คุณสมบัติทางเคมีของยูเรเนียม

กลุ่ม แอคติไนด์ ระดับการหลอมเหลว 1135 ° C, 2075 ° F, 1408 K
เวที = เวที 7 จุดเดือด 4131 ° C, 7468 ° F, 4404 K
ปิดกั้น ความหนาแน่น (g ซม.  –  3  ) 19.1
เลขอะตอม 92 มวลอะตอมสัมพัทธ์ 238.029
รัฐที่ 20 °C ของแข็ง ไอโซโทปที่สำคัญ 234  U,   235  U,   238  U
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน [Rn] 5f  3  6d  1  7s  2 CAS . หมายเลข 7440-61-1
ไอดีเคมสไปเดอร์ 22425 ChemSpider เป็นฐานข้อมูลโครงสร้างทางเคมีฟรี

ยูเรเนียมคืออะไร?

  • ยูเรเนียมเป็นธาตุกัมมันตรังสีอ่อนที่มีเลขอะตอม 92 และสัญลักษณ์ U ในตารางธาตุ
  • ยูเรเนียมเป็นหนึ่งในโลหะหนักที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานเข้มข้นได้ ธาตุนี้มีอยู่ในหินจำนวนมากที่ความเข้มข้นระหว่าง 2 ถึง 4 ppm (ส่วนในล้านส่วน) และพบได้ทั่วไปในเปลือกโลกเช่นทังสเตนและดีบุก ยังมีอยู่ในน้ำทะเลและสามารถหาได้จากมหาสมุทร

คุณสมบัติทางกายภาพของยูเรเนียม

  • ยูเรเนียมก่อตัวเมื่อกว่า 6.6 พันล้านปีก่อน แม้ว่าจะเป็นเรื่องผิดปกติในระบบสุริยะ แต่การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีอย่างช้าๆ ทำให้เกิดความร้อนหลักในโลก ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของทวีปและการพาความร้อน
  • ความหนาแน่นสูงของยูเรเนียมหมายความว่ามันยังมีการใช้งานในการควบคุมน้ำหนักพื้นผิวของเครื่องบินและการป้องกันรังสี
  • มันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่หนักที่สุดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมด เมื่อจัดเรียงตามมวลที่เพิ่มขึ้นของนิวเคลียสของพวกมันตามมาตราส่วน องค์ประกอบนี้มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ 18.7 เท่า
  • ยูเรเนียมมีอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยที่เรียกว่า ‘ไอโซโทป’ ไอโซโทปเหล่านี้มีจำนวนอนุภาคที่ไม่มีประจุในนิวเคลียสแตกต่างกัน
  • ยูเรเนียมธรรมชาติพบเป็นส่วนผสมของไอโซโทปสองชนิด U-238 คิดเป็น 99.3% และ U-235 ประมาณ 0.7%
  • ยูเรเนียมบริสุทธิ์มีสีเงินและออกซิไดซ์ได้ง่ายในอากาศ
  • นอกจากนี้ยังใช้สำหรับกระจกสีซึ่งปล่อยแสงสีเหลืองสีเขียวในแสงสีดำซึ่งไม่มีกัมมันตภาพรังสีเนื่องจากตัวแก้วมีกัมมันตภาพรังสีค่อนข้างมาก การเรืองแสงเกิดจากการที่แสงยูวีไปกระตุ้นสารประกอบยูเรนิลในแก้วและทำให้ปล่อยโฟตอนออกมาในขณะที่ตกตะกอน

การใช้และผลกระทบของยูเรเนียม

  • ไอโซโทป U-235 มีความจำเป็นเพราะสามารถแยกออกได้ง่ายและให้พลังงานจำนวนมากภายใต้เงื่อนไขบางประการ ดังนั้นจึงเรียกว่า ‘ฟิชชัน’ และใช้นิพจน์ ‘นิวเคลียร์ฟิชชัน’
  • การแยกตัวของยูเรเนียมถูกสร้างขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพโดยวิศวกรนิวเคลียร์ เพื่อเพิ่มสัดส่วนของ U-235 วิศวกรได้ทำให้องค์ประกอบเป็นแก๊สเพื่อแยกแยะไอโซโทป จากการศึกษาพบว่า ยูเรเนียมส่วนใหญ่ที่เสริมสมรรถนะในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ประกอบด้วยยูเรเนียม 3-5%

อะตอมยูเรเนียม

ในระดับมวลจากน้อยไปมากของนิวเคลียส ยูเรเนียมเป็นองค์ประกอบที่หนักที่สุดชนิดหนึ่งที่พบในธรรมชาติ (ไฮโดรเจนมีน้ำหนักเบาที่สุด) ยูเรเนียมมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ 18.7 เท่า

เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่นๆ ยูเรเนียมเกิดขึ้นในรูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยที่เรียกว่า ‘ไอโซโทป’ ไอโซโทปเหล่านี้แตกต่างกันในจำนวนของอนุภาคที่ไม่มีประจุ (นิวตรอน) ในนิวเคลียส ยูเรเนียมธรรมชาติที่พบในเปลือกโลกเป็นส่วนผสมของไอโซโทปสองส่วนใหญ่: ยูเรเนียม-238 (U-238) ซึ่งคิดเป็น 99.3% และยูเรเนียม-235 (U-235) ประมาณ 0.7%

ไอโซโทป U-235 มีความสำคัญเนื่องจากภายใต้เงื่อนไขบางประการ ไอโซโทปสามารถแยกออกจากกันได้ง่าย และผลิตพลังงานได้มาก ดังนั้นจึงเรียกว่า ‘ฟิชชัน’ และเราใช้นิพจน์ ‘นิวเคลียร์ฟิชชัน’

ในขณะเดียวกัน เช่นเดียวกับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี พวกมันสลายตัว U-238 สลายตัวช้ามาก ครึ่งชีวิตของมันเท่ากับอายุของโลก (4500 ล้านปี) ซึ่งหมายความว่าแทบไม่มีกัมมันตภาพรังสี น้อยกว่าไอโซโทปอื่นๆ ที่พบในหินและทราย อย่างไรก็ตาม มันผลิต 0.1 วัตต์/ตันเป็นความร้อนจากการสลายตัว และนี่ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้แกนโลกอุ่นขึ้น U-235 สลายตัวเร็วขึ้นเล็กน้อย

พลังงานจากอะตอมยูเรเนียม

นิวเคลียสของอะตอม U-235 ประกอบด้วยโปรตอน 92 ตัวและนิวตรอน 143 ตัว (92 + 143 = 235) เมื่อนิวเคลียสของอะตอม U-235 จับนิวตรอนเคลื่อนที่ มันจะแยกออกเป็นสองส่วน (ฟิชชัน) และปล่อยพลังงานบางส่วนออกมาเป็นความร้อน โดยมีนิวตรอนเพิ่มเติมอีกสองหรือสามตัวออกมา หากมีนิวตรอนที่ถูกขับออกมามากพอที่จะทำให้นิวเคลียสของอะตอม U-235 อื่นๆ แตกตัว ปล่อยนิวตรอนมากขึ้น ก็จะทำให้เกิด ‘ปฏิกิริยาลูกโซ่’ ฟิชชันได้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า หลายล้านครั้ง ความร้อนจำนวนมากจะถูกสร้างขึ้นจากยูเรเนียมในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย

เป็นกระบวนการของ ‘การเผาไหม้’ ยูเรเนียม ซึ่งเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ความร้อนใช้สร้างไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า

ภายในเครื่องปฏิกรณ์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีกำลังการผลิตใกล้เคียงกันมีความคล้ายคลึงกันมาก ทั้งสองต้องการความร้อนในการผลิตไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การแยกตัวของอะตอมยูเรเนียมเข้ามาแทนที่ถ่านหินหรือก๊าซที่เผาไหม้ ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เชื้อเพลิงยูเรเนียมถูกประกอบเข้าด้วยกันในลักษณะที่สามารถควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันได้ ความร้อนที่เกิดจากการแยกอะตอม U-235 จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างไอน้ำที่เปลี่ยนกังหันเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตกระแสไฟฟ้า

ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกควบคุมโดยแท่งดูดซับนิวตรอน และสามารถแทรกหรือถอนออกเพื่อตั้งเครื่องปฏิกรณ์ไว้ที่ระดับพลังงานที่ต้องการได้

องค์ประกอบของเชื้อเพลิงล้อมรอบด้วยสารที่เรียกว่าโมเดอเรเตอร์เพื่อชะลอความเร็วของนิวตรอนที่ปล่อยออกมา และทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ดำเนินต่อไป น้ำ กราไฟต์ และน้ำหนักที่ใช้เป็นสารควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์ประเภทต่างๆ

เนื่องจากประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ (  เช่น  ความเข้มข้นของ U-235 ดูด้านล่าง) หากมีปัญหาร้ายแรงที่เครื่องปฏิกรณ์ไม่ได้รับการซ่อมแซม เชื้อเพลิงอาจร้อนจัดและละลายได้ แต่ไม่สามารถระเบิดได้เหมือนระเบิด

เครื่องปฏิกรณ์ทั่วไปขนาด 1,000 เมกะวัตต์ (MWe) สามารถจ่ายไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับเมืองสมัยใหม่ที่มีประชากรมากถึงหนึ่งล้านคน
แผนภาพของเครื่องปฏิกรณ์แรงดันน้ำ (PWR) แสดงส่วนประกอบหลัก

ยูเรเนียมและพลูโทเนียม

ในขณะที่นิวเคลียสของ U-235 เป็น ‘ฟิสไซล์’ นิวเคลียสของ U-238 นั้นเรียกว่า ‘อุดมสมบูรณ์’ ซึ่งหมายความว่ามันสามารถจับนิวตรอนตัวหนึ่งที่บินอยู่ในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์และกลายเป็น (ทางอ้อม) พลูโทเนียม -239 ซึ่งเป็นฟิชไซล์ Pu-239 นั้นคล้ายกันมากกับ U-235 ตรงที่มันจะแตกสลายเมื่อโดนนิวตรอนและให้พลังงานในปริมาณที่ใกล้เคียงกัน

เนื่องจาก U-238 มีอยู่มากมายในแกนเครื่องปฏิกรณ์ (เชื้อเพลิงส่วนใหญ่) ปฏิกิริยาเหล่านี้จึงเกิดขึ้นบ่อยครั้ง และในความเป็นจริง ประมาณหนึ่งในสามของพลังงานเชื้อเพลิงมาจาก ‘การเผาไหม้’ Pu- 239

แต่บางครั้งอะตอมของ Pu-239 ก็จับนิวตรอนโดยไม่แตกแยก และกลายเป็น Pu-240 เนื่องจาก Pu-239 ค่อยๆ ‘เผาผลาญ’ หรือกลายเป็น Pu-240 ยิ่งเชื้อเพลิงอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์นานเท่าใด Pu-240 ก็จะยิ่งอยู่ในนั้นมากขึ้นเท่านั้น (  ความหมายคือเมื่อทิ้งเชื้อเพลิงใช้แล้วหลังจากผ่านไปประมาณ 3 ปี พลูโทเนียมในเชื้อเพลิงไม่เหมาะสำหรับทำอาวุธแต่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นเชื้อเพลิงได้  )

จากแร่ยูเรเนียมสู่เชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์

แร่ยูเรเนียมสามารถขุดได้ใต้ดินหรือในหลุมเปิด ขึ้นอยู่กับความลึก หลังจากการขุด แร่จะถูกบดและบดให้ละเอียด จากนั้นจึงบำบัดด้วยกรดเพื่อละลายยูเรเนียมซึ่งนำกลับมาใช้ใหม่จากสารละลาย

ยูเรเนียมยังสามารถขุดได้ด้วยการชะชะล้างในแหล่งกำเนิด (ISL) ซึ่งจะถูกละลายจากแร่ที่มีรูพรุนใต้ดินในแหล่งกำเนิดและสูบขึ้นสู่ผิวน้ำ

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการขุดและการกัด หรือของ ISL คือ ยูเรเนียมออกไซด์เข้มข้น (U  3  O  8  ) ซึ่งเป็นรูปแบบการขายยูเรเนียม

ก่อนที่จะใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า จะต้องผ่านกระบวนการต่างๆ เพื่อสร้างเชื้อเพลิงที่ใช้งานได้

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่ของโลก ขั้นตอนต่อไปในการผลิตเชื้อเพลิงคือการแปลงยูเรเนียมออกไซด์เป็นก๊าซ ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ (UF  6  ) เพื่อให้สามารถเสริมสมรรถนะได้ การเสริมคุณค่าจะเพิ่มสัดส่วนของไอโซโทปยูเรเนียม-235 จากระดับธรรมชาติ 0.7% เป็น 4-5% สิ่งนี้ให้ประสิทธิภาพทางเทคนิคที่มากขึ้นในการออกแบบและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ และอนุญาตให้ใช้น้ำธรรมดาเป็นตัวหน่วง

หลังจากการเสริมสมรรถนะ ก๊าซ UF  6  จะถูกแปลงเป็นยูเรเนียมไดออกไซด์ (UO  2  ) ซึ่งทำเป็นเม็ดเชื้อเพลิง เม็ดพลาสติกจะถูกวางไว้ในท่อโลหะบาง ๆ ที่เรียกว่าแท่งเชื้อเพลิง ซึ่งประกอบเป็นมัดเพื่อให้กลายเป็นองค์ประกอบเชื้อเพลิงหรือส่วนประกอบสำหรับแกนเครื่องปฏิกรณ์ ในเครื่องปฏิกรณ์ความจุขนาดใหญ่ทั่วไป อาจมีแท่งเชื้อเพลิง 51,000 แท่งที่มีมากกว่า 18 ล้านเม็ด

คนงานถือเม็ดเชื้อเพลิงที่ทำขึ้นใหม่ (KazAtomProm)

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง (และดังนั้นจึงต้องใช้กราไฟต์หรือน้ำหนักเป็นตัวหน่วง) U3O8 เข้มข้นจะต้องทำให้บริสุทธิ์และแปลงเป็นยูเรเนียมไดออกไซด์โดยตรง

เมื่อเชื้อเพลิงยูเรเนียมอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์เป็นเวลาประมาณสามปีแล้ว เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจะถูกลบออก จัดเก็บ จากนั้นนำไปรีไซเคิลหรือทิ้งใต้ดิน

ใครใช้พลังงานนิวเคลียร์?

ไฟฟ้าประมาณ 10% ของโลกผลิตขึ้นจากยูเรเนียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งมีจำนวนมากกว่า 2,500 TWh ต่อปี มากเท่ากับจากแหล่งพลังงานทั้งหมดทั่วโลกในปี 1960

มันมาจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มากกว่า 440 เครื่องที่มีกำลังการผลิตรวมประมาณ 390,000 เมกะวัตต์ (MWE) ที่ดำเนินงานใน 30 ประเทศ เครื่องปฏิกรณ์อีกประมาณ 50 เครื่องอยู่ระหว่างการก่อสร้างและอีกกว่า 100 เครื่องกำลังวางแผน

เบลเยียม บัลแกเรีย สาธารณรัฐเช็ก ฟินแลนด์ ฝรั่งเศส ฮังการี สโลวาเกีย สโลวีเนีย สวีเดน สวิตเซอร์แลนด์ และยูเครน ล้วนได้รับกระแสไฟฟ้า 30% หรือมากกว่าจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สหรัฐอเมริกามีเครื่องปฏิกรณ์ปฏิบัติการเพียงไม่ถึง 100 เครื่อง โดยให้ไฟฟ้า 20% ฝรั่งเศสใช้ไฟฟ้ามากกว่า 70% จากยูเรเนียม

กว่า 60 ปีที่โลกได้รับประโยชน์จากไฟฟ้าสะอาดจากพลังงานนิวเคลียร์ มีประสบการณ์ในการดำเนินงานเครื่องปฏิกรณ์มากกว่า 17,000 ปี

ยูเรเนียมมีและขุดได้ที่ไหน?

ยูเรเนียมพบได้ทั่วไปในหินจำนวนมาก และแม้แต่ในน้ำทะเล อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ ไม่ค่อยมีความเข้มข้นเพียงพอที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจ มันอยู่ที่ไหน. เมื่อพิจารณาว่าแร่คืออะไร จะมีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับต้นทุนการขุดและราคาตลาดของโลหะ ดังนั้นปริมาณสำรองยูเรเนียมที่วัดได้เป็นตันสามารถกู้คืนได้ในราคาที่แน่นอน

ทรัพยากรยูเรเนียมแยกตามประเทศในปี 2019

ต้นอู % ในโลก
ออสเตรเลีย
1,692,700
28%
คาซัคสถาน
906,800
15%
แคนาดา
564,900
9%
นั่น
486,000 วอน
8%
นามิเบีย 448,300 7%
แอฟริกาใต้
320,900
5%
บราซิล 276,800 5%
ไนเจอร์
276,400
4%
จีน 248,900 4%
มองโกเลีย 143,500 เยน 2%
อุซเบกิสถาน
132,300
2%
ยูเครน
108,700
2%
บอตสวานา
87,200
แรก%
แทนซาเนีย
58,200
แรก%
จอร์แดน 52,500 แรก%
สหรัฐอเมริกา 47,900 แรก%
อื่น
295,800
5%
โลกทั้งใบ
6,147,800

ระบุทรัพยากรที่กู้คืนได้ (ทรัพยากรที่รับประกันอย่างสมเหตุสมผลพร้อมทรัพยากรที่สรุป) สูงถึง $130/กก. U, 1/1/19 จาก OECD NEA & IAEA,   ยูเรเนียม 2020: ทรัพยากร การผลิต และความต้องการ   (‘สมุดปกแดง’) ทรัพยากรที่ระบุทั้งหมดที่สามารถกู้คืนได้ 260 เหรียญสหรัฐ/กิโลกรัม U คือ 8,070 ล้านตันสหรัฐ

ผลผลิตจากเหมือง (ตัน ยู)

ชาติ 2010 2011 2012 สองพันสิบสาม 2014 2015 2016 2017 2018 2019
คาซัคสถาน 17.803 19,451 21.317 22,451 23,127 23,607 24.586 23,321 21,705 22.808
แคนาดา 9783 9145 8999 9331 9134 13.325 14,039 13.116 7001 6938
ออสเตรเลีย 5900 5983 6991 6350 5001 5654 6315 5882 6517 6613
นามิเบีย 4496 3258 4495 4323 3255 2993 3654 4224 5525 5476
อุซเบกิสถาน (โดยประมาณ) 2400 2500 2400 2400 2400 2385 2404 2404 2404 3500
ไนเจอร์ 4198 4351 4667 4518 4057 4116 3479 3449 2911 2983
นั่น 3562 2993 2872 3135 2990 เยน 3055 3004 2917 2904 2911
ประเทศจีน (โดยประมาณ) 827 885 1500 1500 1500 1616 1616 พ.ศ. 2428 พ.ศ. 2428 พ.ศ. 2428
ยูเครน 850 890 960 922 926 1200 1005 550 1180 801
สหรัฐอเมริกา 1660 1537 1596 พ.ศ. 2335 พ.ศ. 2462 1256 1125 940 582 หกสิบเจ็ด
อินเดีย (โดยประมาณ) 400 400 385 385 385 385 385 421 423 308
แอฟริกาใต้ (โดยประมาณ) 583 582 465 531 573 393 490 308 346 346
อิหร่าน (โดยประมาณ) 0 0 0 0 0 38 0 40 71 71
ปากีสถาน (โดยประมาณ) 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
สาธารณรัฐเช็ก 254 229 228 215 193 155 138 0 0 0
โรมาเนีย 77 77 90 77 77 77 50 0 0 0
บราซิล 148 265 326 192 55 40 44 0 0 0
ฝรั่งเศส 7 6 3 5 3 2 0 0 0 0
คุณธรรม 8 51 50 27 33 0 0 0 0 0
มาลาวี 670 846 1101 1132 369 0 0 0 0 0
โลกทั้งใบ 53,671 53.493 58,493 59.331 56.041 60,304 62.379 59,462 53.498 54,752
ตัน U  3  O  8 63,291 63,082 68,974 69,966 66,087 71.113 73,560 70.120 63,087 64,566
% ของอุปสงค์ของโลก 84% แปดสิบเจ็ด% เก้าสิบสี่% 91% 85% 98% 96% เก้าสิบสาม% 80% 84%

การใช้พลังงานนิวเคลียร์อย่างอื่น

ยูเรเนียมขายให้กับประเทศที่ลงนามในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์ (NPT) เท่านั้น และอนุญาตให้ทำการทดสอบระหว่างประเทศเพื่อยืนยันว่าใช้ยูเรเนียมเพื่อจุดประสงค์โดยสันติเท่านั้น

หลายคนเมื่อพูดถึงพลังงานนิวเคลียร์ คิดถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เท่านั้น (หรืออาจเป็นอาวุธนิวเคลียร์) มีเพียงไม่กี่คนที่ตระหนักถึงขอบเขตที่การใช้ไอโซโทปรังสีได้เปลี่ยนชีวิตเราในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา

ด้วยการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์วัตถุประสงค์พิเศษที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ทำให้สามารถผลิตวัสดุกัมมันตภาพรังสี (ไอโซโทปรังสี) ที่หลากหลายได้ในราคาประหยัด ด้วยเหตุนี้ การใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีจึงแพร่หลายตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1950 และขณะนี้มีเครื่องปฏิกรณ์ ‘การวิจัย’ ประมาณ 220 เครื่องใน 56 ประเทศที่ผลิตขึ้น เหล่านี้เป็นโรงงานนิวตรอนโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่แหล่งความร้อน

ไอโซโทปรังสี

ในชีวิตประจำวันเราต้องการอาหาร น้ำ และสุขภาพที่ดี ทุกวันนี้ ไอโซโทปรังสีมีส่วนสำคัญในเทคโนโลยีที่ให้ทั้งสามแก่เรา พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการทิ้งระเบิดธาตุจำเพาะจำนวนเล็กน้อยด้วยนิวตรอน

ใน   ทางการแพทย์  ไอโซโทปรังสีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวินิจฉัยและการวิจัย เครื่องหมายกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยรังสีแกมมาให้ข้อมูลการวินิจฉัยเกี่ยวกับกายวิภาคของบุคคลและการทำงานของอวัยวะเฉพาะ การบำบัดด้วยรังสียังใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีในการรักษาโรคบางชนิด เช่น มะเร็ง ประมาณหนึ่งในสองคนในโลกตะวันตกมีแนวโน้มที่จะได้รับประโยชน์จากเวชศาสตร์นิวเคลียร์ในช่วงชีวิตของพวกเขา แหล่งที่มาของรังสีแกมมาที่แรงกว่านั้นถูกใช้เพื่อฆ่าเชื้อหลอดฉีดยา น้ำสลัด และเครื่องมือทางการแพทย์อื่นๆ การฆ่าเชื้อด้วยรังสีแกมมาแทบจะเป็นสากล

ใน   การถนอมอาหาร  ไอโซโทปรังสีใช้เพื่อยับยั้งการงอกของหัวหลังการเก็บเกี่ยว เพื่อฆ่าปรสิตและแมลงศัตรูพืช และเพื่อควบคุมการสุกของผักและผลไม้ การเก็บรักษา อาหารฉายรังสีได้รับการยอมรับจากหน่วยงานด้านสุขภาพระดับประเทศและระดับนานาชาติสำหรับการบริโภคของมนุษย์ในหลายประเทศที่เพิ่มขึ้น ซึ่งรวมถึงมันฝรั่ง หัวหอม ผลไม้สดและแห้ง ซีเรียลและผลิตภัณฑ์จากธัญพืช สัตว์ปีก และปลาบางชนิด อาหารบรรจุหีบห่อบางชนิดอาจถูกฉายรังสีด้วย

ใน   การทำฟาร์ม   และการ   เลี้ยงสัตว์  ไอโซโทปรังสีก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ใช้ในการผลิตพืชที่ให้ผลผลิตสูง ทนต่อโรค และทนต่อสภาพอากาศ เพื่อศึกษาว่าปุ๋ยและยาฆ่าแมลงทำงานอย่างไร และเพื่อปรับปรุงผลผลิตพืชผลและสุขภาพ อาหาร

ในอุตสาหกรรม  และในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ใช้สำหรับตรวจสอบรอยเชื่อม ตรวจจับรอยรั่ว ศึกษาอัตราการสึกหรอของโลหะ และสำหรับการวิเคราะห์แร่ธาตุและเชื้อเพลิงที่หลากหลายทางออนไลน์

มีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย ไอโซโทปรังสีที่ได้จากพลูโทเนียมก่อตัวขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้ใน  เครื่องตรวจจับควันไฟ ในครัวเรือนส่วน  ใหญ่

ไอโซโทปรังสีใช้เพื่อตรวจจับและวิเคราะห์มลพิษในสิ่งแวดล้อม และเพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำผิวดินในลำธารและน้ำใต้ดิน

เครื่องปฏิกรณ์อื่นๆ

นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอื่น ๆ สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กประมาณ 200 เครื่องให้พลังงานแก่เรือ 150 ลำ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเรือดำน้ำ แต่มีตั้งแต่เรือตัดน้ำแข็งไปจนถึงเรือบรรทุกเครื่องบิน เรือเหล่านี้สามารถอยู่ในทะเลได้เป็นเวลานานโดยไม่จำเป็นต้องหยุดเติมน้ำมัน ในแถบอาร์กติกของรัสเซียซึ่งสภาพการทำงานเกินความสามารถของเรือตัดน้ำแข็งทั่วไป เรือที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ที่มีพลังมากทำงานตลอดทั้งปี ซึ่งก่อนหน้านี้อนุญาตให้เข้าถึงทางเหนือได้เพียงสองเดือนเท่านั้น ทางเหนือของทุกปี

ความร้อนที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ยังสามารถนำมาใช้โดยตรงแทนการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในสวีเดน รัสเซีย และจีน ความร้อนส่วนเกินถูกใช้เพื่อทำให้อาคารร้อน ความร้อนนิวเคลียร์ยังสามารถใช้กับกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแยกเกลือออกจากน้ำ การแยกเกลือออกจากเกลือนิวเคลียร์น่าจะเป็นพื้นที่ที่มีการเติบโตที่สำคัญในทศวรรษหน้า

ความร้อนที่อุณหภูมิสูงจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถนำมาใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่างในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตไฮโดรเจน

แหล่งเชื้อเพลิงทหาร

ทั้งยูเรเนียมและพลูโทเนียมถูกนำมาใช้ทำระเบิดก่อนที่พวกมันจะมีความสำคัญต่อการผลิตไฟฟ้าและไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ประเภทของยูเรเนียมและพลูโทเนียมสำหรับระเบิดจะแตกต่างจากที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ยูเรเนียมเกรดระเบิดที่เสริมสมรรถนะสูง (>90% U-235 แทนที่จะเป็น 5%); พลูโทเนียมเกรดระเบิดเป็น Pu-239 ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ (>90% แทนที่จะเป็นประมาณ 60% ที่ระดับเครื่องปฏิกรณ์) และผลิตขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์แบบพิเศษ

ตั้งแต่ปี 1990 เนื่องจากการปลดอาวุธ ยูเรเนียมทางการทหารจำนวนมากถูกใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ยูเรเนียมทหารถูกเจือจางในอัตราส่วน 25:1 ด้วยยูเรเนียมที่หมดสภาพ (ส่วนใหญ่เป็น U-238) จากกระบวนการเสริมสมรรถนะก่อนนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้า ในช่วงสองทศวรรษจนถึงปี 2013 หนึ่งในสิบของกระแสไฟฟ้าของสหรัฐฯ ผลิตจากยูเรเนียมของอาวุธรัสเซีย

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *