Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn về uranium: Tại sao chỉ có 0,7% uranium tự nhiên có thể được sử dụng để tạo ra điện?
Khi nhu cầu toàn cầu về năng lượng sạch tăng lên, uranium một lần nữa thu hút sự quan tâm như một loại nhiên liệu quan trọng để sản xuất điện hạt nhân. Tuy nhiên, khi nhắc đến uranium, có thể nhiều người không hiểu tại sao uranium chiết xuất từ thiên nhiên lại có hàm lượng cao như vậy nhưng chỉ có thể sử dụng được 0,7% để tạo ra điện. Hiểu được thành phần đồng vị của uranium và quá trình làm giàu của nó có thể cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế vận hành của năng lượng hạt nhân.
Thành phần đồng vị của uranium
Uranium tự nhiên chủ yếu bao gồm 3 đồng vị: uranium-238 (238U, chiếm 99,27%), uranium-235 (235U, chỉ chiếm 0,7%) và uranium - 234. Phản ứng phân hạch hiệu quả chỉ có thể được bắt đầu bởi 235U. Thật khó hiểu tại sao trong uranium tự nhiên, 235U lại chiếm tỷ lệ nhỏ như vậy nhưng chúng ta vẫn sử dụng nó cho năng lượng hạt nhân. chìa khóa để tạo ra điện.
Quy trình làm giàu uranium
Để sử dụng uranium để tạo ra điện, trước tiên nó phải được làm giàu. Sau khi uranium được khai thác, nó trải qua quá trình nghiền để tách uranium ra khỏi quặng uranium. Sản phẩm từ quá trình này, được gọi là “bánh vàng”, chứa khoảng 80% uranium, nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với nồng độ cần thiết để phân hạch hiệu quả.
Quá trình làm giàu uranium bao gồm việc chuyển đổi uranium từ trạng thái nồng độ thấp ban đầu sang trạng thái nồng độ cao phù hợp hơn để sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân.
Trong một bước tiếp theo, nếu cần, uranium sẽ được chuyển đổi thành uranium dioxide hoặc uranium hexafluoride, những chất này có thể được làm giàu thêm. Hiện nay có hai phương pháp cô đặc thương mại chính: khuếch tán khí và ly tâm khí, cả hai đều cực kỳ tốn năng lượng.
Thách thức của việc tái chế uranium
Khi việc sử dụng năng lượng hạt nhân ngày càng tăng, một công nghệ khác, uranium tái chế (RepU), cũng đang thu hút được sự chú ý. Quá trình này chiết xuất uranium có thể sử dụng được từ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, mặc dù nó chứa các đồng vị không thuận lợi như uranium-236 và cần có sự quản lý và giám sát bổ sung.
Các loại uranium khác nhau
Uranium có thể được chia thành nhiều loại, tùy thuộc vào mức độ làm giàu của nó, chẳng hạn như uranium có độ giàu thấp (LEU), uranium có độ giàu cao (HEU), v.v. Các ngành công nghiệp khác nhau yêu cầu uranium ở nồng độ khác nhau và gần như tất cả các lò phản ứng hạt nhân thương mại và quân sự đều sử dụng uranium đã được làm giàu.
Trên thực tế, uranium có độ giàu thấp thường chứa từ 3% đến 5%, trong khi uranium có độ giàu cao chứa hơn 20%
235U, là thành phần cốt lõi cho mục đích quân sự.
Phương pháp làm giàu uranium
Quá trình làm giàu uranium rất khó khăn vì các đồng vị có tính chất hóa học gần như giống hệt nhau và không thể tách rời bằng các phương pháp thông thường. Khuếch tán khí và ly tâm khí hiện là công nghệ tập trung chủ đạo, mỗi công nghệ đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Trong số đó, phương pháp ly tâm khí đã dần thay thế phương pháp khuếch tán khí trở thành lựa chọn chủ đạo do hiệu quả cao và tiêu thụ năng lượng thấp, trong khi phương pháp khuếch tán khí được coi là công nghệ lạc hậu. Khi chi phí năng lượng tăng lên, nhu cầu phát triển các công nghệ mới như phương pháp tách bằng laser ngày càng tăng.
Tương lai của uranium
Đối mặt với tương lai, việc sử dụng uranium có thể tiếp tục được cập nhật và thay đổi. Khi nghiên cứu về năng lượng mới và năng lượng hạt nhân ngày càng sâu sắc, công nghệ làm giàu và tái chế uranium cũng sẽ tiếp tục đổi mới. Điều này không chỉ liên quan đến việc cung cấp và an ninh năng lượng hạt nhân mà còn ảnh hưởng đến mô hình năng lượng toàn cầu và sự phát triển bền vững của môi trường.
Mỗi bước làm giàu và sử dụng uranium cần phải được xử lý cẩn thận để đảm bảo rằng nó không gây ra mối đe dọa tiềm tàng cho con người và môi trường.
Trong khi đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển công nghệ bền vững, chúng ta cũng nên không ngừng suy nghĩ: Khi thế giới thúc đẩy chuyển đổi năng lượng ít carbon, liệu uranium có còn là lựa chọn lý tưởng để sản xuất điện hạt nhân hay không?
