Емтихан сұрақтарының жауабы

1. 
   Энергетика бүгінде әлемдік өркениеттің маңызды қозғаушы күшіне айналып отыр. Атом энергетикасы ядролық энергияны электр энергиясы мен жылу өндіру үшін қолданатын энергетиканың бір саласы. Атом стансасы (АС) бір немесе бірнеше ядролық энергетикалық реакторлары және қажетті қызметкерлері бар жүйелер, қондырғылар және нысандар кешенін қолдана отырып электр немесе жылу энергиясын өндіретін өнеркәсіптік кәсіпорын. Электростанция әр түрлі арнайы қондырғыларда электр энергиясын өндіріп шығарады. Ол біздің дамуымыздың негізі.
   

2. 
   Отын- табиғи немесе жасанды түрде алынатын,жанатын қабілеті бар, энергия көзі және химиялық өндірістерге шикізат болып есептелетін зат.Отын агрегаттық күйіне байланысты қатты, сұйық және газ тектес үш топқа бөлінеді. Тегіне қарай: табиғи және жасанды болып екі түрге бөлінеді. Жасанды отын табиғи заттырды өңдеу нәтижесінде алынады. Отынның жану жылуы- 1кг отынды толық жаққанда бөлінетін жылу мөлшері.Отынның құрамында көміртек пен сутек неғұрлым көп болса, жылу болу қабілеті соғұрлым жоғары болады. Отынның негізгі сипаттамасы –жану жылулығы.
   

3. 
   Ядролық отын екі түрге бөлінеді: Құрамында 235u бөлінетін ядролары бар табиғи уран, сондай-ақ нейтронды алу кезінде 238pu плутоний түзуге қабілетті 239u шикізаты; Табиғатта кездеспейтін қайталама отын, оның ішінде бірінші типтегі отыннан алынған 239Pu, сондай-ақ торий 232th ядроларымен нейтрондарды алу кезінде пайда болған 233u изотоптары. Химиялық құрамы бойынша ядролық отын болуы мүмкін:
   

4. 
   Уран өте маңызды металл қатарынан ойып орын алады.Уран (лат. uranium), Менделеевтің периодты жүйесінде ІІІ топта орналасқан химиялық радиактивті элемент, актиноидтар қатарына кіреді, атомдық нөмері 92,атомдық массасы 238,029. Уран ядролық отынын кенді қайта өңдеу арқылы алады. Процесс бірнеше сатыда жүреді: Кедей кен орындары үшін: қазіргі өнеркәсіпте бай уран кендерінің болмауына байланысты (уран концентрациясы 3% - ға жететін канадалық және австралиялық келіспеушілік кен орындары қоспағанда) кендерді жерасты шаймалау әдісі қолданылады. Кен орындары үшін: кенді байыту және кенді радиометриялық байыту қолданылады.
   

5. 
   Торий (лат. Torіum; Тһ) — элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы хим. элемент, ат.н. 90, ат.м. 232,0381. Радиоактивті, ең орнықты изотопы 232Тһ. Күміс түстес ақ металл, тығызд. 11,724 г/см3, балқу t 1750ӘС. ТһО2 отқа төзімді материал. Қазіргі уақытта торий ядролық отын өндіру үшін шикізат ретінде мынадай себептерге байланысты қолданылмайды:
   

6. 
   Плутоний-239 (ағыл. plutonium-239) - атомдық нөмірі 94 және массалық саны 239 плутонийдің химиялық элементінің радиоактивті нуклиді. Кейде ол бірқатар актиний деп аталатын 4n+3 радиоактивті отбасына кіреді деп саналады (дегенмен, әдетте бұл серия табиғи уран-235-тен басталады деп саналады, ол табиғатта жоқ плутоний-239 ыдыраған кезде пайда болады). 1941 жылы Глен Сиборгпен, Дж. Кеннеди, Артур Валем және Э. Сегре .Табиғатта уран кендерінде өте аз мөлшерде кездеседі. Радиогендік плутоний-239 уран-238-ден уранның стихиялық бөлінуінен (235u және 238U) пайда болатын нейтрондарды алу кезінде және кен құрамына кіретін жеңіл элементтердегі реакциялар (α, n) нәтижесінде пайда болады. Қазіргі уақытта плутоний ядролық отыны да қолданылмайды, бұл оның өте күрделі химиясымен байланысты. Атом өнеркәсібінің ұзақ тарихында плутонийді таза қосылыстар түрінде де, уран қосылыстарымен қоспада да қолдануға бірнеше рет талпыныс жасалды, бірақ олар сәтті болмады.
   

7. 
   Ядролық отын-ядролық реакторларда бөлінудің ядролық тізбекті реакциясын жүзеге асыру үшін пайдаланылатын бөлінетін нуклидтер. Ядролық жанармайға нейтрондармен өзара әрекеттесу кезінде кемінде екі нейтрон шығарумен бөлінетін және сонымен қатар реактордың белсенді аймағының нақты геометриялық өлшемдерінде критикалық масса құруды қамтамасыз ететін ядролық-физикалық қасиеттері бар нуклидтер жатады. Актиноидтардың Жұп-Тақ ядролары (протондардың жұп санымен және нейтрондардың тақ санымен) талаптарды қанағаттандырады, оның ішінде: табиғи изотоп 235u, жасанды изотоптар 233u, 239Pu, 241pu, 243ri, олар жылу энергиясынан бастап нейтрон энергиясының барлық спектрінде бөлінеді және тізбекті бөліну реакциясын құруға қабілетті. Актиноидтардың жұп-жұп ядролары (238U, 232 Th табиғи изотоптары, 232u, 234u, 236u, 240pu, 242pu және т.б. жасанды изотоптары) тек 1 МэВ және одан да көп энергиясы бар нейтрондарда бөлінуі мүмкін.
   

8. 
   Көбейту реакторы, ядролық отынның "жануы" екінші реттік отынның кеңейтілген өндірілуімен қатар жүретін ядролық реактор. Көбейту реакторында ядролық отынды бөлу процесінде босатылған нейтрондар (мысалы, 235U) реакторға орналастырылған шикізат материалының ядроларымен өзара әрекеттеседі (мысалы, 238U), нәтижесінде екінші реттік ядролық отын (239Pu) пайда болады.
   

9. 
   Ядролық отын циклі отынды өндіруден (соның ішінде электр энергиясын өндіруден) радиоактивті қалдықтарды кәдеге жаратуға дейінгі қайталанатын өндірістік процестердің барлық тізбегі болып табылады. Ядролық отынның түріне және нақты жағдайларға байланысты ядролық отынның циклдері егжей-тегжейлі түрде әр түрлі болуы мүмкін, бірақ олардың жалпы түсінігі өзгеріссіз қалады.Реакторлар үшін ядролық отын - уран. Демек, ядролық отын циклінің барлық кезеңдері мен процестері осы элементтің физика-химиялық қасиеттерімен анықталады.
   

10. 
    Жанып кеткен жылу шығаратын элементтер - реактордан жаңа ғана алынған (әрине, қашықтағы манипуляторлардың көмегімен) жоғары белсенді изотоптар бар. Мұндай материалмен жұмыс істеу өте қауіпті. Сондықтан, Теледидарлар ең алдымен әсер ету бассейніне жіберіледі - әр АЭС-да бар (сақтау орны). Онда олар қысқа өмір сүретін нуклидтер ыдырағанға дейін 3 жылдан 10 жылға дейін өмір сүреді. Осыдан кейін пайдаланылған ядролық отынның белсенділігі ыдырау уақыты Үлкен ыдырау өнімдерімен (ПД) анықталады. Оларды ұзақ уақыт бойы, тіпті арнайы контейнерлерде де сақтау қауіпті. Өйткені, қалған радионуклидтердің арқасында бұл сұйықтықтар үнемі қызады. Қауіпті өнімдерді залалсыздандырудың негізгі әдісі олардың өздігінен ыдырауын күту болып қала береді.
    

11. 
    Ядролық қалдықтар – атом өнеркәсібі кәсіпорындарын, электр станцияларын пайдалану кезінде, техногендік радиациялық апаттар нәтижесінде түзілетін техногендік ядролық қалдықтар класы. Ядролық қалдықтар сұйық, қатты және газ тәрізді күйде болуы мүмкін.Қатты қалдықтар – бұл ластанған материалдар өңдеуден алынған шыныланған қалдықтар.Газ тәріздес қалдықтар – радиациялық ластану және радиоактивті материалдарды өңдеу аймақтарында жұмыс істейтін желдету қондырғыларының шығарындылары.Сондай-ақ ядролық қалдықтардың тағы 2 түрі бар:Бір реттік – оларды қайта көмуге болады, қоршаған ортаға қауіп төнбейді. Ерекше – тасымалдау және қайта көму кезінде қауіпті, оларды бір жерде көміп, орнынан жылжытпау керек.
    

12. 
    Қалдықтар үш санатқа бөлінеді:
    

13. 
    Ядролық отын ядролық реакторларда өлшемі бірнеше сантиметр болатын таблеткалар түрінде қолданылады, онда ол әдетте герметикалық жабық жылу бөлгіш элементтерде (теледидарларда) орналасады, олар өз кезегінде қолдануға ыңғайлы болу үшін бірнеше жүздегенді жылу бөлгіш жинақтарға (ТВС) біріктіреді.Ядролық отынға ТВЭЛ қабықшаларымен химиялық үйлесімділігі бойынша жоғары талаптар қолданылады, оның жеткілікті балқу және булану температурасы, жақсы жылу өткізгіштігі, нейтронды сәулелендіру кезінде көлемінің аздап ұлғаюы, өндірістің технологиялылығы болуы тиіс. Металл уранды қолдану, әсіресе 500 °C-тан жоғары температурада, оның ісінуіне байланысты қиын. Ядроның бөлінуінен кейін бөлінудің екі фрагменті пайда болады, олардың жалпы көлемі уран атомының (плутоний) көлемінен үлкен. Плутоний төмен балқитын металдарға жатады. Плутонийдің пластикалық қасиеттері нашар, сондықтан оны өңдеу мүмкін емес.
    

15. 
    Ядролық реактор - белсенді аймағында нейтрондардың әсерінен кейбір ауыр элементтердің ядроларының бөлінуінің бақыланатын өзін-өзі қамтамасыз ететін тізбекті реакциясы жүзеге асырылатын құрылғы. Ядролық реактордың түрлері: Қысыммен су реакторы.Мұндай реакторларда су модератор және салқындатқыш ретінде қызмет етеді. Қайнаған реактор.Мұндай реакторда судың қайнауы тікелей реактордың белсенді аймағында жүреді және пайда болған бу турбинаға түседі. Сұйық металды салқындатылған реактор.Мұндай реакторда реакторда бөліну процесінде бөлінетін жылуды беру үшін құбырлар арқылы айналатын сұйық металл қолданылады. Газ салқындататын реактор.Мұндай реакторда бөліну процесінде бөлінетін жылу бу генераторына газ-көмірқышқыл газы немесе гелий арқылы беріледі.
    

16. 
    Ядролық энергия - атомдардың орталық бөлігі протондар мен нейтрондардан тұратын ядродан бөлінетін энергия түрі. Бұл энергияның көзі екі физикалық процесс болуы мүмкін: атомдар ядролары бірнеше бөлікке ыдырағанда бөліну және ядролар біріктірілген кезде синтез.Бүкіл әлемде электр энергиясын өндіру үшін қолданылатын ядролық энергия бүгінде ядролық ыдырау арқылы өндіріледі, ал синтезге негізделген электр энергиясын өндіру технологиясы әлі де зерттеу және тәжірибелік әзірлеу сатысында.
    

17. 
    Уран изотоптарының бөлінуі ядролық отын айналымының негізі болып табылады. Табиғи уранның құрамында 235 U изотопының 0,71% бар.Атом электр станциясының реакторлары үшін (2,7-5)% дейін 235 U изотопымен байытылған уран қажет, ал қару-жарақ деңгейіндегі урандағы 235 U мөлшері 90% құрайды. Уранда 14 изотоп бар, оның тек үшеуі табиғатта кездеседі. Табиғи уранның шамамен изотоптық құрамы келесідей:
    

18. 
    Байытылған уран алу үшін пайдаланылатын газ центрифугаларынсыз ядролық отын өндірісін елестету мүмкін емес. Қажетті концентрацияға қол жеткізгеннен кейін уран диоксидінен деп аталатын таблеткалар басылады. Олар майлау материалдарының көмегімен жасалады, олар пештерде жану кезінде жойылады. Өрт температурасы 1000 градусқа жетеді. Осыдан кейін таблеткалар көрсетілген талаптарға сәйкестігі тексеріледі.
    
19. 
    
20. 
    
21. 
    
22. 
    Жанып кеткен жылу шығаратын элементтер - реактордан жаңа ғана алынған (әрине, қашықтағы манипуляторлардың көмегімен) жоғары белсенді изотоптар бар. Мұндай материалмен жұмыс істеу өте қауіпті. Пайдаланылған ядролық отынның белсенділігі ыдырау уақыты Үлкен ыдырау өнімдерімен (ПД) анықталады. Олардың ішінде стронций - 90 (жартылай шығарылу кезеңі Т=29,2 жыл), криптон -,8 жыл), технетий-мың жыл) және цезий - ,6 жыл) негізгі үлес қосады. Ұзақ өмір сүретін PD - ден басқа, трансуранды элементтер де қалады-актиноидтар: нептуния, плутоний, америкий, Курий; олардың барлығы радиоактивті, жартылай шығарылу кезеңі өте үлкен (ондаған және жүздеген мың жылдар).
    

23. 
    Энергетика бүгінде әлемдік өркениеттің маңызды қозғаушы күшіне айналып отыр. Атом энергетикасы ядролық энергияны электр энергиясы мен жылу өндіру үшін қолданатын энергетиканың бір саласы. Атом стансасы (АС) бір немесе бірнеше ядролық энергетикалық реакторлары және қажетті қызметкерлері бар жүйелер, қондырғылар және нысандар кешенін қолдана отырып электр немесе жылу энергиясын өндіретін өнеркәсіптік кәсіпорын. Электростанция әр түрлі арнайы қондырғыларда электр энергиясын өндіріп шығарады. Ол біздің дамуымыздың негізі.
    
24. 
    
25. 
    Уранға немесе плутонийге негізделген ядролық отынның өмірлік циклі тау- кен кәсіпорындарында, химиялық зауыттарда, газ центрифугаларында басталады және жанармай жиынтығы реактордан түсірілгенде аяқталмайды, өйткені әрбір отын қондырғысы кәдеге жаратудан өте алады және содан кейін қайта өңдеу.
    

26. 
    Байытылған уран алу үшін пайдаланылатын газ центрифугаларынсыз ядролық отын өндірісін елестету мүмкін емес. Қажетті концентрацияға қол жеткізгеннен кейін уран диоксидінен деп аталатын таблеткалар басылады. Олар майлау материалдарының көмегімен жасалады, олар пештерде жану кезінде жойылады. Өрт температурасы 1000 градусқа жетеді. Осыдан кейін таблеткалар көрсетілген талаптарға сәйкестігі тексеріледі. Бетінің сапасы, ылғал мөлшері, оттегі мен уранның қатынасы маңызды.
    

27. 
    Отын –негізгі құрамдас бөлігі көміртегі болып табылатын, жылу энергиясын жағу кезінде, алу мақсатында қолданылатын зат. Отынның шығарылуы бойынша табиғи (мұнай, көмір, табиғи газ, жанғыш, тақтастар, шымтезек, ағаш) және жасанды ( кокс, моторлық отын, генераторлық газдар және т.б.), агрегаттық күйі бойынша –қатты, сұйық және газ тәрізді болып бөлінеді. Отынның негізгі сипаттамасы –жану жылулығы. Техниканың дамуымен байланысты отын термині кең мағынада қолданыла бастады жне энергия көздері оның ішінде ядролық отын болып қызмет ететін барлық материалдарға таралады . жылу энергиясын алуға қолданылатын жанғыш заттар . Агрегаттық күйіне қарай қатты , сұйық эәне газ тәрізді , жаратылысы бойынша –табиғи эәне жасанды отын деп ажыратылады.
    

28. 
    Керамикалық UO2 және оған негізделген отын таблеткаларын алудың бірнеше жолы бар:
    

29. 
    Ядролық отынды дайындау: гексафторидті уранның қос тотығына конверсиялау жолымен оксидті отын ұнтақтарын дайындау, престеу және күйежентектелген таблеткаларды алу, тегістеу, шығаруды бақылау және ТВЭЛ-дерді жабдықтау үшін таблеткаларды жинақтау.
    

30. 
    Уран өте маңызды металл қатарынан ойып орын алады.Уран (лат. uranium), Менделеевтің периодты жүйесінде ІІІ топта орналасқан химиялық радиактивті элемент, актиноидтар қатарына кіреді, атомдық нөмері 92,атомдық массасы 238,029. Уран ядролық отынын кенді қайта өңдеу арқылы алады. Процесс бірнеше сатыда жүреді:Кедей кен орындары үшін: қазіргі өнеркәсіпте бай уран кендерінің болмауына байланысты (уран концентрациясы 3% - ға жететін канадалық және австралиялық келіспеушілік кен орындары қоспағанда) кендерді жерасты шаймалау әдісі қолданылады. Кен орындары үшін: кенді байыту және кенді радиометриялық байыту қолданылады.
    

31. 
    Уран Жер қабатының гранитті қабығына тән элемент. Уранның Жердегі көлемі 2,5*10 -4 % - ына тең. Қышқылды аймақтарда 3,5 * 10 -4 % - ын, сазды аймақтарда 3,2 * 10 -4 % -ын, негізгі аймақтарда 5*10 -7 % - ға тең. Мантияның ультра негізгі аймағында 3* 10 -7 % - ға тең.Уран суда карбонат түрінде жиі кездеседі. Уран рудалары геологиялық зерттеулер нәтижесінде уранның табиғаттағы азаюы оның ыдырауымен түсіндіріледі. Уранның ыдырауы Жер шарының төменгі қабатының жылуына әсер етеді.
    

32. 
    Еліміздің 1,6 млн. тонна барланған уран қорына ие болуы Қазақстанды уран қорының көлемі жөнінен дүние жүзінде екінші орынға шығарды. Толық ядролық – отын циклына ие тігінен интеграцияланған компаниялар құру бойынша стратегияны жүзеге асыру нәтижесінде біз ҚазақстандықАЭС- терді өзімізде өндірілген отынмен толықтай қамтамасыз етуге кепілдік бере аламыз.
    

33. 
    Бүгінгі күні уран өндірумен Ресей, Франция, Қытай, Канада, Жапония және Қырғызстанның компанияларымен бірлескен 11 кәсіпорын айналысатындығын алға тартқан министр, Қазақстанда өндірілген уран түгелдей әлемдік нарыққа, бірінші кезек­те Қытай мен Еуропа, Канадаға және АҚШ-қа экспортталатындығын мәлім етті. Сондай-ақ, әлем бойынша барланған уран қоры бойынша біздің ел жер-жаһандағы жалпы қордың 12 пайызын еншілеп, екінші орынға жайғасқан. Қазір өндірістік техно­ло­гия­ның қарышты дамыған шағы.
    

34. 
    Уран өзінің энергиясын бергеннен сон, онда басқа өте бағалы материалдар жиналады, яғни жаңа ядролык отын металл плутоний және көп, әр түрлі радиоактивтік изотоптар. Бұларды бір - бірінен ажыраты, бөліп, алу және оларды пайдалану үлкен шеберлікті кажет етеді. Бірақ бұлардын біразы өмірде қолданылмауынан, радиоактивтік өндірістің керексіз заттары болып саналуынан суға, топыраққа төгіледі.Бұл калдыктардын ең аз мөлшерін заласыздандырмай тікелей топыракка немесе суға тастау өте қауіпті. Олардын ішінде көпшілік заттардын радиоактивтік изотоптары бар. Бұлар өсімдік өміріне өте кажетті заттар. Оларды өсімдіктер өздеріне сіңіріп, жинактауынан радиоактивтілік жоғарылап, қауіпті денгейге жету мумкін. Мұндай өсімдіктермен, шөппен қоректентен сиырлардын сүтінде радиоактивтілік табылған.Атом өндірісінің калдығын суға тастағанда радиоактивтік заттарды сіңіріп,жинақтайтын балдырлар болады. Балдырлардан бұл заттар балықтарга, ал балықтардан адамдарға өтіп, адам денсаулыгына қатерлі әсерін тигізеді. Уран тірі организм бойына түскенде алдымен улы, кейіннен радиациялық әсер етеді. Тірі ағзаларға уранмен бірге түскен басқа элементтер де зиянды әсер етеді.
    

35. 
    Уран ядролық отынын кенді қайта өңдеу арқылы алады. Процесс бірнеше сатыда жүреді:Кедей кен орындары үшін: қазіргі өнеркәсіпте бай уран кендерінің болмауына байланысты (уран концентрациясы 3% - ға жететін канадалық және австралиялық келіспеушілік кен орындары[8] қоспағанда) кендерді жерасты шаймалау әдісі қолданылады. Бұл қымбат кен өндіруді болдырмайды. Алдын ала дайындық тікелей жер астында жүреді. Күкірт қышқылы жер астындағы айдау құбырлары арқылы, кейде тривалентті темір тұздарын қосып (уранды u(IV) u(VI) - ге дейін тотықтыру үшін) айдайды, дегенмен кендерде тотығуды жеңілдететін темір мен пиролюзит жиі кездеседі. Арнайы сорғылармен сору құбырлары арқылы күкірт қышқылының уранмен ерітіндісі бетіне көтеріледі. Содан кейін ол тікелей сорбциялық, гидрометаллургиялық экстракцияға және бір мезгілде уранды шоғырландыруға түседі.
    

37. 
    Уран өзінің энергиясын бергеннен сон, онда басқа өте бағалы материалдар жиналады, яғни жаңа ядролык отын металл плутоний және көп, әр түрлі радиоактивтік изотоптар. Бұларды бір - бірінен ажыраты, бөліп, алу және оларды пайдалану үлкен шеберлікті кажет етеді. Бірақ бұлардын біразы өмірде қолданылмауынан, радиоактивтік өндірістің керексіз заттары болып саналуынан суға, топыраққа төгіледі.Бұл калдыктардын ең аз мөлшерін заласыздандырмай тікелей топыракка немесе суға тастау өте қауіпті.
    

38. 
    Уран өндірісі Қазақстан экономикасының басым бағыт­тары­ның бірі. Бүгінде еліміз уран өндіру бойынша әлемнің көшбасшы мемлекеттерінің біріне айналды. Табиғи уран өндіру геотехнологиялық жүйемен 450-680 метр тереңдіктен қатарлы және ұялы орналасқан ұңғылар жүйесі арқылы көтеріледі. Түсінікті тілмен айтсақ, шахталардағыдай немесе карьердегідей тау жынысын қопарып, оны жер бетіне шығарып, үлкен тас диірмендерге салып уатып немесе аса зор ыдыстарға салып қышқыл заттармен ерітпейді. Экологиялық ахуалға зиян тигізбес үшін барлық жұмыс жер астында, тау жыныстарының орналасқан жерінде жүреді. Сондықтан ауаны ластайтын шаң-тозаң, қышқыл заттардың буы жер бетіне шықпайды. Әлемдегі экологияны басты назарда ұстайтын мемлекеттердің барлығы қазір осы тәсілді пайдаланады.
    

39. 
    Уран табиғатта кең таралған. Уран кларкы 1·10^-3% (салм.) тең. Қалыңдығы 20 км литосферада уран мөлшері шамамен 1,3·10¹⁴ т болады. Уранның негізгі бөлігі құрамында кремний көп қышқыл кендерінде кездеседі.Қазақстандық қабаттық-инфильтрациялық уран кен орындары орталық Азияда ғана емес, сонымен қатар басқа да белгілі дүниежүзілік кен орындары ішінде қоры және өнеркәсіптік маңызы бойынша ең ірі болып табылады. Қазақстан жер қойнауында уранның дүниежүзілік қорының 25% шоғырланған, сонымен қатар қазақстандық уранның 75% жер асты скважиналық шаю әдісімен өндірілетін қабаттық тотығудың аймақтық зоналардың экзогенді (гидрогенді) кен орындарында шоғырланған. Қазақстанның гидрогенді уран кен орындары арасында жер асты скважиналық шаю әдісімен өндіру үшін өндірістік жағынан ең маңыздылары қабаттық тотығудың аймақтық зоналарымен байланысты және мезозой-кайнозой дәуірлерінің жақсы сіңірілетін су текті шөгінділерінде орналасқан. Республиканың қабаттық-инфильтрациялық кен орындарының өнеркәсіптік объектілері: Шу-Сарысу уран-кен провинциясында – Мыңқұдық, Ақдала, Жалпақ, Уванас, Қанжуған, Мойынқұм, Іңкәй, Буденовское кен орындары; Сырдарья уран-кен провинциясында – Солтүстік және Оңтүстік Қарамұрын, Іркөль, Заречное, Харасан; Іле провинциясында – Сулучекинское кен орны. Қорлардың өсімін ескере отырып, олар қазіргі ғасырдың бойында кен орындарды жер асты шаю әдісімен игеруге жеткілікті.
    
40. 
    Торий— элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы хим. элемент, ат.н. 90, ат.м. 232,0381. Радиоактивті, ең орнықты изотопы 232Тһ. Күміс түстес ақ металл, тығызд. 11,724 г/см3, балқу t 1750ӘС. ТһО2 отқа төзімді материал. Торий энергетикасы– уран-233-ті ядролық қару жасау үшін материал немесе атом электр станциялары үшін отын ретінде пайдаланатын ядролық бағдарлама. Уран-233 өндірудің жалғыз жолы торий-232 жанармай циклі арқылы жүзеге асады, бұл бағдарламаның атауы осыдан шыққан. Торийдің ядролық бағдарламасы әлемнің ешбір елінде маңызды тарихи мәнге ие болған жоқ.
    
41. 
    Торийді алғаннан кейін құрамында торий бар монацит концентраттары қышқылдар немесе сілтілер көмегімен саңылауларға ұшырайды. Сирек жер элементтері трибутилфосфатпен экстракция және сорбция арқылы алынады. Әрі қарай торий диоксид, тетрахлорид немесе тетрафторид түріндегі металл қосылыстарының қоспасынан оқшауланады. Содан кейін металл торий галогенидтерден немесе оксидтерден металлотермия (кальций-, магний- немесе натрий-термия) арқылы графит анодында 800°C температурада KF балқымасындағы ThF4 немесе KThF5 электролизі арқылы 900–1000°C температурада бөлінеді.
    
42. 
    Торийдің кейде таптырмас рөл атқаратын бірқатар қосымшалары бар. Бұл металдың элементтердің периодтық жүйесіндегі орны және ядроның құрылымы оның атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану саласында пайдалануын алдын ала анықтады.Торий-232 жұп-жұп изотоп (протондар мен нейтрондардың жұп саны), сондықтан ол жылулық нейтрондарды бөлісе алмайды және ядролық отын бола алмайды. Бірақ термиялық нейтронды ұстағанда, 232th 233U-ға айналады. Уран-233 уран-235 және плутоний-239 сияқты ыдырауға қабілетті, бұл ядролық энергетиканы (уран-торийдің отын циклі, жылдам нейтронды реакторлар, LFTR) дамытудың маңызды перспективаларын ашады. Атом энергетикасында торий карбиді, оксиді, фториді (жоғары температурада балқытылған-тұз реакторларында) уран және плутоний қосылыстарымен және көмекші қоспалармен бірге жүздеген жылдар бойы адамзаттың энергия тұтынуын толық қамтамасыз ету үшін қолданылады.
    
43. 
    Торий әрдайым дерлік сирек жер элементтерінің минералдарында кездеседі, олар оны өндіру көздерінің бірі болып табылады. Торийдің жер қыртысындағы мөлшері 8-13 г/т, ал теңіз суында 0,05 мкг/л. Магмалық тау жыныстарында торийдің мөлшері қышқылдан (18 г/т) негіздікке (3 г/т) дейін төмендейді. Торийдің едәуір мөлшері пегматиттік және постмагматикалық процестерге калий мөлшерінің жоғарылауымен артады. Тау жыныстарында торийдің негізгі пайда болу формасы уран-торийдің негізгі компоненті немесе қосалқы минералдардағы изоморфты қоспа түрінде болады. Белгілі бір қолайлы жағдайларда (галогендерде, сілтілерде және көмірқышқыл газында ерітінділерді байыту) постмагматикалық процестерде торий гидротермиялық ерітінділерде миграцияға қабілетті және скарнды уран-торий және гранат-диопсидті ортитті шөгінділерде бекітіледі.
    

44. 
    Ядролық реакторлардыядролық отын ретінде қолданылатын изотоптар.
    

Диаметрі 6-14 мм болатын жылушығарғыш (ТВЭЛ) таблеткалар касетада орналасады. Жылушығарғыш элементтер дегеніміз құрамында ядролық отыны бар қондырғы.

45. 
    Физикалық
    

46. 
    Ертедегі адамдар өздерінің үйлерін жылыту үшін немесе тамақ дайындау үшін немесе тамақ дайындау үшін ағаш, көмір, шымтезек энергиясын пайдаланған. Қазіргі заманда отын ретінде табиғи газ, мұнай және мұнай өнімдері қолданылады.Денелерді қыздыру үшін энергия қажет. Энергия көбінесе отыннан алынады, ол үшін, мысалы, ағаш, тас көмір, бензин жағылады. Молекулалардың атомдардан құралатыны белгілі. Мысалы, судың молекуласы оттегінің бір атомы мен сутегінің екі атомынан құралады. Молекуланы атомдарға бөлуге болады. Молекулалардың осылайша бөлінуін химиялық айрылу реакциясы деп атайды. Молекуланы атомдарға бөлу үшін атомдардың бір - біріне тартылу күшін жеңіп, жұмыс істеу керек, яғни энергия жұмсау керек. Тәжірибелер, керісінше, атомдар бірігіп молекула құрғанда (отын жанғанда), энергияның бөлініп шығатынын көрсетеді.Отынды пайдалану осы атомдар қосылып молекула құрағанда энергия бөлініп шығатынына негізделген. Әдеткі отындардың (көмір, мұнай, бензин т. б.) құрамында көміртегі бар. Отын жанғанда, ондағы көміртегінің атомы оттегінің екі атомымен қосылады. Осы молекула түзілгенде энергия бөлініп шығады.Отынның әр түрлі болады: көмір, шым тезек, ағаш отын, мұнай және табиғи газ. Отын жанған кезде оның ішкі энергиясы жұмыс атқаруға немесе жылу алмасу жолымен басқа денелерді қыздыруға жұмсалады. Отынның меншікті жану жылуын q әрпімен белгілейді, оның өлшем бірлігі 1Дж/кг.Кез келген массасы m отын толық жанғанда бөлінетін Q жылу мөлшерін есептеу үшін q меншікті жану жылуын жанған отынның массасына көбейту керек:
    Q=qm. Мұнда q - отынның меншікті жану жылуы, m – отынның массасы.
    

48. 
    Торийді ядролық отын ретінде пайдалануда, атап айтқанда қатты отын реакторлары үшін бірнеше қиындықтар бар: Табиғи торийдің уранға қарағанда бір ғана изотопы бар және бөлінетін изотоптары жоқ, сондықтан U-233 сияқты бөлінетін материалдарды қосу керек. оған тізбекті реакция үшін немесе U-235. Бұл торий оксидінің жоғары агломерация температурасымен бірге отынның өндірісін қиындатады. Тәжірибелер 1964-1969 жылдары Oak Ridge ұлттық зертханасында балқытылған тұз реакторы үшін отын ретінде торий тетрафторидімен жүргізілді, онда тізбекті реакцияны баяулататын немесе тоқтататын қоспаларды бөлу оңайырақ болады деп күтілген.Ашық отын циклында ( яғни U-233 in situ пайдалану), қолайлы нейтрондық тепе-теңдікке қол жеткізу үшін жоғары күйіп қалу қажет. Торий диоксиді Форт-Сент-Врейн және АВР электр станцияларында сәйкесінше 170 000 МВт/т және 150 000 МВт/т жану жылдамдығын көрсетсе де, бұл параметрді жеңіл су реакторларымен (LWR) қуып жету қиын. қолданыстағы реакторлардың басым көпшілігі Ашық торийлік отын циклінде қалдық ұзақ өмір сүретін U-233 изотопы ысырап болады. Қолданыстағы есептерге сәйкес, торийдің қоры туралы қазіргі ақпарат шектеулі болғанымен, жер қыртысындағы торийдің қоры ураннан шамамен үш-төрт есе көп. Қазіргі уақытта торий сирек жер элементтерін монацит құмдарынан алудың қосалқы өнімі ретінде алынады.
    

49. 
    Плутоний (лат. Plutonіum; Pu) — элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы жасанды жолмен алынған бірінші радиоактивті хим. элемент; ат. н. 94, ат. м. 244,0642, актиноидтар тобына жатады. Плутонийді 1940 ж американдық ғалымдар Г.Сиборг, Э.Макмиллан, Дж.Кеннеди және А.Валь ашқан. Олар 238U элементін ауыр сутек ядросы дейтронмен сәулелендіру арқылы 239Pu-ді алды. Массалық сандары 232-ден 246-ға дейін болатын 15 изотопы белгілі. Тұрақты изотопы 244Pu.
    

50. 
    Плутоний жылтыр, күмістей ақ металл, морт; тығыздығы 19,80 г/см3, балқу t 640оС, қайнау t 3350оС, 112оС-тан төмен температурада моноклинді -фазасы тұрақты. Тотығу дәрежелері +3-тен +7-ге дейін, тұрақтысы +4. Түйірлі Плутоний ауада баяу тотығады, ұнтақ және жаңқа күйінде өздігінен тұтанғыш Плутоний — өте улы, адам организміне түскенде сүйектер мен бауырда жиналады.Қыздырғанда галогендермен, H2, N2, S, NH3-пен, сумен баяу әрекеттесіп, HCl, HСlO4, H3PO4-терде ериді, концентрлі HNO3 пен H2SO4-те салғырттанады. Көптеген металмен аралық металлидтер түзеді. Плутонийдің (ІV) оксиді PuO2 — сарғыш қоңыр түсті кристалды ұнтақ, сәйкес гидроксиді Pu(OH)4 қышқылдармен тұз түзеді; нитраттары, фторидтері, т.б. тұздары өте күрделі технологиялық процестерде Плутонийді ураннан бөліп алуда пайдаланылады. Плутоний ядролық реакторларда, атомдық, термоядролық бомбаларда т.б. қолданылады. 238Pu изотопынан қуаты 5, одан да көп жылға жететін ат. электрбатареялары жасалады.
    

51. 
    Ядролық отын-ядролық реакторларда бөлінудің ядролық тізбекті реакциясын жүзеге асыру үшін пайдаланылатын бөлінетін нуклидтер. Ядролық жанармайға нейтрондармен өзара әрекеттесу кезінде кемінде екі нейтрон шығарумен бөлінетін және сонымен қатар реактордың белсенді аймағының нақты геометриялық өлшемдерінде критикалық масса құруды қамтамасыз ететін ядролық-физикалық қасиеттері бар нуклидтер жатады.
    

52. 
    Плутоний отыны
    

53. 
    Плутоний отыны
    

54. 
    Плутонийдің (ІV) оксиді PuO2 — сарғыш қоңыр түсті кристалды ұнтақ, сәйкес гидроксиді Pu(OH)4 қышқылдармен тұз түзеді; нитраттары, фторидтері, т.б. тұздары өте күрделі технологиялық процестерде Плутонийді ураннан бөліп алуда пайдаланылады. Плутоний ядролық реакторларда, атомдық, термоядролық бомбаларда т.б. қолданылады. 238Pu изотопынан қуаты 5, одан да көп жылға жететін ат. электрбатареялары жасалады.
    

55. 
    Плутоний жылтыр, күмістей ақ металл, морт; тығыздығы 19,80 г/см3, балқу t 640оС, қайнау t 3350оС, 112оС-тан төмен температурада моноклинді -фазасы тұрақты. Тотығу дәрежелері +3-тен +7-ге дейін, тұрақтысы +4. Түйірлі Плутоний ауада баяу тотығады, ұнтақ және жаңқа күйінде өздігінен тұтанғыш Плутоний — өте улы, адам организміне түскенде сүйектер мен бауырда жиналады.Қыздырғанда галогендермен, H2, N2, S, NH3-пен, сумен баяу әрекеттесіп, HCl, HСlO4, H3PO4-терде ериді, концентрлі HNO3 пен H2SO4-те салғырттанады. Көптеген металмен аралық металлидтер түзеді.
    

56. 
    Ядролық реакторда бір жыл пайдаланылған уран алмастырылып отырады. Отын бірнеше жыл бойы суытылып, ерітіп қайта өңдеуге жіберіледі. Химиялық экстрация нәтижесінде уран мен плутоний бөлініп шығады. Олар қайтадан отын өндіру үшін пайдаланылады. Осы үдерістерден кейін бөлінген қалдықтардан еріген шыны дайындалады. Шыныдан қоршаған ортаға зиян келтіретін радиоактивті элементтерді бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан, оларды арнайы жер астындағы терең қоймаларда сақтайды.
    

57. 
    Көбейткіш Реактор, ядролық отынның "жануы" екінші реттік отынның кеңейтілген өндірілуімен қатар жүретін ядролық реактор. Көбейту реакторында ядролық отынды бөлу процесінде босатылған нейтрондар (мысалы, 235U) реакторға орналастырылған шикізат материалының ядроларымен өзара әрекеттеседі (мысалы, 238U), нәтижесінде екінші реттік ядролық отын (239Pu) пайда болады.
    

58. 
    Толық жылу шығару мүмкіндігінен басқа, яғни отын бірлігінің толық жануы кезінде бөлінетін жылу мөлшері (1 кг, 1 м3, 1 моль), есептеулерде отын жанған кезде пайда болатын су жағдайында анықталатын төмен жылу шығаруды жиі қолданады, бу тәріздес күйде болады. Практикалық шарттарда жұмыс отынының төменгі жылыту қабілеті - Q, ккал/кг, кДж/кг; бұл негізгі көрсеткіші отынның жылу құндылығы болып табылады.Табиғи отын , әдетте, төменгі жану жылуының жұмыс жағдайының жылуға қатынасы ретінде айқындалатын, олардың нақты жылу баламдарының шарттарына сәйкес қайта есептеледі.
    

59. 
    Ядролық отын-ядролық реакторларда бөлінудің ядролық тізбекті реакциясын жүзеге асыру үшін пайдаланылатын бөлінетін нуклидтер. Ядролық жанармайға нейтрондармен өзара әрекеттесу кезінде кемінде екі нейтрон шығарумен бөлінетін және сонымен қатар реактордың белсенді аймағының нақты геометриялық өлшемдерінде критикалық масса құруды қамтамасыз ететін ядролық-физикалық қасиеттері бар нуклидтер жатады. Актиноидтардың Жұп-Тақ ядролары (протондардың жұп санымен және нейтрондардың тақ санымен) талаптарды қанағаттандырады, оның ішінде: табиғи изотоп 235u, жасанды изотоптар 233u, 239Pu, 241pu, 243ri, олар жылу энергиясынан бастап нейтрон энергиясының барлық спектрінде бөлінеді және тізбекті бөліну реакциясын құруға қабілетті. Актиноидтардың жұп-жұп ядролары (238U, 232 Th табиғи изотоптары, 232u, 234u, 236u, 240pu, 242pu және т.б. жасанды изотоптары) тек 1 МэВ және одан да көп энергиясы бар нейтрондарда бөлінуі мүмкін.
    

60. 
    Ядролық отын – ядролық реакцияға қатысу нәтижесінде пайдалы энергия бөлетін зат. Ядролық реакциялардың пайдалы энергия бөлетін екі түрінің (ауыр ядроларды бөлшектеу және жеңіл ядролардан ауыр ядролардың түзілуі) болуына байланысты. Ядролық отындар бөлшектенгіш заттарға және термоядролық отындарға ажыратылады. Тізбекті реакцияға бейім уран мен плутоний изотоптары, сондай-ақ шапшаң нейтрондардың әсерінен бөлшектенетін не реакторларда сәуле әсерінен уран не плутоний изотоптарына түрленетін заттар бөлшектенгіш ядролық отын ға жатқызылады. Негізгі ядролық отын – табиғи уран. Ядролық энергетикада торий мен плутоний тәжірибелік мақсаттар үшін ғана пайдаланылады. Ядролық отынның екінші түрі – термоядролық отындардың (дейтерий, тритий, литий) энергиясы қазіргі кезде тек қопарылыс түрінде ғана бөлінуде.
    

61. 
    Ядролық реактор, атомдық реактор – атом ядросы бөлінуінің басқарылатын тізбекті реакциясын жүзеге асыратын құрылғы. Оның негізгі бөліктеріне: ядролық отын (мысалы, уран не плутоний), баяулатқыш, шағылдырғыш, суытқыш), бақылау және өлшеу приборлары жатады. Ядролық реактор атом ядроларының бөлінуіне себепші болатын нейтрондардың энергетикалық спектріне қарай: шапшаң (нейтрондардың энергиясы 100 кэВ-тан жоғары), жылулық не баяу (нейтрондардың энергиясы 0,025 эВ) және аралық (нейтрондардың энергиясы 1 эВ-тан бірнеше кэВ-қа дейін) нейтрондар реакторы болып, ал баяулатқыштағы ядролық отынның таралу сипатына сәйкес гомогенді және гетерогенді ядролық реактор болып ажыратылады. 
    

62. 
    Ядролық отын циклы – ядролық реакцияға қатысу нәтижесінде пайдалы энергия бөлетін зат. Ядролық реакциялардың пайдалы энергия бөлетін екі түрінің (ауыр ядроларды бөлшектеу және жеңіл ядролардан ауыр ядролардың түзілуі) болуына байланысты. Ядролық отындар бөлшектенгіш заттарға және термоядролық отындарға ажыратылады. Тізбекті реакцияға бейім уран мен плутоний изотоптары, сондай-ақ шапшаң нейтрондардың әсерінен бөлшектенетін не реакторларда сәуле әсерінен уран не плутоний изотоптарына түрленетін заттар бөлшектенгіш ядролық отын ға жатқызылады.
    

63. 
    Отын-энергетика балансы — отынның әр түрлері мен өндірілген энергияның шығарылуы (кіріс) мен пайдаланылуының (шығыс) арақатынасы.Қазақстандағы энергоресурстарды пайдалану жылдан жылға өсуде. Оның құрылымы да өзгерді: табиғи газ бен мүнайдың үлесі көбейді. Бірақ өзірге негізгі энергия көзі көмір болып саналады. Отын-энергетикалық кешен (ОЭК) отын өнеркәсібі мен электр энергетикасын біріктіреді . Оның негізгі міндеті -халықты, шаруашылыктың барлық салаларын қамтамасыз ету үшін энергияның әр түрін өндіру және сыртқа шығару. Отын-энергетика кешені еліміздегі барлық шаруашылыкқ жұмыстарын қамтып, еңбек өнімділігін арттыруға көмектеседі.
    
64. 
    Отын энергетикасы— біздің еліміз үшін негізгі валюта «табушысы». Оның Қазақстан экспортындағы үлесі 3/5-тен астам.Кешеннің табиғи негізін энергетикалық ресурстар құрайды. Оған минералдық отын (мұнай, табиғи газ, көмір) мен су қоры (өзеннің құлама суының энергиясы) жатады. Біздің елімізде ядролық отынның (уран), жанғыш тақта тастың және таусылмайтын энергетикалық ресурстардың — Күн жөне жел энергиясының мол қазынасы бар.Қазақстан отынның барланған ресурстары жөнінен дүние жүзінде жоғарғы орындарды алады.
    
65. 
    Байытылған уран алу үшін пайдаланылатын газ центрифугаларынсыз ядролық отын өндірісін елестету мүмкін емес. Қажетті концентрацияға қол жеткізгеннен кейін уран диоксидінен деп аталатын таблеткалар басылады. Олар майлау материалдарының көмегімен жасалады, олар пештерде жану кезінде жойылады. Өрт температурасы 1000 градусқа жетеді. Осыдан кейін таблеткалар көрсетілген талаптарға сәйкестігі тексеріледі. Сонымен қатар, жылу шығаратын элементтерге арналған құбырлы қабықтар басқа шеберханада дайындалады. Жоғарыда аталған процестер, соның ішінде кейінгі дозалар мен таблеткаларды қабық түтіктеріне орау, герметизациялау, зарарсыздандыру отын өндірісі деп аталады.
    

66. 
    Ядролық отынның химиялық құрамы бойынша ядролық отын:
    

67. 
    Жанып кеткен жылу шығаратын элементтер - реактордан жаңа ғана алынған (әрине, қашықтағы манипуляторлардың көмегімен) жоғары белсенді изотоптар бар. Мұндай материалмен жұмыс істеу өте қауіпті. Сондықтан, Теледидарлар ең алдымен әсер ету бассейніне жіберіледі - әр АЭС-да бар (сақтау орны). Онда олар қысқа өмір сүретін нуклидтер ыдырағанға дейін 3 жылдан 10 жылға дейін өмір сүреді. Осыдан кейін пайдаланылған ядролық отынның белсенділігі ыдырау уақыты Үлкен ыдырау өнімдерімен (ПД) анықталады. Олардың ішінде стронций - 90 (жартылай шығарылу кезеңі Т=29,2 жыл), криптон -,8 жыл), технетий-мың жыл) және цезий - ,6 жыл) негізгі үлес қосады. Ұзақ өмір сүретін PD - ден басқа, трансуранды элементтер де қалады-актиноидтар: нептуния, плутоний, америкий, Курий; олардың барлығы радиоактивті, жартылай шығарылу кезеңі өте үлкен (ондаған және жүздеген мың жылдар). Оларды ұзақ уақыт бойы, тіпті арнайы контейнерлерде де сақтау қауіпті.Өйткені, қалған радионуклидтердің арқасында бұл сұйықтықтар үнемі қызады.
    
68. 
    

70. 
    Уран диоксиді UO,. ШРК = 0,015 мг/м. Қою қоңыр кристалдар
    

71. 
    Уран ядролық отынын кенді қайта өңдеу арқылы алады. Процесс бірнеше сатыда жүреді:Кедей кен орындары үшін: қазіргі өнеркәсіпте бай уран кендерінің болмауына байланысты (уран концентрациясы 3% - ға жететін канадалық және австралиялық келіспеушілік кен орындары[8] қоспағанда) кендерді жерасты шаймалау әдісі қолданылады. Бұл қымбат кен өндіруді болдырмайды. Алдын ала дайындық тікелей жер астында жүреді. Күкірт қышқылы жер астындағы айдау құбырлары арқылы, кейде тривалентті темір тұздарын қосып (уранды u(IV) u(VI) - ге дейін тотықтыру үшін) айдайды, дегенмен кендерде тотығуды жеңілдететін темір мен пиролюзит жиі кездеседі. Арнайы сорғылармен сору құбырлары арқылы күкірт қышқылының уранмен ерітіндісі бетіне көтеріледі. Содан кейін ол тікелей сорбциялық, гидрометаллургиялық экстракцияға және бір мезгілде уранды шоғырландыруға түседі.Кен орындары үшін: кенді байыту және кенді радиометриялық байыту қолданылады.
    

72. 
    Қалдықтар үш санатқа бөлінеді:
    

73. 
    Сіз бәрін сол күйінде қалдыра аласыз - пакетке салынған қалдық отын соңғы сақтауды күтіп, траншеяларда сақталады. Олар отынды арнайы зауыттарда сұрыптайды, олар күрделі химиялық және механикалық операциялардан кейін уран, плутоний және... бетон және шыны блоктарды шығарады.Олар С класындағы қалдықтармен толтырылған, ұнтақтарға ұнтақталған, тығыздалған және әйнек компоненттерімен молекулалық деңгейде араласады. Блоктар зауытта желдетілетін құдықтарда сақталады.В класының қалдықтары - Отын және қайта өңдеу қалдықтары-металл қораптарға салынып, содан кейін бетонға салынады. Егер қысыммен басу қолданылса, онда қалдықтардың көлемін 4 есе азайтуға болады.В және С типті қалдықтарды сақтау ұзақ жартылай шығарылу кезеңіне байланысты жер бетінде қалдыруға болмайды, олардың қауіпсіз күйіне дейін үш жүз емес, жүздеген мың жыл күтуге тура келеді.
    
74.