농축 우라늄

Enriched uranium

농축우라늄은 동위원소 분리 과정을 통해 우라늄-235(U로 표기)의 비율 성분이 증가한 우라늄의 한 종류입니다.자연적으로 생성되는 우라늄은 우라늄-238(238자연부존율 99.2739–99.2752%의 U), 우라늄-235(235234U, 0.7198–0.7202%), 우라늄-234(U, 0.0050–0.[citation needed]0059%)의 세 가지 주요 동위 원소로 구성되어 있습니다.235U는 열 [1]중성자를 가진 핵분열성인 자연에 존재하는 유일한 핵종입니다.

자연적으로 발견된 우라늄-238(파란색)과 우라늄-235(빨간색)의 비율과 농축된 등급의 비율

농축우라늄은 민수용 핵발전과 군사용 핵무기 모두에 매우 중요한 구성요소입니다.국제원자력기구는 원자력 발전의 안전성을 확보하고 핵무기 확산을 억제하기 위한 노력에서 농축우라늄 공급과 공정을 감시하고 통제하려고 노력하고 있습니다.

세계에는 [2]약 2,000톤의 고농축 우라늄이 있으며, 주로 원자력, 핵무기, 해군 추진, 그리고 연구용 원자로를 위해 더 적은 양으로 생산됩니다.

농축 후 남은 U는 고갈된 우라늄(DU)으로 알려져 있으며, 여전히 매우 밀도가 높지만 천연 우라늄보다 훨씬 덜 방사성입니다.고갈된 우라늄은 방사선 차폐 물질과 갑옷 관통 무기로 사용됩니다.

등급들

지구에서 직접 가져온 우라늄은 대부분의 원자로에 연료로 적합하지 않으며 사용 가능한 상태로 만들기 위해서는 추가적인 공정이 필요합니다(CANDU 설계는 주목할 만한 예외입니다).우라늄은 발견되는 깊이에 따라 지하 또는 개방된 구덩이에서 채굴됩니다.우라늄 광석이 채굴된 후, 광석에서 우라늄을 추출하기 위해서는 밀링 과정을 거쳐야 합니다.

이는 화학적 공정을 결합하여 이루어지는데, 최종 생성물은 농축된 산화우라늄이며, 이는 "옐로케이크"로 알려져 있으며, 원래 광석은 일반적으로 0.1% 미만의 [3]우라늄을 함유하고 있습니다.

제분 공정이 완료된 후, 우라늄은 "농축 우라늄이 필요 없는 원자로 유형의 연료로 사용될 수 있는 이산화 우라늄 또는 대부분 유형의 [4]원자로 유형의 연료를 생산하기 위해 농축될 수 있는 육불화 우라늄으로" 전환 과정을 거쳐야 합니다.자연적으로 발생하는 우라늄은 U와 U의 혼합물로 만들어집니다.U는 핵분열성이므로 중성자로 쉽게 쪼개지고 나머지는 U이지만, 자연적으로는 추출되는 광석의 99% 이상이 U입니다. 대부분의 원자로는 3.5%에서 4.5% 사이의 더 높은 U 농도를 가진 우라늄인 농축 우라늄을 필요로 합니다(몇몇 원자로는 흑연이나 중수 감속재를 사용하여 설계함에도 불구하고).RBMK 및 CANDU로서 천연 우라늄을 연료로 작동할 수 있습니다).상업적 농축 과정에는 기체 확산과 기체 원심 분리라는 두 가지가 있습니다.두 농축 과정 모두 육불화우라늄을 사용하고 농축된 산화우라늄을 생산합니다.

옐로케이크 드럼(우라늄 혼합물 침전물)

재처리 우라늄(RepU)

주요 기사:재처리 우라늄

재처리 우라늄(RepU)은 사용후 연료의 핵 재처리를 수반하는 핵연료 사이클의 산물입니다.경수로(LWR) 사용후 연료에서 회수된 RepU는 일반적으로 천연 우라늄보다 약간 많은 U를 함유하고 있으므로 CANDU 원자로와 같이 통상적으로 천연 우라늄을 연료로 사용하는 원자로에 사용할 수 있습니다.또한 바람직하지 않은 동위원소 우라늄-236을 함유하고 있는데, 이 우라늄-236은 중성자 포획을 거치고 중성자를 낭비하며(그리고 더 높은 U 농축을 요구) 넵투늄-237을 생성하는데, 이것은 깊은 지질학적 저장소 핵폐기물 처리에서 더 이동성 있고 골칫거리인 방사성핵종 중 하나가 될 것입니다.

저농축우라늄

저농축우라늄(LEU)은 U의 농도가 20% 미만이며, 예를 들어 상업용 LWR의 경우, 세계에서 가장 일반적인 발전로인 우라늄은 U의 농도가 3~5%이고, 약간농축우라늄(SEU)은 [5]U의 농도가 2% 미만입니다.

고평가 LEU(HALEU)는 5%에서 20%[6] 사이에서 농축됩니다.연구용 원자로에 사용되는 신선한 LEU는 일반적으로 12%에서 19.75% U 사이에서 농축됩니다. 후자의 농도는 [7]LEU로 변환할 때 HEU 연료를 대체하는 데 사용됩니다.

고농축우라늄(HEU)

고농축 우라늄 금속 지폐

고농축우라늄(HEU)은 U의 농도가 20% 이상입니다. 핵무기 1차 실험에서 핵분열성 우라늄은 보통 무기급으로 알려진 U의 85% 이상을 함유하고 있지만, 이론적으로는 내폭 설계를 위해서는 수백 킬로그램의 물질이 필요하지만 최소 20%면 충분할 수 있습니다.ld는 설계에 실용적이지 않습니다.[8][9] 더 낮은 농축도는 가정적으로 가능하지만, 농축률이 낮아짐에 따라 조절되지 않은 고속 중성자의 임계 질량이 급격히 증가합니다. 예를 들어 5.4% U의 무한 질량이 [8]필요합니다.임계 실험의 경우 우라늄의 97% 이상 농축이 [10]완료되었습니다.

1945년 미국이 히로시마에 투하한 최초의 우라늄 폭탄 리틀 보이는 80% 농축 우라늄 64kg(141파운드)을 사용했습니다.핵무기의 핵분열성 핵을 중성자 반사판(모든 핵폭발물의 표준)으로 감싼다면 임계질량을 크게 줄일 수 있습니다.중심핵은 양호한 중성자 반사체로 둘러싸여 있었기 때문에 폭발 시 거의 2.5개의 임계 질량을 차지했습니다.핵분열 코어를 내폭, 핵융합 부스팅을 통해 압축하는 중성자 반사기와 관성으로 핵분열 코어의 팽창을 늦추는 "탬핑"은 정상 밀도에서 맨구 임계 질량 1개보다 적게 사용하는 핵무기 설계를 가능하게 합니다.너무 많은 U 동위원소의 존재는 무기의 힘을 담당하는 폭주하는 핵 연쇄 반응을 억제합니다.85% 고농축 우라늄의 임계 질량은 약 50kg(110lb)이며, 정상 밀도에서 지름이 약 17cm(6.7인치)인 구입니다.

이후 미국 핵무기는 보통 1차 핵폭발 때 플루토늄-239를 사용하지만, 1차 핵폭발로 압축되는 재킷이나 변조기 2차 핵폭발 때는 핵융합 연료인 중수소리튬과 함께 농축도가 40~80%[11]인 HEU를 사용하는 경우가 많습니다.대형 핵무기의 이차적인 경우, 저농축 우라늄의 높은 임계 질량은 폭발 시 노심에 더 많은 양의 연료를 담을 수 있기 때문에 이점이 될 수 있습니다.U는 핵분열성이 아니라고 하지만 여전히 D-T 핵융합 시 생성되는 것과 같은 빠른 중성자(>2 MeV)에 의해 핵분열성입니다.

HEU는 핵분열성 물질의 약 20% 이상이 필요한 고속 중성자 원자로와 해군 원자로에서도 사용됩니다. 여기에는 U가 최소 50% 이상 함유되어 있지만 일반적으로 90%를 넘지는 않습니다.페르미-1 상용 고속 원자로 프로토타입은 26.5% U의 HEU를 사용했습니다. 상당한 양의 HEU가 의료용 동위원소, 예를 들어 테크네튬-99m [12]발전기용 몰리브덴-99 생산에 사용됩니다.

농축법

동위원소 분리는 같은 원소의 두 동위원소가 화학적 성질이 거의 같기 때문에 어렵고, 작은 질량 차이를 이용해서만 점진적으로 분리할 수 있습니다.(235U는 U보다 1.26%만 가볍습니다.)이 문제는 우라늄이 원자 형태로 분리되는 경우가 거의 없고 235화합물로 분리되기 때문에 더욱 복잡합니다(UF는6 UF보다 06.852% 가볍습니다).동일한 단계의 캐스케이드는 연속적으로 높은 농도의 U를 생성합니다. 각 단계는 약간 더 농축된 생성물을 다음 단계로 전달하고 약간 덜 농축된 잔여물을 이전 단계로 반환합니다.

현재 농축을 위해 국제적으로 사용되는 일반적인 상업적 방법은 가스 확산(제1 세대로 지칭됨)과 가스 원심분리기(제2 세대)의 두 가지이며, 가스 확산에 비해 2% 내지 2.[13]5%의 에너지만을 소비합니다(적어도 "20배 이상"[14] 더 효율적임).핵 공명을 이용하는 몇몇 작업이 진행되고 있지만, 핵 공명 과정이 생산으로 확장되었다는 확실한 증거는 없습니다.

확산기법

기체확산

주 기사 : 기체확산
기체 확산은 반투과막을 사용하여 농축 우라늄을 분리합니다.

기체확산은 기체 상태의 육불화우라늄(hex)을 반투과막을 통해 강제로 통과시켜 농축우라늄을 생산하는 기술입니다.이것은 U와 U를 포함하는 분자 사이에 약간의 분리를 발생시킵니다. 냉전 기간 동안 기체 확산은 우라늄 농축 기술로서 주요한 역할을 했고 2008년 현재 농축 우라늄 생산의 [15]약 33%를 차지하고 있습니다.그러나 2011년에는 확산 발전소가 [16]수명을 다함에 따라 차세대 기술로 꾸준히 대체되고 있는 구식 기술로 여겨졌습니다.2013년 미국의 파두카 공장이 가동을 중단하면서 [17]세계에서 마지막으로 상용화된 U 가스 확산 공장이었습니다.

열확산

열 확산은 동위원소 분리를 달성하기 위해 얇은 액체나 기체에 열을 전달하는 것을 사용합니다.이 과정은 가벼운 U 가스 분자가 뜨거운 표면을 향해 확산되고, 무거운 U 가스 분자가 차가운 표면을 향해 확산된다는 사실을 이용합니다.테네시주 오크리지에 있는 S-50 공장은 제2차 세계 대전 중 전자기 동위원소 분리(EMIS) 공정을 위한 공급 물질을 준비하는 데 사용되었습니다.그것은 기체 확산을 위해 버려졌습니다.

원심분리기법

가스원심분리기

본문 : 가스원심분리기
미국 농축공장 가스원심분리기 연쇄반응

가스 원심분리기 공정은 다수의 회전 실린더를 직렬 및 병렬로 사용합니다.각각의 실린더의 회전은 강한 구심력을 만들어 U를 포함한 무거운 기체 분자들이 실린더의 바깥쪽으로 접선적으로 이동하고 U가 풍부한 가벼운 기체 분자들이 중심에 더 가깝게 모이게 합니다.동일한 분리를 달성하는 데 필요한 에너지는 기존 가스 확산 프로세스보다 훨씬 적으며, 이 프로세스는 대부분 대체되었으며 현재의 선택 방법은 2세대라고 불립니다.가스 확산량이 1.[15]005인 것에 비해 1.3의 단당 분리 계수를 가지며, 이는 에너지 요구량의 약 50분의 1에 해당합니다.가스 원심분리기 기술은 전 세계 농축 우라늄의 거의 100%를 생산합니다.분리 작업 단위당 비용은 SWU(Separative Work Unit)당 약 100달러로 표준 가스 확산 [18]기술보다 약 40% 저렴합니다.

지페 원심분리기

주요 기사 : Zippe형 원심분리기
짙은 청색으로 표시된 U-238과 옅은 청색으로 표시된 U-235를 갖는 Zippe형 가스 원심분리기의 원리도

Zippe 타입 원심분리기는 표준 가스 원심분리기를 개선한 것으로, 주된 차이점은 열을 사용한다는 것입니다.회전하는 실린더의 바닥은 가열되어 U를 실린더 위로 이동시키는 대류 전류를 생성하고 스쿱에 의해 수집될 수 있습니다.이 개선된 원심분리기 설계는 우렌코가 핵 연료를 생산하기 위해 상업적으로 사용하고 파키스탄이 핵무기 프로그램에 사용했습니다.

레이저 기법

레이저 공정은 낮은 에너지 투입량, 낮은 자본 비용 및 낮은 꼬리 분석을 보장하므로 상당한 경제적 이점을 얻을 수 있습니다.몇몇 레이저 공정이 조사되었거나 개발 중에 있습니다.레이저 여기에 의한 동위원소의 분리(SILEX)는 잘 개발되어 있으며 2012년 현재 상업운전 허가를 받았습니다.레이저 여기에 의한 동위원소의 분리는 매우 효과적이고 저렴한 우라늄 분리 방법이며, 이전의 분리 기술보다 훨씬 적은 에너지와 공간을 필요로 하는 작은 설비에서 수행될 수 있습니다.레이저 농축 기술을 이용한 우라늄 농축 비용은 SWU당[18] 약 30달러로 현재 농축 기준인 가스원심분리기 가격의 3분의 1도 안 됩니다.레이저 여기에 의한 동위원소의 분리는 [19]인공위성에 의해 거의 감지할 수 없는 시설에서 이루어질 수 있습니다.지난 20년 동안 20개 이상의 국가들이 레이저 분리 작업을 해왔는데, 이들 국가들 중 가장 주목할 만한 것은 이란과 북한이었지만, 지금까지 모든 국가들은 매우 제한적인 성공을 거두었습니다.

원자 증기 레이저 동위원소 분리(AVLIS)

원자 증기 레이저 동위원소 분리는 초미세 전이의 선택적 이온화를 이용하여 우라늄 동위원소를 분리하기 위해 특수 조정된[20] 레이저를 사용합니다.이 기술은 U개의 원자를 이온화하는 주파수에 맞추어 조정된 레이저를 사용합니다.양전하로 대전된 U 이온은 음전하로 대전된 플레이트에 끌려서 수집됩니다.

분자 레이저 동위원소 분리(MLIS)

분자 레이저 동위원소 분리는 UF를 향해6 적외선 레이저를 사용하여 U 원자를 포함하는 분자를 흥분시킵니다.두 번째 레이저는 불소 원자를 자유롭게 하여 오불화우라늄을 남기고 가스 밖으로 침전시킵니다.

레이저 여기에 의한 동위원소 분리(SILEX)

레이저 여기에 의한 동위원소의 분리는 UF를 사용하는6 호주의 개발입니다.2006년 GE Hitachi Nuclear Energy(GEH)는 Silex Systems와 상용화 계약을 체결하였으며, 미국의 농축회사 USEC가 이 기술을 인수하여 상용화 권리를 포기하는 등 오랜 개발 과정을 거쳐 2006년에 따라 GE Hitachi Nuclear Energy(GEH)는 [21]Silex Systems와 상용화 계약을 체결하였습니다.GEH는 이후 실증 테스트 루프를 구축하고 초기 상업 [22]시설 구축 계획을 발표했습니다.이 과정의 세부 사항은 미국, 호주 및 상업 기관 간의 정부 간 합의에 따라 분류되고 제한됩니다.SILEX는 기존의 생산 기법보다 더 효율적인 규모의 수주가 될 것으로 예상되었지만, 역시 정확한 수치는 [15]분류됩니다.2011년 8월 GEH의 자회사인 글로벌 레이저 농축(Global Laser Enrichment)은 미국 원자력규제위원회(NRC)에 상업용 [23]발전소 건설 허가를 신청했습니다.2012년 9월, NRC는 GEH가 상업용 SILEX 농축 공장을 건설하고 운영하기 위한 면허를 발급했지만, 회사는 프로젝트가 건설을 시작할 만큼 수익성이 있는지 여부를 결정하지 못했고, 기술이 핵 확산에 [24]기여할 수 있다는 우려에도 불구하고 아직 결정하지 못했습니다.핵확산에 대한 두려움은 부분적으로 전형적인 분리 기술의 공간의 25% 미만을 요구하는 레이저 분리 기술과 12개의 전형적인 주택에 전력을 공급할 에너지의 양만 요구하기 때문에 발생했습니다.레이저 여기 방식으로 작동하는 레이저 분리 공장을 기존 감시 [19]기술의 검출 한계치보다 훨씬 아래에 두는 것입니다.이러한 우려 때문에 미국 물리학회는 NRC에 탄원서를 제출하여 레이저 여기 발전소가 건설되기 전에 확산 위험에 대한 공식적인 검토를 받을 것을 요청했습니다.APS는 이 기술을 "게임 체인저([18]game changer)"라고 부르기까지 했는데, 그 이유는 이 기술이 어떤 유형의 탐지에서도 숨겨질 수 있기 때문입니다.

기타기법

공기역학적 과정

공기역학적 노즐의 개략도.수천 개의 작은 포일들이 농축 단위로 결합될 것입니다.
X-ray 기반 LIGA 제조 공정은 원래 독일의 Forschungszentrum Karlsruhe에서 동위원소 [25]농축을 위한 노즐을 생산하기 위해 개발되었습니다.

공기역학적 농축 공정에는 E. W. Becker에 의해 개발된 Becker 제트 노즐 기술이 있으며 LIGA 공정과 와류관 분리 공정을 사용하는 관련 업체들이 있습니다.이러한 공기역학적 분리 과정은 기체 원심분리기와 마찬가지로 압력 구배에 의한 확산에 의존합니다.일반적으로 에너지 소비를 최소화하기 위해 개별 분리 요소를 계단식으로 구성하는 복잡한 시스템이 필요하다는 단점이 있습니다.사실상 공기역학적 공정은 비회전 원심분리기로 간주될 수 있습니다.원심력의 강화는 순수한 육불화우라늄을 사용하여 얻을 수 있는 것보다 훨씬 높은 유속을 달성하는 운반 기체로서 수소 또는 헬륨과 UF를 희석함으로써6 달성됩니다.남아프리카 우라늄 농축 공사(UCOR)는 특정 소용돌이 튜브 분리기 설계를 사용하여 고생산율 저농축을 위한 연속적인 헬리콘 소용돌이 분리 캐스케이드와 실질적으로 다른 반배치 펠사콘 저생산율 고농축 캐스케이드를 개발하여 배치하였습니다.그리고 둘 다 산업 [26]공장에서 구현되었습니다.분리 노즐 공정을 사용한 Industrias Nucleares do Brazil이 이끄는 컨소시엄인 Nucleus가 브라질에 실증 공장을 지었습니다.그러나 모든 방법은 높은 에너지 소비와 폐열 제거를 위한 상당한 요건을 갖추고 있으며, 현재도 사용되고 있는 방법은 없습니다.

전자기 동위원소 분리

주요 기사 : 칼루트론
칼루트론에서의 우라늄 동위원소 분리에 대한 도식도는 강력한 자기장이 우라늄 이온의 흐름을 표적으로 유도하는 방법을 보여주고 있으며, 이로 인해 흐름의 안쪽 가장자리에 우라늄-235(여기서는 짙은 파란색으로 표시됨)의 농도가 더 높아지게 됩니다.

전자기 동위원소 분리 공정(EMIS)에서, 금속 우라늄은 먼저 기화된 후 양전하의 이온으로 이온화됩니다.그러면 양이온은 가속되고 이후 자기장에 의해 각각의 수집 대상으로 편향됩니다.1945년 히로시마에 투하된 리틀 보이 핵폭탄에 사용된 U의 일부를 제공한 캘러트론이라는 이름의 생산규모 질량분석기가 제2차 세계대전 중에 개발되었습니다.'Calutron'이라는 용어는 강력한 전자석 주위에 큰 타원형으로 배열된 다단계 장치에 적절히 적용됩니다.전자기 동위원소 분리는 더 효과적인 방법을 선호하여 대부분 포기되었습니다.

화학적 방법

한 가지 화학적 공정은 공장 단계를 시범적으로 수행하는 것으로 입증되었지만 생산에는 사용되지 않았습니다.프랑스 CHEMEX 공정은 혼합수상과 유기상을 사용하여 산화/환원에서 두 동위원소의 원자가 변화 경향에 매우 작은 차이를 이용하였습니다.일본 아사히 화학 회사에서 유사한 화학 물질을 적용하되 독자적인 수지 이온 교환 컬럼에 분리 효과를 주는 이온 교환 공정을 개발했습니다.

플라즈마 분리

플라즈마 분리 공정(PSP)은 초전도 자석과 플라즈마 물리학을 이용하는 기술입니다.이 과정에서 이온이 혼합된 플라즈마에서 U 동위원소를 선택적으로 활성화시키기 위해 이온 사이클로트론 공명 원리를 사용합니다.프랑스는 RCI라고 부르는 PSP의 자체 버전을 개발했습니다.RCI에 대한 자금 지원은 1986년에 대폭 줄었고, RCI는 여전히 안정적인 동위원소 분리를 위해 사용되고 있지만, 프로그램은 1990년경에 중단되었습니다.

분리작업단위

자세한 정보:분리작업단위

"분리 작업"(농축 공정에 의해 수행되는 분리량)은 공급 원료의 농도, 농축 산출물 및 고갈된 미질의 함수이며, 총 투입량(에너지/기계 작동 시간) 및 처리된 질량에 비례하도록 계산된 단위로 표시됩니다.분리 작업은 에너지가 아닙니다.동일한 양의 분리 작업은 분리 기술의 효율성에 따라 다른 양의 에너지가 필요합니다.분리 작업은 분리 작업 단위 SWU, kg SW 또는 kg UTA(독일 Urantrennarbit – 문자 그대로 우라늄 분리 작업)로 측정됩니다.

  • 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA
  • 1kSWU = 1tSW = 1tUTA
  • 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA

비용문제

농축 시설에서 제공하는 별도의 작업 단위 외에 고려해야 할 다른 중요한 매개 변수는 원하는 농축 우라늄 질량을 산출하는 데 필요한 천연 우라늄(NU)의 질량입니다.SWU의 수와 마찬가지로 필요한 공급 물질의 양도 원하는 농축 수준과 고갈된 우라늄에 도달하는 U의 양에 따라 달라집니다.그러나, 고갈된 스트림에서 U의 수준이 감소함에 따라 증가하는 농축 동안 필요한 SWU의 수와 달리, 필요한 NU의 양은 DU로 끝나는 U의 수준이 감소함에 따라 감소할 것입니다.

예를 들어, 경수로에서 사용하기 위한 LEU의 농축에서는 일반적으로 농축 스트림이 3.6% U를 포함하는 반면(NU의 0.7%와 비교), 고갈 스트림은 0.2% ~ 0.3% U를 포함합니다. 이 LEU 1kg을 생산하기 위해서는 DU 스트림이 0인 경우 약 8kg의 NU와 4.5 SWU가 필요합니다.0.3% U. 반면에, 고갈된 스트림이 0.2% U만을 가지고 있다면, 그것은 단지 6.7 kg의 NU를 필요로 하지만, 거의 5.7 SWU의 농축을 필요로 할 것입니다.농축 동안 필요한 NU의 양과 필요한 SWU의 수가 반대 방향으로 변화하기 때문에, NU가 저렴하고 농축 서비스가 더 비싸다면, 운영자들은 일반적으로 더 많은 U가 DU 스트림에 남게 하는 것을 선택할 것이고, 반면에 NU가 더 비싸고 농축 서비스가 더 적으면,그러면 그들은 그 반대를 선택할 것입니다.

우라늄(헥사플루오라이드, 줄여서 헥사플루오라이드)을 금속으로 변환할 때 제조 [27][28]시 0.3%가 손실됩니다.

다운블렌딩

농축의 반대는 다운블렌딩(downblending)입니다. 잉여 HEU는 LEU에 다운블렌딩(downblending)되어 상업용 핵연료에 사용하기에 적합합니다.

HEU 공급 원료에는 원치 않는 우라늄 동위원소가 포함될 수 있습니다.234U는 천연 우라늄에 포함된 작은 동위 원소입니다. (주로 U의 알파 붕괴의 산물입니다.) U의 반감기가 U의 반감기보다 훨씬 크기 때문에 일정한 정상 상태 평형 상태에서 동일한 비율로 생성 및 파괴되어 충분한 U 함량을 가진 표본은 충분히 긴 시간 동안 U 대 U의 안정한 비율로 유지됩니다.농축 공정에서, 그것의 농도는 증가하지만 1%보다 훨씬 낮은 상태로 유지됩니다.고농도의 U는 원자로 내의 방사선 조사의 부산물이며, 원자로의 제조 이력에 따라 HEU에 포함될 수 있습니다.U는 주로 U가 중성자를 흡수하고 핵분열을 하지 않을 때 236
생성됩니다.따라서 U 연료를 사용하는 열 중성자 원자로에서는 U의 생산을 피할 수 없습니다.핵무기 재료 생산용 원자로에서 재처리된 HEU(U assay 약 50%)는 U 농도를 25%까지 함유할 수 있으며, 혼합 LEU 제품에서 약 1.5%의 농도를 얻을 수 있습니다.U는 중성자 독이므로, U의 존재를 보상하기 위해서는 LEU 생성물의 실제 U 농도를 증가시켜야 합니다. U는 중성자도 흡수하지만, 중성자 흡수와 동시에 핵분열성 U로 236바뀌는 비옥한 물질입니다.U가 중성자를 흡수하면 수명이 짧은 U 베타는 Np로 붕괴되는데, Np는 열 중성자 원자로에서는 사용할 수 없지만 사용후 연료에서 화학적으로 분리되어 폐기물로 처리되거나 특수 원자로에서 Pu(핵 배터리에 사용하기 위해)로 변환될 수 있습니다.

혼합 원료는 NU 또는 DU일 수 있지만, 공급 원료 품질에 따라 일반적으로 1.5wt% U의 SEU가 혼합 원료로 사용되어 HEU 공급 원료에 포함될 수 있는 원치 않는 부산물을 희석시킬 수 있습니다.NU 또는 DU를 사용할 경우 LEU 제품에서 이러한 동위원소의 농도가 핵연료에 대한 ASTM 규격을 초과할 수 있습니다.따라서, HEU 다운블렌딩은 일반적으로 기존의 대량의 고갈된 우라늄 비축에 의해 야기되는 폐기물 관리 문제에 기여할 수 없습니다.현재 전 세계 고갈된 우라늄 재고의 95%가 안전한 [citation needed]저장고에 남아 있습니다.

메가톤스-메가와트 프로그램이라 불리는 주요 다운블렌딩 프로젝트는 구소련 무기급 HEU를 미국 상업용 원자로의 연료로 전환하는 프로젝트입니다.1995년부터 2005년 중반까지 250톤의 고농축 우라늄(10,000개의 탄두를 채울 수 있는 양)이 저농축 우라늄으로 재활용되었습니다.2013년까지 500톤을 재활용하는 것이 목표입니다.러시아 핵탄두 폐기 프로그램은 2008년까지 [15]전 세계 농축우라늄 요구량의 약 13%를 차지했습니다.

미국농축공사는 1996년 미국 정부가 잉여 군수물자로 신고한 174.3톤의 고농축우라늄(HEU) 중 일부를 처리하는 데 관여해 왔습니다.주로 해체된 미국 핵탄두에서 채취한 이 HEU 물질은 미국 HEU 다운블렌딩 프로그램을 통해 원자력 발전소에서 전기를 생산하는 데 사용되는 저농축 우라늄(LEU)[29][30] 연료로 재활용되었습니다.

글로벌 농축시설

농축시설을 운영하는 국가는 다음과 같습니다.아르헨티나, 브라질, 중국, 프랑스, 독일, 인도, 이란, 일본, 네덜란드, 북한, 파키스탄, 러시아, 영국, 미국.[31][32]프랑스 유로디프 농축공장은 벨기에, 이란, 이탈리아, 스페인이 투자 지분을 보유하고 있으며, 이란은 농축우라늄 생산량의 10%를 보유하고 있습니다.과거에 농축 프로그램을 실시했던 나라들 중에는 리비아와 남아프리카 공화국이 포함되어 있습니다. 비록 리비아의 [33]시설은 가동되지 않았습니다.호주의 Silex Systems는 SILEX(레이저 여기에 의한 동위원소의 분리)로 알려진 레이저 농축 공정을 개발하였으며, 이 공정은 General [34]Electric사의 미국 상업 벤처에 대한 재정 투자를 통해 추진하고자 합니다. SILEX는 공장 건설 허가를 받았으나 아직 개발 초기 단계에 있습니다.레이저 농축이 아직 경제적으로 실행 가능한 것으로 입증되지 않았기 때문에 핵 확산 [35]우려에 대해 SILEX에 부여된 면허를 재검토하라는 청원이 제기되고 있습니다.이스라엘이 디모나 [36]인근 네게브 핵연구센터 부지에 우라늄 농축 프로그램을 수용하고 있다는 주장도 제기됐습니다.

코드명

맨해튼 계획 기간 동안 무기급 고농축 우라늄은 우라늄이 [37]농축된 공장의 위치를 따서 오크리지 합금의 단축형인 암호명 또는 합금이 부여되었습니다.농축 우라늄을 가리키는 용어 또는 합금이라는 용어는 여전히 때때로 사용됩니다.

참고 항목

참고문헌

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외부 링크

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