экспоненциального распада. Мил Мед 2003;168(8):600-5.
Ejnik JW, Carmichael AJ, Hamilton MM, McDiarmid M, Squibb K, Boyd P, et al. Определение изотопного состава урана в моче методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Health Phys 2000;78:143-6.
Галлетти М., Д’Аннибале Л., Пинто В., Кремизини С. Ежедневное потребление урана и выделение с мочой: предварительное исследование в Италии. Health Phys 2003;85:228-35.
Гвязда Р.Х., Сквибб К., МакДиармид М., Смит Д. Обнаружение обедненного урана в моче ветеранов 19-го века.91 Война в Персидском заливе. Health Phys 2004;86:12-8.
Гамильтон Э.И., Саббиони Э., Ван дер Венн МТ. Референтные значения элементов в тканях жителей Европейского сообщества. VI. Обзор элементов в крови, плазме и моче и критическая оценка контрольных значений для населения Соединенного Королевства. Sci Total Environ 1994; 158:165-90.
Карпас З., Халич Л., Ройз Дж., Марко Р., Каторза Э., Лорбер А. и др. Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой как простой, быстрый и недорогой метод определения урана в моче и пресной воде: сравнение с LIF. Здоровье Физ 1996;71(6):879-85.
Komaromy-Hiller G, Ash KO, Costa R, Howerton K. Сравнение репрезентативных диапазонов, основанных на популяции пациентов в США и литературных референтных интервалах для микроэлементов в моче. Clin Chim Acta 2000;296(1-2):71-90.
Курттио П., Аувинен А., Салонен Л., Саха Х., Пекканен Дж., Макелайнен И. и др. Почечные эффекты урана в питьевой воде. Environment Health Perspect 2002;110(4):337-42.
Курттио П., Хармионен А., Саха Х., Салонен Л., Карпас З., Комулайнен Х., Аувинен А. Почечная токсичность урана, попавшего в организм с питьевой водой. Am J Kidney Dis 2006; 47 (6): 972-82.
Ли В.Б., Рот П., Вал В., Оэх У., Холлригль В., Парецке Х.Г. Биокинетическое моделирование урана в организме человека после инъекции и приема внутрь. Radiat Environ Biophys 2005;44:29-40.
Май Л.М., Хеллер Дж., Калински В., Эйник Дж., Кордеро С., Оберброклинг К.Дж. и др. Оценка воздействия на человека в условиях военного развертывания: результаты общего анализа мочи и результатов отбора проб изотопного урана. J Toxicol Environ Health A 2004;67(8-10):697-714.
McDiarmid MA, Squibb K, Engelhardt SM. Биологический мониторинг содержания урана в моче у ветеранов войны в Персидском заливе. Health Phys 2004;87:51-6.
McDiarmid MA, Englehardt SA, Oliver M, Gucer P, Wilson PD, Kane R, et al. Результаты биологического мониторинга и наблюдения за ветеранами войны в Персидском заливе, подвергшимися воздействию обедненного урана. Int Arch Occup Environ Health 2006;79(1):11-21.
Орлофф К.Г., Мистри К., Чарп П., Меткалф С., Марино Р., Шелли Т. и др. Воздействие урана на человека в подземных водах. Окружающая среда Res 2004; 94: 319-26.
Оф Э.А., Льюис Б.М., Эндрюс В.С., Беннетт Л.Г., Хэнкок Р.Г., Скотт К. Исследование уровней урана у военнослужащих канадских вооруженных сил, участвовавших в войне в Персидском заливе и в Косово. Health Phys 2002;82(4): 527-32.
Ting BG, Paschal DC, Jarrett JM, Pirkle JL, Jackson RJ, Sampson EJ и др. Уран и торий в моче жителей США: референтные концентрации. Environ Res 1999;81:45-51.
Толмачев С., Кувабара Дж., Ногучи Х. Концентрация и суточная экскреция урана с мочой у японцев. Health Phys 2006;91(2):144-53.
Комиссия по ядерному регулированию США (US NRC). Руководство 8.22 Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) – Биоанализ на урановых заводах. Вашингтон (округ Колумбия): NRC; 19 июля78.
К началу страницы
Обедненный уран | Health.mil
Уран – это встречающийся в природе элемент, который является одним из самых твердых и плотных известных металлов. Поскольку он встречается повсюду на земле, мы едим и дышим в небольшом количестве каждый день. Люди добывают уран и используют его в коммерческих целях уже более 60 лет, поэтому информации об этом металле очень много. Токсикологический профиль урана содержит полное описание металла и его известных опасностей для здоровья.
Природный уран становится обедненным ураном (DU) после удаления большей части более радиоактивного изотопа для производства ядерного топлива. DU — это тяжелый металл, который почти в два раза плотнее свинца, имеет те же химические свойства, что и природный уран, но на 40 процентов менее радиоактивный.
Здесь вы найдете информацию о DU для военнослужащих и членов их семей, других федеральных агентств и представителей общественности, включая:
Информационные бюллетени, брошюры и клинические рекомендации
Результаты медицинских и научно-исследовательских проектов и публикаций
Отчеты организаций и государственных учреждений
Политики и правила Министерства обороны США
Часто задаваемые вопросы
Q1:
Что такое обедненный уран (ОУ)?
А:
Обедненный уран – это то, что остается после изъятия большинства высокорадиоактивных типов (изотопов) урана для использования в качестве ядерного топлива или ядерного оружия. Обедненный уран, используемый в бронебойных боеприпасах и в усиленной бронезащите некоторых танков Abrams, также используется в гражданской промышленности, в первую очередь для радиационной защиты и контроля балансировки самолетов.
Q2:
Что делает Министерство обороны для отслеживания военнослужащих, подвергшихся воздействию обедненного урана во время войны в Персидском заливе?
А:
Мы разделили сценарии воздействия обедненного урана (DU) на три уровня на основе их относительного воздействия и провели испытания для оценки максимального воздействия, которое может быть связано с этими сценариями. Уровни возможного воздействия более подробно описаны на странице медицинского наблюдения этого веб-сайта, которая также содержит ссылки на политику Министерства обороны США по управлению воздействиями. Уровень I — это группа с самым высоким уровнем облучения, солдаты, которые находились в боевых машинах, на них или рядом с ними в момент поражения снарядами с обедненным ураном, и солдаты, которые вошли в эти машины сразу после этого для выполнения боевого спасения. Этот уровень воздействия также включает персонал, пораженный осколками обедненного урана. Осколки обедненного металлического урана поразили несколько солдат США, и в некоторых из них все еще есть осколки обедненного обедненного урана. Считается, что другие вдыхали или проглатывали частицы DU, или пыль DU загрязняла их раны.
Добровольная программа медицинского наблюдения за обедненным ураном по делам ветеранов (VA) в Балтиморе остается наиболее важным источником для выявления потенциальных неблагоприятных последствий для здоровья у жертв дружественного пожара, в которых были внедрены фрагменты обедненного урана или которые могли вдохнуть значительное количество частиц обедненного урана. . Около четверти лиц, подвергшихся воздействию уровня I, которые были оценены VA, все еще носят фрагменты обедненного урана в своих телах, а у некоторых из тех, у кого были внедренные фрагменты, уровень урана в моче повышен более чем через десять лет после войны в Персидском заливе. Ни у одного из людей с фрагментами DU не развились проблемы с почками, лейкемия, рак костей или легких или какие-либо другие неблагоприятные последствия, связанные с ураном. У их детей не было зарегистрировано врожденных дефектов. В результате нет оснований полагать, что другие подвергшиеся воздействию военнослужащие подвергаются повышенному риску для своего здоровья из-за воздействия обедненного урана. Однако, чтобы быть осторожными, Министерство обороны и Вирджиния продолжают медицинское наблюдение за ветеранами с высоким уровнем воздействия DU, чтобы гарантировать отсутствие долгосрочных последствий для здоровья, связанных с этим продолжающимся воздействием DU. Ссылки на некоторые исследовательские статьи, в которых сообщается о результатах наблюдения за этими военнослужащими и ветеранами, можно найти в разделе «Исследовательские проекты и публикации» на этом веб-сайте, а также в «DeployMed ResearchLink» для публикаций медицинских исследований: окружающая среда и гигиена труда \ DU.
Воздействия уровня II включают солдат, которые работали в боевых машинах и вокруг них (в основном, американских транспортных средств, которые были поражены дружественными боеприпасами), и до 600 военнослужащих, принимавших участие в ликвидации последствий пожара в Кэмп-Дохе, где были обнаружены боеприпасы с обедненным ураном. сгорел в огне. Эти воздействия привели к значительно более низким оценкам поступления DU, чем воздействия Уровня I. Оценки радиации были ниже нормативного уровня 0,1 бэр в год для населения и намного меньше предела в 5 бэр в год для радиационных работников. Оценки химического воздействия также были значительно ниже руководящих принципов химической токсичности.
Уровень III относится к категории «все остальные» для персонала, чье случайное воздействие частиц обедненного урана было очень кратковременным и маловероятно, что оно привело к какому-либо значимому с медицинской точки зрения воздействию. В эту группу входят любопытные сотрудники, проникшие в иракское оборудование или персонал по ветру из автомобилей, сгоревших после попадания снарядов с обедненным ураном. Расчетное воздействие на эту группу было минимальным.
Многопрофильная группа из Абердинского испытательного центра армии США, Центра исследований, разработок и инженерии вооружений армии США, USACHPPM, Меморального института Бателла, Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Лавлейсского института респираторных исследований провела исследование ожидаемые воздействия при различных сценариях, а также возможные последствия для здоровья или риски, возникающие в результате этих воздействий. Результаты были представлены в рамках проекта Capstone DU, состоящего из двух этапов: исследования аэрозолей Capstone DU и оценки риска для здоровья человека, связанного с DU Capstone. Проект Capstone DU реалистично оценил возможные воздействия и риски для персонала на уровнях I, II и III. Доступны как краткий информационный бюллетень, так и исходный исследовательский документ. Исследование аэрозолей DU Capstone подтвердило значение вентиляции для снижения возможного воздействия аэрозолей DU внутри транспортных средств, пораженных боеприпасами с обедненным ураном, и ясно показало, что простой выход из транспортных средств, пораженных обедненным ураном, позволяет значительно снизить воздействие. Оценка риска для здоровья человека, связанная с обедненным ураном Capstone, показала, что воздействие на здоровье военнослужащих, вдыхающих частицы пыли с обедненным ураном (ОУ) внутри танков или других транспортных средств, пораженных боеприпасами с ОУ, будет незначительным или отсутствовать.
Более подробная информация о боевых воздействиях также доступна на вкладке O «Отчета о воздействии на окружающую среду», Обедненный уран в Персидском заливе (II) или «Оценка воздействия обедненного урана на человека и характеристика рисков для здоровья в поддержку отчета о воздействии на окружающую среду» Уран в заливе» Канцелярии специального помощника министра обороны по вопросам болезней, связанных с войной в Персидском заливе, медицинской готовности и военного развертывания (OSAGWI)».
Q3:
Учитывая медицинские и экологические опасения по поводу обедненного урана, почему министерство обороны не нашло ему замену?
А:
Каждая система вооружения, в которой используется DU, прошла всесторонние испытания и оценку разработки. В рамках этого процесса Министерство обороны оценивает возможные альтернативные металлические сплавы с учетом эксплуатационных требований и воздействия на окружающую среду и здоровье. По мере повышения «твердости» бронетехники испытания показали, что обедненный уран (ОУ) обладает превосходными характеристиками по сравнению со всеми другими сплавами.
Министерство обороны также должно оценивать экологические и медицинские последствия воздействия любого нового сплава. В этой области уран имеет преимущество перед несколькими материалами-кандидатами из-за обширной базы данных по радиологическим и химическим свойствам урана. Хотя некоторые сплавы-кандидаты на замену могут быть не радиоактивными, они не обязательно менее токсичны для человека.
Q4:
Что делает DU потенциально опасным?
А:
Обедненный уран (ОУ) представляет собой тяжелый металл, который также слаборадиоактивен. Тяжелые металлы (уран, свинец, вольфрам и др.) обладают свойствами химической токсичности, которые в больших дозах могут вызывать неблагоприятные последствия для здоровья. ОУ, оставшийся вне организма, не может вам навредить.
Распространенное заблуждение состоит в том, что основной опасностью обедненного урана является радиация. В большинстве сценариев воздействия на поле боя это не так. DU примерно на 40% менее радиоактивен, чем природный уран. DU испускает альфа- и бета-частицы, а также гамма-лучи. Альфа-частицы, основной тип излучения, создаваемого DU, блокируются кожей, а бета-частицы блокируются ботинками и боевой униформой (BDU), которые обычно носят военнослужащие. Хотя гамма-лучи представляют собой форму энергии с высокой проникающей способностью, количество гамма-излучения, испускаемого DU, очень мало. Таким образом, DU незначительно увеличивает фоновое излучение, с которым мы сталкиваемся каждый день.
При выстреле или после «приготовления» при пожаре или взрыве открытый стержень из обедненного урана представляет крайне низкую радиологическую угрозу, пока он остается вне тела. Попадая в организм с металлическими осколками или пылевидными частицами, ОУ может представлять долгосрочную опасность для здоровья персонала, если его количество велико. Однако количество, которое остается в организме, зависит от ряда факторов, включая количество вдыхаемого или проглатываемого вещества, размер частиц и способность частиц растворяться в жидкостях организма.
Q5:
Почему Министерство обороны использует DU?
А:
Министерство обороны использует танковую броню с обедненным ураном и некоторые боеприпасы с обедненным ураном (пули) для пробития бронетехники противника. Использование обедненного урана спасло жизни многим военнослужащим в бою. Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний заявило, что нет доказательств того, что воздействие природного или обедненного урана вызывает рак у людей.
Q6:
Проводились ли какие-либо исследования воздействия DU на здоровье до войны в Персидском заливе?
А:
Воздействие урана на здоровье широко изучалось более 50 лет. Это важно, потому что химически обедненный уран (ОУ) имеет те же свойства, что и природный уран, но на 40% менее радиоактивен. Хотя природный и обедненный уран считаются химически токсичными, они не считаются радиационно опасными. В мае 1989 года Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний Министерства здравоохранения и социальных служб опубликовало «Токсикологический профиль урана», в котором анализируются и обобщаются основные литературные данные о влиянии урана на здоровье. Этот документ был обновлен в сентябре 1999.
Министерство обороны всесторонне изучило экологическую судьбу обедненного урана как до, так и после войны в Персидском заливе. Испытания на сжигание и другие оценки, проведенные в смоделированных условиях поля боя, показали, что риски для здоровья, связанные с использованием обедненного урана на поле боя, минимальны и могут быть снижены еще больше за счет простых, целесообразных в полевых условиях мер, особенно избегания загрязненных обедненным ураном транспортных средств и площадок.
Q7:
Опасны ли пенетраторы с обедненным ураном для людей?
А:
Пенетраторы с обедненным ураном (ОУ) — лишь одна из многих возможных опасностей на поле боя. Гражданским лицам и солдатам настоятельно не рекомендуется возвращать с поля боя сувениры, особенно использованные боеприпасы.
К счастью, DU обладает лишь умеренной радиоактивностью и испускает альфа- и бета-частицы, а также гамма-лучи. Альфа-частицы, основной тип излучения, производимого DU, блокируются кожей, а бета-частицы блокируются одеждой и обувью. Хотя гамма-лучи представляют собой форму энергии с высокой проникающей способностью, количество гамма-излучения, испускаемого DU, очень мало. Риск химической токсичности также минимален, поскольку маловероятно, что достаточное количество DU может быть вдыхаемо или проглатывается, чтобы вызвать опасения по поводу тяжелых металлов.
Q8:
Проводились ли какие-либо исследования воздействия DU на здоровье после войны в Персидском заливе?
А:
Основными областями, которым не уделялось должного внимания перед войной в Персидском заливе, были медицинские последствия внедрения фрагментов обедненного урана (DU) в организм людей и оценки ингаляционного воздействия при инцидентах с дружественным огнем, восстановительных работах и сценариях случайных контактов.
Это признанные недостатки, которые устраняются. 19 декабря, Отчет о воздействии на окружающую среду за 2000 г., DU в Персидском заливе (II) включает последние оценки риска для здоровья, сделанные армией для различных сценариев воздействия войны в Персидском заливе. Оценки риска для здоровья при извлечении загрязненного обедненным ураном транспортного средства и сценариях случайного контакта показывают, что эти воздействия вполне соответствовали стандартам безопасности. Из-за пробелов в данных, касающихся уровней пыли оксида урана внутри транспортных средств, пораженных обедненным ураном, оценки воздействия на персонал внутри транспортных средств, пораженных обедненным ураном, во время удара или сразу после него были основаны на консервативных предположениях. Эти оценки для этой группы с наибольшим воздействием показали, что последующее медицинское наблюдение было оправдано. Министерство обороны в настоящее время проводит дополнительные боевые стрельбы, чтобы дополнительно уточнить оценки воздействия на тех военнослужащих, которые находились в транспортных средствах или рядом с ними, когда они были поражены боеприпасами с обедненным ураном. Важно отметить, что более 60 жертв дружественного пожара были обследованы в рамках добровольной программы медицинского наблюдения VA DU. Помимо проблем, связанных с их травматическими повреждениями, на сегодняшний день эта программа последующего наблюдения не приписала ни одного заболевания или других вредных последствий у оцениваемых ветеранов ЯБДК.
Добровольная программа наблюдения за состоянием здоровья ветеранов при отравлении обедненным ураном началась в 1993-1994 годах с медицинского осмотра 33 ветеранов, подвергшихся воздействию DU, многие из которых имели осколки DU. В 1999 г. к программе наблюдения были добавлены еще 29 жертв дружественного огня. В 1998 г. программа была расширена за счет включения ветеранов войны в Персидском заливе, которые могли подвергнуться воздействию DU в результате тесного контакта с боеприпасами с DU, вдыхания дыма, содержащего твердые частицы DU. во время пожара на складе в Дохе или при посадке или эвакуации транспортных средств, пораженных снарядами с обедненным ураном. Опубликованные результаты этих медицинских оценок показывают, что наличие внедренных фрагментов обедненного урана является единственным сценарием, позволяющим предсказать высокое содержание урана в моче, а те, у кого есть внедренные фрагменты обедненного урана, по-прежнему имеют повышенные уровни урана в моче через десять лет после инцидента. Маловероятно, что у человека без встроенных фрагментов обедненного урана будет повышен уровень урана в моче и, следовательно, какие-либо последствия для здоровья, связанные с ураном. У людей с нормальным уровнем содержания урана в моче в настоящее время маловероятно развитие какой-либо токсичности, связанной с ураном, в будущем, независимо от возможного воздействия обедненного урана во время войны в Персидском заливе. У людей с повышенным уровнем урана в моче через десять лет после войны в Персидском заливе не развились аномалии почек, лейкемия, рак костей или легких или какие-либо другие неблагоприятные последствия, связанные с ураном. В рамках программы медицинского наблюдения за DU будет продолжаться наблюдение за лицами с повышенным уровнем урана в моче, чтобы обеспечить раннее выявление любых неблагоприятных последствий для здоровья из-за продолжающегося воздействия DU.
Q9:
Может ли воздействие ОУ быть причиной некоторых случаев лейкемии?
А:
Крайне маловероятно, что воздействие боеприпасов с обедненным ураном (ОУ) может вызвать лейкемию. Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний Министерства здравоохранения и социальных служб США заявило в своем токсикологическом профиле урана, что «никаких случаев рака у человека никогда не наблюдалось в результате воздействия природного или обедненного урана». А 1999 Исследование RAND пришло к выводу, что «отсутствуют рецензируемые опубликованные отчеты об обнаруживаемом росте заболеваемости раком или других негативных последствиях для здоровья в результате радиационного воздействия вдыхаемого или проглатываемого природного урана на уровнях, намного превышающих те, которые вероятны в Персидском заливе». Воздействие на Балканы должно быть не больше, чем в Персидском заливе.
После сообщений СМИ в начале 2001 года, страны, разместившие миротворцев на Балканах, начали медицинский мониторинг и эпидемиологические исследования. Цель исследований — определить, есть ли увеличение проблем со здоровьем у военнослужащих, которые несли службу в регионе, по сравнению с войсками, которые не несли службу. На сегодняшний день ни одно из этих исследований не выявило связи между воздействием ОУ и лейкемией или какой-либо другой патологией. Организация Объединенных Наций и другие международные организации также провели экологические исследования в Боснии и Герцеговине и Косово. Эти исследования постоянно сообщали об отсутствии широко распространенного загрязнения обедненным ураном и об отсутствии текущего воздействия на здоровье населения в целом или развернутого персонала.
Лейкемии, вызванные высокими дозами радиации, достигают пика частоты через пять-семь лет после облучения. Сообщения в СМИ о случаях лейкемии и смертях в течение нескольких месяцев после возвращения с Балкан не согласуются с текущим научным пониманием динамики радиационно-индуцированной лейкемии.
Q10:
Что делает Министерство обороны для защиты будущих военнослужащих от случайного воздействия обедненного урана?
А:
Министерство обороны полностью осознает свою ответственность за безопасное использование обедненного урана. После войны в Персидском заливе Министерство обороны резко усилило внимание к повышению осведомленности солдат и командиров об опасностях, связанных с использованием обедненного урана на поле боя. Заместитель министра обороны приказал начальникам служб обеспечить включение обучения по ознакомлению с DU в их общие программы военной подготовки. 19 июля Командование обучения и доктрин армии США опубликовало пакеты поддержки обучения для общего обучения по ознакомлению с DU и обучения по определенным специальностям.99. Корпус морской пехоты также использует трехуровневую программу обучения DU. И морские пехотинцы, и военно-морские силы используют армейский вариант обучающего видеоролика по повышению осведомленности о DU для конкретной службы. Программа ВВС требует, чтобы весь персонал, имеющий статус мобильности, прошел обучение по осведомленности о DU, и руководство по осведомленности о DU включено в справочник по ядерным, биологическим и химическим веществам, которым владеют все развертывающие персонал. Полная реализация различных учебных программ находится в стадии реализации. Канцелярия специального помощника будет продолжать следить за ходом обучения Службы DU.
Q11:
Как в ОУ попали следы плутония и других защитной оболочки?
А:
Да, в обедненном уране (ОУ) были обнаружены следовые количества трансурановых соединений. Министерство энергетики (DOE) управляло тремя газодиффузионными заводами (Падука, Кентукки, Портсмут, Огайо и Ок-Ридж, Теннесси), где они обогащали уран для ядерного оружия и электростанций; создание обедненного урана в качестве побочного продукта. Некоторые или все эти заводы получали переработанный уран, извлеченный из отработавшего ядерного топлива в 50-х, 60-х, 70-х и 80-х годах. Уран, извлеченный из отработавшего ядерного топлива, включал низкие уровни трансурановых соединений, включая америций, нептуний и плутоний, технеций-9.9 и уран-236. В процессе газовой диффузии эти загрязняющие вещества концентрируются в обогащенном уране и снижаются уровни в обедненном уране, так что остаются лишь следовые количества. Радиоактивные загрязнения увеличивают дозу облучения от самого ОУ менее чем на 1%, что считается незначительным.
В марте 2001 г. Министерство энергетики сообщило о результатах двухлетнего исследования рециклированного урана, в результате которого был сделан вывод о том, что содержание трансурана в обедненном уране было очень низким. Данные Министерства энергетики согласуются с результатами испытаний DU, использованного армией США в броневой плите тяжелого танка Abrams, в результате которых был сделан вывод о том, что радиоактивные загрязняющие вещества вносят вклад в повышение радиоактивности от самого DU менее чем на один процент. Различные страны НАТО и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) недавно обнаружили пенетраторы на Балканах и проверили их на уровень загрязнения. Их выводы согласуются с выводами DOE/DoD. ЮНЕП пришла к выводу, что трансурановые соединения не оказывают существенного влияния на общую радиоактивность или риск для здоровья. Эти уровни загрязнения находятся в диапазоне частей на миллиард. Часть на миллиард примерно эквивалентна одной секунде в 31,7 года.
Q12:
Каковы последствия для здоровья при контакте с необстрелянными боеприпасами с обедненным ураном или непробитой броней?
А:
При таком контакте не ожидается неблагоприятных последствий для здоровья. Неиспользованные боеприпасы с обедненным ураном заключены в тонкие металлические оболочки, герметизирующие альфа- и бета-частицы. Объем гамма-излучения от обедненного урана (DU) очень низок и значительно ниже нормативных пределов для здоровья и безопасности. Точно так же панели из обедненного урана, используемые в броне танков, не представляют опасности для здоровья, поскольку обедненный уран запечатан внутри обычной стальной брони на несколько дюймов. Альфа-излучение, которое является основной проблемой для интернализованного обедненного урана, не является внешней проблемой, поскольку альфа-излучение не проникает через внешние слои кожи. Второй источник радиации — снаряды с обедненным ураном, хранящиеся на борту танка. В то время как солдаты подвергаются повышенному уровню радиации от хранящихся боеприпасов, кумулятивные уровни облучения членов экипажа танка находятся в пределах применимых норм. Поскольку боеприпасы с обедненным ураном используются только в бою, обычно боеприпасами с обедненным ураном загружаются только машины передового базирования.
Хотя невозможно оценить все сценарии потенциального воздействия, каждая из основных систем оружия была полностью оценена, и все стандартные воздействия находятся в пределах норм воздействия. На самом деле уровни радиации, измеренные внутри башни тяжелобронированного танка Abrams, ниже фоновых уровней, измеренных снаружи башни, потому что броня защищает пассажиров танка от космических и земных источников излучения. Члены экипажа получают меньше радиационного облучения, работая внутри танка.
Наиболее часто упоминаемым примером радиационного облучения является ношение голого стержня пенетратора. Стержни пенетратора в 120-мм, 105-мм и 30-мм снарядах экранированы, что предотвращает прямой контакт с фактическим стержнем пенетратора неповрежденных патронов. Но даже держа голый стержень-пенетратор, человек мог удерживать стержень в течение 250 часов, прежде чем достиг предела конечности или кожи в 50 бэр.
Q13:
Как Министерство обороны отслеживает возможное воздействие обедненного урана?
А:
Когда боеприпасы с DU пробивают броню или когда DU горит, образуется пыль из оксида DU. Воздействие DU может происходить при вдыхании или проглатывании пыли DU, загрязнении ран пылью DU или попадании боеприпасов DU или фрагментов брони в тело. Чтобы устранить эти риски, Министерство обороны разработало формальные политики для наблюдения за своими военнослужащими на предмет потенциального воздействия обедненного урана и направляет подвергшихся воздействию военнослужащих к программе последующего медицинского наблюдения. У Министерства обороны также есть программы обучения для персонала, который может подвергаться воздействию металла. Политика по вопросам здравоохранения от 2003 года, Медицинское управление операции «Свобода Ирака от обедненного урана», предлагает каждому военнослужащему возможность подтвердить возможное воздействие обедненного урана. В 2004 году это было дополнено Политикой биомониторинга развертывания Министерства обороны США. Оценка воздействия на персонал, участвовавший в войне в Персидском заливе или операции «Иракская свобода», инициируется на основании участия в событии (например, инциденте с дружественным огнем) или в подразделении, которое подвергает человека риску воздействия обедненного урана, или положительной реакции пациента на Оценка состояния здоровья после развертывания, форма DD 2796.
Потенциально подверженные воздействию военнослужащие заполняют Анкету о воздействии DU, которая анализируется для оценки уровня риска. Те, кто подвергается наибольшему риску, проходят анализ мочи на уран. Персонал с более низким риском также может пройти тестирование, исходя из опасений пациента или поставщика медицинских услуг. Военнослужащим с подтвержденными положительными результатами предлагается направление в программу последующего наблюдения DU VA.
Вас также может заинтересовать…
Все (3)
Политика (3)
Операция IRAQI FREEDOM/Операция NEW DAWN Результаты биоанализа обедненного урана – 16-й полугодовой отчет и политика в отношении представления данных в будущем
Политика
Эта политика изменяет требование о предоставлении данных из программ биомониторинга мочи DU служб.
Идентификационный номер: HA-Policy 12-001
Дата: 23.01.2012
Тип: Меморандумы
Темы:
Обедненный уран
Политика операции «Иракская свобода» Медицинское управление обедненным ураном (DU)
Политика
В этой политике изложены обязанности военных служб по программе DU Medical Management.}

Интересные факты об Уране | Атмосфера, поверхность, спутники Урана | Какого цвета Уран

Содержание

Факты об Уране

Кто открыл Уран?

Насколько массивен Уран?

Размер Урана

Размер Урана по отношению к Земле

Орбита и вращение Урана

Наклон оси вращения

Сколько длится год на Уране?

Сколько длится день на Уране?

Как далеко находится Уран?

Расстояние от Урана до Солнца

Расстояние от Урана до Земли

Сколько времени нужно, чтобы добраться до Урана?

Исследование Урана

Из чего состоит Уран?

Формирование Урана

Структура Урана

Поверхность Урана

Спутники Урана

Сколько спутников у Урана?

Самый большой спутник Урана

Кольца Урана

Сколько колец у Урана?

Из чего состоят кольца Урана?

Предстоящие события

1 августа: соединение Марс-Уран

18 августа: сближение Луны и Урана

Часто задаваемые вопросы

Какого цвета Уран?

Как Уран получил свое название?

Уран — это газовый гигант?

Интересные факты

Уран. Почему нам пора отправляться к этой планете

Необычная планета

Зима длиной в 42 года

Трудная задача

«Растущий энтузиазм»

Через телескоп увидели, почему Нептун более синий, чем Уран

Что еще почитать

В регионах

Самые вкусные оладьи из кабачков по-новому

Полиция задержала 50 девушек в красном на петрозаводской площади Кирова.

Как получить звание ветерана труда

«Надо настраиваться»: стилист в Улан-Удэ предсказала возвращение моды нулевых годов

«Мужчина заплакал и стал целовать мне руки»: врач из Астрахани помогла спасти жизнь пассажиру рейса «Москва – Астрахань», который экстренно сел в Саратове

Жительницы Улан-Удэ становятся проститутками ради уплаты долгов и помощи близким

Юлий Борисович Харитон.

Содержание

Открытый дважды | Публикации | Вокруг Света

Кольца-невидимки

Дальний странник

Его планетарные сезоны

Сквозь метановый иней

Магнитный штопор

История исследования Урана — РИА Новости, 24.01.2021

Краткие сведения об уране

Краткие факты об уране

Открытие урана

Открытие способности урана к делению

Открытие радиоактивности урана

DUF

ДУФ

DUF

Энергия из урана

Выделение урана

Наименование урана

Природное изобилие урана

Атомная энергетика и выбросы углерода

Один фунт урана

Цена урана

Атомные электростанции США

Изобилие урана

Урановый бейсбольный мяч

Точка горения урана

Плотность урана

Урановое стекло

Пропорции изотопов урана

Температура плавления урана

Урановое ядро