Астраномія. Планеты

Уран

• Уран (ледяной гигант) – седьмая планета Солнечной системы. • Экваториальный радиус: 25559 ± 4 км, полярный радиус: 24973 ± 20 км. • Масса: 8.68 × 10²⁵ кг или 14.536 массы Земли. • Средняя плотность: 1.27 г/см³. • Сферическое альбедо равно 0,60.

Уильям Гершель(1738 – 1822)

Уран открыт 13 марта 1781 года Уильямом Гершелем. Среднее расстояние Урана от Солнца равно 19.23 а.е. Период обращения вокруг Солнца равен 84.323 года. Наклон орбиты к плоскости эклиптики 0.772°. Наклон оси вращения: 97.77°. Период вращения: 17^h14^m24^s. Поскольку плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,77°, то планета вращается, «лёжа на боку». Это даёт полностью отличный от других планет Солнечной системы процесс смены времён года. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. В качестве причины такого аномального вращения обычно называется столкновение Урана с другой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. В это время только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце расположено очень низко над горизонтом – как в земных полярных широтах. Через полгода ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс Урана в течение 42 земных лет находится в темноте, и 42 года освещён Солнцем.

Атмосфера Урана

Тёмное Пятно Урана

Поскольку Уран не имеет твёрдой поверхности, его «атмосферой» принято считать наиболее удалённую от ядра часть газообразной оболочки. Предполагается, что атмосфера Урана начинается на расстоянии 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре 320 K. Атмосфера Урана содержит молекулярный водород (85%), гелий (12%), метан (2,3%). Такое высокое содержание метана, поглощающего в красной области спектра, обусловливает синевато-зелёный цвет планеты. Также обнаружены следы других углеводородов (этана, метилацетилена и диацетилена), которые, как предполагается, являются продуктом фотолиза метана под воздействием солнечного излучения УФ диапазона. В нижних слоях атмосферы наблюдаются сезонные изменения, облака и сильные ветры.

Предположительно, Уран состоит из трёх слоёв. В центре находится твёрдое ядро из металлов, силикатов, льдов аммиака и метана. Ядро занимает около трети радиуса планеты, его масса составляет примерно 0,6–3,7 земных масс. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см³, давление может достигать 800 ГПа при температуре в 5000 К. Над ядром расположена мантия, состоящая из смеси водяного и аммиачно-метанового льдов. Мантия составляет бо́льшую часть планеты (60% от общего радиуса, и до 13,5 земных масс). Над мантией находится газовая оболочка, занимающая от 10 до 20% радиуса планеты и составляющая 0,5–1,5 массы Земли.

Your browser does not support the video tag. Внутреннее строение Урана

Магнитный диполь Урана

Полярные сияния на Уране

Магнитное поле Урана было измерено с помощью КА «Вояджер-2» в 1986 году. По данным этих измерений величина магнитного диполя Урана примерно в 50 раз больше дипольного момента Земли. Вклад квадрупольного момента на поверхности планеты сравним с вкладом диполя. В отличие от других планет, дипольный магнитный момент Урана наклонён под большим углом (59°) к оси вращения планеты и смещён к северному полюсу на 8000 км (фактически треть радиуса). В результате этого магнитосфера Урана обладает значительной асимметрией: напряжённость магнитного поля на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 Э, а в северном полушарии – 1,1 Э. Головная ударная волна магнитосферы расположена на расстоянии от Урана в 23 его радиуса; магнитопауза – на расстоянии 18 радиусов Урана. Магнитный «хвост» Урана тянется за планетой на миллионы километров и вращением планеты закручен в виде штопора. На Уране наблюдаются полярные сияния, видные как яркие дуги вокруг магнитных (но не географических) полюсов.

Массы спутников Урана

Схема орбит спутников и колец Урана

В настоящее время у Урана достоверно обнаружено 27 спутников и система колец. Традиционно спутники Урана называются по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Спутники Урана разделяются на три группы: 13 внутренних, 5 крупных и 9 нерегулярных. Внутренние спутники Урана представляют собой слабо отражающие объекты, тесно связанные с кольцами Урана, которые, возможно, возникли вследствие распада одной или нескольких маленьких внутренних лун. Орбиты внутренних спутников лежат внутри орбиты Миранды. Некоторые из них (Корделия и Офелия) являются лунами-пастухами колец.

Титания – крупнейший спутник Урана

Крупные спутники Урана – Титания (диаметр равен 1577 км), Оберон (1523 км), Умбриэль (1169 км), Ариэль (1158 км) и Миранда (472 км ) – достаточно массивны, чтобы иметь шарообразную форму. Крупные спутники Урана состоят из смеси примерно равных количеств льда и силикатов, за исключением Миранды, которая состоит преимущественно изо льда.

Кольца и спутники Урана в ИК диапазоне

Нерегулярные спутники Урана имеют сильно вытянутые орбиты, имеющие, кроме этого, значительные наклоны к экваториальной плоскости. Эти спутники обращаются вокруг Урана на расстояниях, значительно превышающих радиус орбиты Оберона – наиболее удалённого из крупных спутников. Предполагается, что все нерегулярные спутники захвачены Ураном уже после его формирования. Система колец Урана состоит из 13 отчётливо различимых колец. Они разделяются на 3 группы: 9 узких главных колец, 2 пылевых кольца и 2 внешних кольца. Радиусы колец заключены в пределах от 38 тыс. до 98 тыс. км. Кольца состоят из частиц диаметром 0,2–20 м и небольшого количества пыли. Образующие кольца частицы слабо отражают солнечное излучение (их альбедо составляет единицы процентов) и состоят из смеси льда и тёмного вещества.

Планета Уран: описание, строение, характеристика

Кто открыл Уран

Особенности планеты Уран

Температура Урана

Есть ли жизнь на Уране

Атмосфера Урана

Фото планеты Уран

Поверхность Урана

Кольца Урана

Спутники Урана

Вращение Урана

Сколько лететь до Урана

Интересные факты о планете Уран

Планета Уран, видео

Планета Уран, одна из гигантских планет нашей Солнечной системы (занимающая третье место по величине после Юпитера и Сатурна), примечательна, прежде всего, своим необычным движением вокруг Солнца, а именно в отличие от всех остальных планет Уран вращается «ретроградно». Что это значит? А то, что если другие планеты, в том числе наша Земля, подобны движущимся крутящимся волчкам (за счет кручения происходит смена дня и ночи), то Уран, подобен катящемуся шару, и как результат смена дня/ночи, а также времена года на этой планеты существенно отличаются.

Кто открыл Уран

Но давайте начнем наш рассказ об этой необычной планете с истории ее открытия. Планета Уран был открыта английским астрономом Уильямом Гершелем в 1781 году. Что интересно, наблюдая ее необычное движение, астроном сперва принял ее за комету, и лишь спустя пару лет наблюдений она таки получила планетный статус. Гершель хотел назвать ее «Звездой Георга», но научному сообществу больше пришлось по вкусу название, предложенное Иоганном Боде – Уран, на честь античного бога Урана, являющегося олицетворением неба.

Бог Уран в античной мифологии является самым старым из богов, создателем всего и всея (в том числе других богов), и также дедушкой верховного бога Зевса (Юпитера).

Особенности планеты Уран

Уран тяжелее нашей Земли в 14,5 раз. Тем не менее, это самая легкая планета среди планет-гигантов, так соседняя с ним планета Нептун, хотя и имеет меньшие размеры, масса ее больше, нежели у Урана. Относительная легкость этой планеты обусловлена ее составом, значительную часть которого составляет лед, причем лед на Уране самый разнообразный: есть лед аммиачный, водный, метановый. Плотность Урана составляет 1.27 г/см кубичных.

Температура Урана

Какая температура на Уране? Ввиду удаленности от Солнца, разумеется, весьма холодная и дело здесь не только в ее удаленности, но и в том, что внутреннее тепло Урана в разы меньше, чем у других планет. Тепловой поток планеты чрезвычайно маленький, он меньше чем у Земли. Как следствие на Уране была зарегистрирована одна из самых низких температур Солнечной системы –224 С, что даже ниже чем у Нептуна, находящегося еще дальше от Солнца.

Есть ли жизнь на Уране

При температуре, описанной абзацем выше, очевидно, что зарождение жизни на Уране не возможно.

Атмосфера Урана

Какая атмосфера на Уране? Атмосфера этой планеты делится на слои, которые определяются температурой и поверхностью. Внешний слой атмосферы начинается на расстоянии 300 км от условной поверхности планеты и называется атмосферной короной, это самая холодная часть атмосферы. Далее ближе к поверхности идет стратосфера и тропосфера. Последняя – самая нижняя и самая плотная часть атмосферы планеты. Тропосфера Урана имеет сложное строение: она состоит из водных облаков, облаков аммиака, метановых облаков перемешанных между собой в хаотическом порядке.

Состав атмосферы Урана отличается от атмосфер других планет по причине высокого содержания гелия и молекулярного водорода. Также большая доля в атмосфере Урана принадлежит метану, химическому соединению, составляющему 2,3% всех молекул тамошней атмосферы.

Фото планеты Уран

Поверхность Урана

Поверхность Урана состоит из трех слоев: скалистого ядра, ледяной мантии и внешней оболочки из водорода и гелия, которые пребывают в газообразном состоянии. Также стоит отметить еще один важный элемент, который входит в состав поверхности Урана – это метановый лед, который создает, что называется фирменный, голубой окрас планеты.

Также ученые средствами спектроскопии обнаружили окись и двуокись углерода в верхних слоях атмосферы.

Кольца Урана

Да, и у Урана тоже есть кольца (впрочем, как и других планет-гигантов), пускай и не такие большие и красивые как у его коллеги Сатурна. Наоборот, кольца Урана тусклые и почти не заметные, так как состоят из множества очень темных и маленьких частиц, диаметром от микрометра до долей метров. Что интересно, кольца у Урана были обнаружены раньше колец других планет за исключением Сатурна, еще первооткрыватель планеты У. Гершель утверждал, что видел у Урана кольца, но тогда ему не поверили, так как телескопы того времени не обладали достаточной мощностью, чтобы другие астрономы могли подтвердить увиденное Гершелем. Лишь спустя два века, в 1977 году американскими астрономами Джеймсоном Элиотом, Дагласом Минкомым и Эдвардом Данемом с помощью бортовой обсерватории Койпера удалось воочию наблюдать кольца Урана. Причем произошло это случайно, так как ученые просто собирались заниматься наблюдениями за атмосферой планеты и сами того не ожидая обнаружили наличие у нее колец.

На данный момент известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо эпсилон. Кольца этой планеты являются сравнительно молодыми, они были образованы уже после ее рождения. Есть гипотеза, что кольца Урана образованы из остатков какого-то разрушенного спутника планеты.

Спутники Урана

К слову о спутниках, как думаете, сколько спутников у Урана? А их у него аж целых 27 штук (по крайней мере, известных на данный момент). Самыми большими считаются: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Все спутники Урана представляют собой смесь горных пород со льдом, за исключением Миранды, которая полностью состоит из льда.

Так выглядят спутники Урана по сравнению с самой планетой.

У многих спутников нет атмосферы, также часть из них движется внутри колец планеты, через что их также называют внутренними спутниками, и все они обладают прочной связью с кольцевой системой Урана. Ученые полагают, что многие спутники были захвачены гравитацией Урана.

Вращение Урана

Вращение Урана вокруг Солнца, пожалуй, является самой интересной особенностью этой планеты. Так как мы писали выше, Уран вращается иначе, чем все другие планеты, а именно «ретроградно», подобно тому, как катится по земле шар. В результате этого смена дня и ночи (в нашем привычном понимании) на Уране происходит только вблизи экватора планеты, притом, что Солнце там расположено очень низко над горизонтом, примерно как в полярных широтах на Земле. Что же касается полюсов планеты, то там «полярный день» и «полярная ночь» сменяют друг друга раз в 42 земных года.

Что же касается года на Уране, то один тамошний год равен нашим 84 земным годам, именно за такое время планета делает круг по своей орбите вокруг Солнца.

Сколько лететь до Урана

Сколько лететь до Урана от Земли? Если при современных технологиях полет к ближайшим нашим соседкам Меркурию, Венере, Марсу занимает по несколько лет, то полет к таким отдаленным планетам как Уран может растянуться на десятилетия. На данный момент лишь один космический аппарат совершил подобное путешествие: Вояджер-2, запущенный НАСА в 1977 году, долетел до Урана в 1986 году, как видите полет в одну сторону занял почти десятилетие.

Также предполагалось отправить к Урану аппарат Кассини, занимавшийся изучением Сатурна, но потом было принято решение оставить Кассини возле Сатурна, где тот и погиб совсем недавно – в сентябре прошлого 2017 года.

Интересные факты о планете Уран

• Через три года после своего открытия планета Уран стала местом действия сатирического памфлета. Часто эту планету упоминают в своих научно-фантастических произведениях писатели фантасты.
• Уран можно увидеть в ночном небе и невооруженным глазом, надо лишь знать, куда смотреть, и небо должно быть идеально темным (что, к сожалению, не возможно в условиях современных городов).
• На планете Уран есть вода. Вот только вода на Уране пребывает в замороженном виде, как лед.
• Планете Уран можно со всей уверенностью присвоить лавры «самой холодной планеты» Солнечной системы.

Планета Уран, видео

И в завершение интересное видео про планету Уран.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Эта статья доступна на английском языке – Planet Uranus.

Планета Уран: строение, спутники, характеристики | Солнечная система

Седьмую планету солнечной системы – Уран – открыли лишь в 1781 году и назвали в честь древнегреческого бога, который был отцом Кроноса. Эту планету классифицируют, как одну из газообразных планет-гигантов, наряду с Юпитером, Сатурном и Нептуном.
Ульям Гершель, открывший Уран, сначала принял его за комету. Он наблюдал за созвездием Тельца, и обратил внимание на небесное тело, находившееся в том месте, которое должно было пустовать, судя по звездным картам того времени. Объект был достаточно четким и медленно двигался относительно звезд.

Он рассказал о своем наблюдении коллегам астрономам, математикам и другим ученым. Европейские астрономы принялись изучать объект, его расстояние, массу, орбиту и прочие характеристики. Российский ученый Андрей Лексель, определил расстояние между Солнцем и Ураном, оно составляло, целых 18 а. е. (2,8 млрд. км). Так, через 2 месяца, после ежедневных многочасовых наблюдений, ученые были убеждены, что Гершель открыл не комету, а далекую седьмую планету. За свое открытие, он был удостоен пожизненной денежной королевской выплаты в 200 фунтов стерлингов и награжден орденом. Эта была первая планета, открытая в Новое время. Уран расширил границы солнечной системы в глазах человека, со времен Античности.

Строение Урана

Как показывают наблюдения со спутников, железно-каменное ядро с температурой около 7000 K, на Уране присутствует, а вот рек и океанов, наблюдать не приходится. Отсутствие металлического водорода, уменьшает количество тепла, выделяемое планетой до 30%, поэтому 70% тепловой энергии Уран получает от Солнца. За ядром сразу начинается плотная очень плотная атмосфера, толщиной около 8 тыс. км. Химический состав атмосферы Урана таков: 83% водорода (h3), 15% гелия (Не) и около 2% метан (Ch5). Метан, так же как и водород, принимают активное участие в поглощении солнечной радиации, и, следовательно, инфракрасного и красного спектров. Этим объясняется сине-зеленый цвет планеты. Ветры в средних слоях, движутся со скоростью 250м/с.

Наклон оси Урана

Уран – уникальная планета солнечной системы. Наклон оси вращения составляет около 98°, это значит, что планета практически завалена набок. Для наглядности: если все планеты похожи на вращающуюся юлу, то Уран, скорее похож, на катящийся шар для боулинга. Из-за такого необычного положения, смены дня и ночи и времен года на планете, протекают, мягко говоря, нестандартно. Получается, что 42 года, один полюс находится в темноте, на другой светит Солнце, а потом они меняются. Ученые объясняют такое странное положение планеты, столкновением с другим небесным телом (возможно с другой планетой), которое произошло миллионы лет назад.

Спутники Урана

В начале третьего тысячелетия открыто и исследовано 27 спутников планеты Уран. Основными, являются 5 самых крупных спутников. Самый большой спутник – Титания – имеет диаметр всего 1570 км, это очень немного, по сравнению со спутниками остальных планет. Оберон – второй по величине спутник Урана. Он и Титания, были открыты все тем же Гершелем, обнаружившим саму планету. Далее идут еще меньшие по размерам спутники: Умбриэль, Ариель и Миранда. Интересен тот факт, что имена всем спутникам Урана, давали в честь героев бессмертных произведений Уильяма Шекспира.

Характеристики Урана

• Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
• Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли)
• Диаметр на полюсе: 49946 км
• Наклон оси: 98°
• Плотность: 1,27 г/см³
• Температура верхних слоев: около –220 °C
• Период обращения вокруг оси (сутки): 17 часов 15 минут
• Расстояние от Солнца (среднее): 19 а. е. или 2,87 млрд. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 84,5 года
• Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,044
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 0,773°
• Ускорение свободного падения: около 9 м/с²
• Спутники: есть 27 шт.

Планета Уран: описание, фото, интересные факты

Солнечная система > Система Уран > Планета Уран

Спутники | Кольца | Исследование | Фотографии

1. Введение
2. Размер, масса и орбита
3. Состав и поверхность
4. Спутники Урана
5. Атмосфера и температура
6. Кольца Урана
7. История изучения

---

Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру планета в Солнечной система после Юпитера и Сатурна. Обладает коллекцией спутников и кольцевой системой.

Хотя его можно отыскать без использования увеличительных приборов, планетарный статус выявили лишь в 18-м веке. Давайте внимательнее изучим интересные факты об Уране для детей и взрослых.

Интересные факты

Открыт Уильямом Гершелем в 1781 году

• Это тусклая планета, поэтому была недоступной древним людям. Сначала Гершель посчитал, что видит комету, но спустя пару лет объект получил планетарный статус. Ученый хотел назвать ее «Звездой Георга», но вариант Иоганна Боде подошел лучше.

Осевой оборот занимает 17 часов и 14 минут

• Планета Уран характеризуется ретроградностью, что не сходится с общей направленностью.

Год длится 84 лет

• Но некоторые участки направлены прямо к Солнцу и так длится примерно по 42 года. Остальное время отведено на тьму.

Это ледяной гигант

• Подобно остальным газовым гигантом, верхний слой Урана представлен водородом с гелием. Но ниже идет ледяная мантия, сосредоточенная над ледяным и скалистым ядром. Верхняя атмосфера – вода, аммиак и кристаллы метанового льда.

Морозная планета

• При показателе температуры в -224°C считается самой холодной планетой. Периодически Нептун остывает еще сильнее, но большую часть времени мерзнет Уран. Верхний атмосферный слой укрыт метановой дымкой, скрывающей бури.

Есть два набора тонких колец

• Частички крайне маленькие. Есть 11 внутренних и 2 наружных кольца. Сформировались при крушении древних спутников. Первые кольца заметили лишь в 1977 году, а остальные – на снимках телескопа Хаббл в 2003-2005 гг.

Имена лун даны в честь литературных персонажей

• Все спутники Урана названы по героям Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Самой интересной считается Миранда с ледяными каньонами и странным видом поверхности.

Отправили одну миссию

• К Урану в 1986 году наведывался Вояджер-2 на удаленности в 81500 км.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 25360 км, объеме – 6.833 × 10¹³ км³ и массе – 8.68 × 10²⁵ кг, планета Уран в 4 раза крупнее Земли и в 63 раза превосходит её по объему. Но не забывайте, что это газовый гигант с плотностью в 1.27 г/см³, поэтому здесь  он уступает нам.

Физические характеристики планеты Уран

Полярное сжатие	0,02293
Экваториальный радиус	25 559 км
Полярный радиус	24 973 км
Площадь поверхности	8,1156·109 км²
Объём	6,833·1013 км³
Масса	8,6832·1025 кг 14,6 земных
Средняя плотность	1,27 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе	8,87 м/с²
Вторая космическая скорость	21,3 км/c
Экваториальная скорость вращения	2,59 км/с 9 324 км/ч
Период вращения	0,71833 дней
Наклон оси	97,77°
Прямое восхождение северного полюса	257,311°
Склонение северного полюса	−15,175°
Альбедо	0,300 (Бонд) 0,51 (геом.)
Видимая звёздная величина	5,9 — 5,32
Угловой диаметр	3,3″—4,1″

Уран отличается наибольшим переменным расстоянием от Солнца. По сути дистанция колеблется между 2 735 118 110 км и 3 006 224 700 км. При среднем расстоянии в 3 млрд. км на один орбитальный проход уходит 84 года.

Вращение оси длится 17 часов и 14 минут (столько занимает день на Уране). На верхнем атмосферном слое заметен сильный ветер в сторону вращения. На некоторых широтах массы движутся быстрее и выполняют оборот за 14 часов.

Орбита и вращение планеты Уран

Афелий	3 004 419 704 км 20,083 305 26 а. е.
Большая полуось	2 876 679 082 км 19,229 411 95 а. е.
Эксцентриситет орбиты	0,044 405 586
Сидерический период обращения	30 685,4 дней 84.01 года
Синодический период обращения	369,66 дней
Орбитальная скорость	6,81 км/с
Средняя аномалия	142,955717°
Наклонение	0,772556°
Долгота восходящего узла	73,989821°
Аргумент перицентра	96,541318°
Спутники	27

Удивительно то, что эта планета совершает обороты практически на боку. Пока у одних наблюдается небольшой осевой наклон, показатель Урана достигает 98°. Из-за этого планета проходит сквозь кардинальные перемены. На экваторе ночь и день длятся нормально, но на полюсах они охватывают по 42 года!

Состав и поверхность

Планетарная структура представлена тремя слоями: скалистое ядро, ледяная мантия и внешняя оболочка из водорода (83%) и гелия (15%) в газообразном состоянии. Есть еще один важный элемент – 2.3% метанового льда, который влияет на голубой окрас Урана. В составе стратосферы можно найти различные углеводороды, среди которых этан, диацетилен, ацетилен и метилацетилен. На нижнем фото можно внимательно изучить строение Урана.

Внутреннее строение Урана

При помощи спектроскопии обнаружили окись углерода и двуокись углерода в верхних слоях, а также ледяные облака водяного пара и аммиак с сероводородом. Именно поэтому Уран вместе с Нептуном именуют ледяными гигантами.

Ледяная мантия представлена горячей и плотной жидкостью, в составе которой присутствуют вода, аммиак и прочие летучие вещества. Жидкость (водно-аммиачный океан) характеризуется высокой электропроводностью.

Масса ядра достигает всего 0.55 земной, а по радиусу – 20% от общего планетарного размера. Мантия – 13.4 земной массы, а верхний атмосферный слой – 0.5 земной массы.

Плотность ядра – 9 г/см³, где давление в центре поднимается до 8 млн. бар, а температура – 5000К.

Спутники

Семья состоит из 27 известных нам спутников Урана, разделенных на крупные, внутренние и нерегулярные. Наибольшими считаются Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Их диаметр превосходит 472 км, а масса – 6.7 х 10¹⁹ кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 10²¹ кг у Титании.

Сравнение размеров крупнейших спутников Урана с размером планеты

Есть мнение, что все крупные луны появились в аккреционном диске, который присутствовал вокруг планеты еще долгое время с момента ее формирования. Каждая представлена практически равным соотношение горной породы и льда. Выделяется лишь Миранда, которая почти полностью создана из льда.

Можно отметить также наличие аммиака, диоксида углерода, а скалистая порода – углеродистый материал и органические соединения. Полагают, что в Титании и Обероне на черте между ядром и мантией может существовать жидкий водяной океан. Поверхность щедро усеяна кратерами. Самой молодой и «чистой» считается Ариэль, а вот Умбриэль – старушка со шрамами.

У главных спутников нет атмосферы, а орбитальный путь приводит к сильным сезонным колебаниям. Внутренних лун насчитывают 13: Корделия, Офелия, Биянка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Все они получили свои имена в честь героев творений Шекспира. На фото продемонстрированы спутники и кольца Урана.

Спутники и кольца Урана

Внутренние спутники обладают прочной связью с кольцевой системой планеты. С диаметром в 162 км Пак считается в этой группе крупнейшей луной и единственная, чей снимок удалось добыть Вояджеру-2.

Все они выступают темными телами. Сформированы из водяного льда с темным органическим материалом. Система лишена стабильности и модели показывают, что может произойти столкновение. Особенное беспокойство вызывают Дездемона и Крессида.

Есть 9 нерегулярных спутников, чья орбита расположена дальше Оберона. Они были захвачены уже после формирования самой планеты: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд. Они охватывают 18-150 км. Все вращаются в ретроградном направлении, кроме Маргариты.

Атмосфера и температура

Атмосфера Урана также делится на слои, определяемые температурой и давлением. Это газовый гигант, поэтому лишен твердой поверхности. Дистанционные зонды способны опускаться до 300 км вглубь.

Можно выделить тропосферу (300 км ниже поверхности и 50 км над ней с давлением в 100-0.1 бар) и стратосферу (50-4000 км и 0.1-10¹⁰ бар).

Зависимость температуры на Уране от высоты атмосферы и давления

Наиболее плотный слой – тропосфера, где нагрев достигает 46.85°C и опускается до -220°C. Верхняя область считается самой морозной в системе. Большая часть ИК-лучей создаются в тропопаузе.

Здесь располагаются облака: водные, ниже идут аммиачные и сероводородные, а сверху – тонкие метановые. В стратосфере температура меняется от -220°C до 557°C, к чему приводит солнечная радиация. На этом слое отмечают этановый смог, создающий внешний вид планеты. Есть ацетилен и метан, которые прогревают этот шар.

Термосфера и корона охватывают 4000-50000 км от точки «поверхности», где температура держится на 577°C. Пока никто точно не знает, как планете удается так прогреваться, ведь она удалена от Солнца, а внутреннего тепла недостаточно.

По погоде напоминает старших газовых гигантов. Есть полосы, совершающие обороты вокруг планеты. В итоге, ветры разгоняются до 900 км/ч, приводя к масштабным штормам. В 2012 году телескоп Хаббл заметил Темное пятно – гигантский вихрь, простирающийся на 1700 км х 3000 км.

Кольца

Кольца планеты Уран состоят из темных частичек, чей размер от микрометра до доли метра, поэтому их не так легко разглядеть. Сейчас удается выделить 13 колец, среди которых наиболее яркое – эпсилон. Если не считать двух узких, то тянутся в ширину на несколько км.

Это цветное изображение колец Урана было сделано Вояджером 21 января 1986 года, на расстоянии 4.17 млн. км (2.59 млн миль). На этой фотографии видны все 9 его колец

Кольца молодые и сформировались уже после самой планеты. Есть мнение, что выступают частью разрушенной луны (или нескольких). Одно из первых наблюдений за кольцами выполнили Джеймс Эллиот, Джессика Минк и Эдвард Данхем в 1977 году. В период затмения звезды HD 128598 они отыскали 5 формирований.

Кольца появились и на снимках Вояджера-2 в 1986 году. А новые обнаружил уже телескоп Хаббл в 2005 году. Крупнейшее вдвое шире планеты. В 2006 году обсерватория Кека показала кольца в цвете: внешнее – синее, а внутреннее – красное. Остальные кажутся серыми.

История изучения

Уран входит в список пяти планет, которые можно было разглядеть невооруженным глазом. Но это тусклый объект, а орбитальный путь проходит слишком медленно, поэтому древние считали, что перед ними классическая звезда. Ранний обзор принадлежит Гиппарху, указавшему на тело как на звезду в 128 г. до н. э.

Первое точное наблюдение за планетой выполнил Джон Фламстид в 1690-м году. Он заметил ее минимум 6 раз и записал в качестве звезды (34 Тельца). Примерно 20 раз за Ураном следил Пьер Лемоньер в 1750-1769 гг.

Телескоп, при помощи которого Уильям Гершель наблюдал за Ураном

Но лишь в 1781 году Уильям Гершель начал наблюдать за Ураном как за планетой. Правда сам он считал, что смотрит на комету, которая по повадкам смахивает на планетный объект. В итоге, к изучению подключились и другие астрономы, среди которых был Андерс Лекселл. Ему первому удалось определить почти круговую орбиту. Это подтвердил и Иоганн Боде.

В 1783 году Уран официально признали планетой, а Гершель получил 200 фунтов от короля. За это ученый прозвал объект звездой Георга в честь нового покровителя. Но за пределы Великобритании наименование не вышло.

Уран, запечатленный космическим телескопом Хаббл

Современное наименование предложил Иоганн Боде. Это была латинская версия греческого бога неба. Название прижилось и стало официальным в 1850-м году. Ниже представлена карта Урана.

Карта поверхности

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Полезные статьи:

---

Положение и движение Урана

Строение Урана

Поверхность Урана

Ссылки

---

---

Состав системы Урана

Уран — все статьи и новости

Уран — седьмая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы. Имея в радиусе порядка 25000 км, является третьей по величине планетой после Юпитера и Сатурна. Как и они, относится к газовым гигантам, однако, в отличие от них, не имеет в своем составе металлического водорода. Уран также имеет много водяного льда в его высокотемпературных модификациях, поэтому ему присвоена категория «ледяных гигантов» как подкатегория газовых. Окружен 27 спутниками, крупнейшие из которых — Титания, Оберон, Ариэль и Умбриэль. Также имеет рекордное количество слабо выраженных колец — 13. Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Сутки короткие: полный оборот вокруг своей оси Уран завершает за 17 часов 14 минут 24 секунды. Направление вращения — обратное, то есть противоположное вращению вокруг Солнца.

Отличием Урана от всех остальных планет Солнечной системы является наклон оси его вращения, почти перпендикулярной к плоскости орбиты, делая его похожим на катящийся шар. В момент солнцестояний один из полюсов Урана направлен на Солнце. Благодаря такому наклону полярные области Урана нагреваются Солнцем больше, чем экваториальные, но по неизвестным причинам экватор Урана все равно теплее его полюсов.

Еще одна особенность Урана, до сих пор не объясненная, — очень малый или полностью отсутствующий исходящий от него тепловой поток. Это серьезно осложняет определение температуры его недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды, и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где хотя бы теоретически возможно существование жизни.

Уран был открыт британским астрономом Уильямом Гершелем в 1781 году. Тем самым Гершель впервые со времен античности расширил границы Солнечной системы в глазах человека.

Единственным космическим аппаратом, изучавшим Уран с относительно близкого расстояния, был Voyager 2, который во время пролета прошел в 85 500 км от поверхности планеты. В настоящее время NASA планирует запуск зонда Uranus orbiter and Probe, который предположительно состоится в 20-х годах нынешнего столетия.

Изображение: NASA

описание планеты, интересные факты, атмосфера Урана и фото

Планета Уран

Уран — седьмая планета в Солнечной системе и третий по счету газовый гигант. Планета является третьей по величине и четвертой по массе, а свое название получила в честь отца римского бога Сатурна.

Именно Уран удостоился чести быть первой планетой, открытой в современной истории. Однако на самом деле, его первоначальное открытие его как планеты фактически не происходило. В 1781 году астроном Уильям Гершель при наблюдении звезд в созвездии Близнецов, заметил неких дискообразный объект, который он поначалу записал в разряд комет, о чем и сообщил в Королевское научное сообщество Англии. Однако позже самого Гершеля озадачил тот факт, что орбита объекта оказалась практически круглой, а не эллиптической, как это бывает у комет. И только когда это наблюдения было подтверждено другими астрономами, Гершель пришел к выводу, что на самом деле открыл планету, а не комету, и открытие, наконец, получило широкое признание.

После подтверждения данных о том, что обнаруженный объект является планетой, Гершель получил необыкновенную привилегию — дать ей свое название. Не долго думая, астроном выбрал имя короля Англии Георга III и назвал планету Georgium Sidus, что в переводе означает «Звезда Георга». Однако название так и не получило научного признания и ученые, в большинстве своем, пришли к выводу, что лучше придерживаться определенной традиции в названии планет Солнечной системы, а именно называть их в честь древнеримских богов. Так Уран получил свое современное название.

В настоящее время единственной планетарной миссией, которой удалось собрать сведения про Уран, является Voyager 2.

«Вояджер-2» и Уран

Эта встреча, которая произошла в 1986 году, позволила ученым получить достаточно большое количество данных о планете и сделать множество открытий. Космический корабль передал тысячи фотографий Урана, его спутников и колец. Несмотря на то, что многие фотографии планеты не отобразили практически ничего, кроме сине-зеленого цвета, который можно было наблюдать и с наземных телескопов, другие изображения показали наличие десяти ранее неизвестных спутников и двух новых колец. На ближайшее будущее никаких новых миссий к Урану не запланировано.

Атмосфера Урана

Из-за темно-синего цвета Урана атмосферную модель планеты оказалось составить гораздо сложнее, нежели модели того же Юпитера или даже Сатурна. К счастью, снимки, полученные с космического телескопа «Хаббл» позволили получить более широкое представление. Более современные технологии визуализации телескопа дали возможность получить гораздо более детальные снимки, нежели чем у Voyager 2. Так благодаря фотографиям «Хаббл» удалось выяснить, что на Уране существуют широтные полосы как и на других газовых гигантах. Кроме того, скорость ветров на планете может достигать более 576 км / час.

Считается, что причиной появления однообразной атмосферы является состав самого верхнего ее слоя. Видимые слои облаков состоят в основном из метана, который поглощает эти наблюдаемые длины волн, соответствующие красному цвету. Таким образом, отраженные волны представлены в виде синего и зеленого цветов.

Под этим наружным слоем метана, атмосфера состоит из примерно 83% водорода (h3) и 15% гелия, где присутствует определенное количество метана и ацетилена. Подобный состав аналогичен другим газовым гигантам Солнечной системы. Однако атмосфера Урана резко отличается в другом отношении. В то время как у атмосферы у Юпитера и Сатурна в основном газообразные, атмосфера Урана содержит гораздо больше льда. Свидетельством тому являются экстремально низкие температуры на поверхности. Учитывая тот факт, что температура атмосферы Урана достигает -224 °С, ее можно назвать самой холодной из атмосфер в Солнечной системе. Кроме того, имеющиеся данные указывают на то, что такая крайне низкая температура присутствует практически вокруг всей поверхности Урана, даже на той стороне которая не освещается Солнцем.

Структура Урана

Уран, по мнению планетологов, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Современные модели позволяют предположить, что ядро в основном состоит из камня и льда и примерно в 55 раз превышает массу Земли. Мантия планеты весит 8,01 х 10 в степени 24 кг., или около 13,4 масс Земли. Кроме того, мантия состоит из воды, аммиака и других летучих элементов. Основным отличием мантии Урана от Юпитера и Сатурна является то, что она ледяная, пусть и не в традиционном смысле этого слова. Дело в том, что лед очень горячий и толстый, а толщина мантии составляет 5,111 км.

Что самое удивительное в составе Урана и то, что отличает его от других газовых гигантов нашей звездной системы, является то, что он не излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Учитывая тот факт, что даже Нептун, который очень близок по размеру к Урану, производит примерно в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, ученые сегодня очень заинтригованы в столь слабой мощности генерируемой Ураном энергии. На данный момент существует два объяснения данному явлению. Первая указывает на то, что Уран подвергся воздействию объемного космического объекта в прошлом, что привело к потере большей части внутреннего тепла планеты (полученной во время формирования) в космическое пространство. Вторая теория утверждает, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность.

Орбита и вращение Урана

Само открытие Урана позволило ученым расширить радиус известной Солнечной системы почти в два раза. Это означает, что в среднем орбита Урана составляет около 2,87 х 10 в степени 9 км. Причиной столь огромного расстояния является длительность прохождения солнечного излучения от Солнца до планеты. Солнечному свету необходимо около двух часов и сорока минут чтобы достичь Урана, что почти в двадцать раз дольше, чем требуется солнечному свету для того, чтобы достигнуть Земли. Огромное расстояние влияет и на продолжительность года на Уране, он длится почти 84 земных года.

Эксцентриситет орбиты Урана составляет 0.0473, что лишь немногим меньше, чем у Юпитера — 0,0484. Данный фактор делает Уран четвертым из всех планет Солнечной системы по показателю круговой орбиты. Причиной столь небольшого эксцентриситета орбиты Урана является разница между его перигелием 2,74 х 10 в степени 9 км и афелием 3,01 х 109 км составляет всего 2,71 х 10 в степени 8 км.

Самым интересным моментом в процессе вращения Урана является положение оси. Дело в том, что ось вращения для каждой планеты, кроме Урана, примерно перпендикулярна их плоскости орбиты, однако ось Урана наклонена почти на 98°, что фактически означает, что Уран вращается на боку. Результатом такого положения оси планеты является то, что северный полюс Урана находится на Солнце половину планетарного года, а другая половина приходится на южный полюс планеты. Другими словами, дневное время на одном полушарии Урана длится 42 земных года, а ночное, на другом полушарии столько же. Причиной, по которой Уран «повернулся на бок», ученые опять же называют столкновение с огромным космическим телом.

Кольца Урана

Учитывая тот факт, что самыми популярными из колец в нашей Солнечной системе длительное время оставались кольца Сатурна, кольца Урана не удавалось обнаружить вплоть до 1977 года. Однако причина не только в этом, есть еще две причины столь позднего обнаружения: расстояние планеты от Земли и низкая отражательная способность самих колец. В 1986 году космический аппарат Voyager 2 смог определить наличия у планеты еще двух колец, помимо известных на то время. В 2005 году космический телескоп «Хаббл» заметил еще два. На сегодняшний день планетологам известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо Эпсилон.

Кольца Урана отличаются от сатурнианских практически всем — от размеров частиц до из состава. Во-первых, частицы, составляющие кольца Сатурна маленькие, немногими больше, чем несколько метров в диаметре, тогда как кольца Урана содержат множество тел до двадцати метров в диаметре. Во-вторых, частицы колец Сатурна в основном состоят изо льда. Кольца Урана, тем не менее, состоят как изо льда так и значительной пыли и мусора.

Интересные факты об Уране

• Уильям Гершель открыл Уран в только 1781 году, так как планета была слишком тускла для того, чтобы ее могли заметить представители древних цивилизаций. Сам Гершель поначалу полагал, что Уран это комета, однако позже пересмотрел свое мнение и наука подтвердила планетарный статус объекта. Так Уран стал первой планетой, открытой в современной истории. Оригинальное название предложенное Гершелем было «Звезда Георга» — в честь короля Георга III, но научное сообщество не приняло его. Название «Уран» было предложено астрономом Иоганном Боде, в честь древнеримского бога Урана.
• Уран делает оборот вокруг своей оси один раз за каждые 17 часов и 14 минут. Подобно Венере, планета вращается в ретроградном направлении, противоположном направлению Земли и остальным шести планетам.
• Считается, что необычный наклон оси Урана могло вызывать грандиозное столкновение с другим космическим телом. Теория состоит в том, что планета, размеры которой были предположительно с Землю резко столкнулась с Ураном, что сдвинуло его ось практически на 90 градусов.
• Скорость ветра на Уране может достигать до 900 км в час.
• Масса Урана составляет около 14,5 раз масс Земли, что делает его самым легким из четырех газовых гигантов нашей Солнечной системы.
• Уран часто упоминается как «ледяной гигант». Помимо водорода и гелия в верхнем слое (как у других газовых гигантов), Уран также имеет ледяную мантию, которая окружает его железное ядро. Верхние слои атмосферы, состоят из аммиака и кристаллов ледяного метана, что дает Урану характерный бледно-голубой цвет.
• Уран является второй наименее плотной планетой в Солнечной системе, после Сатурна.

Уран — седьмая планета по удалённости от Солнца

• Voyager 2 — единственный космический аппарат, пролетевший мимо Урана. Это произошло в 1986 году, самое близкое расстояние до планеты во время пролета составило около 81500 км. Благодаря этой миссии были получены самые первые изображения планеты в достаточно высоком разрешении. Исследователям удалось выявить кольцевую систему планеты и орбитальные спутники.
• В настоящее время считается, что Уран имеет 13 колец. Все, кроме двух колец Урана, очень узкие — всего лишь несколько километров в ширину. Ученые полагают, что это связано с относительно молодым возрастом самих колец, которые в прошлом были частями от спутников Урана, но были разрушены кометами или астероидами.
• Химический элемент уран, обнаруженный в 1789 году, был назван в честь недавно обнаруженной планеты Уран.
• Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе. Минимальная температура поверхности на Уране составляет -224 °C — что делает его самым холодным из восьми планет. Его верхние слои атмосферы покрыты туманом, в основном из метана, который скрывает бури, происходящие в облаках.
• Спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Александром Поупом и Уильямом Шекспиром. Например, Оберан, Титании и Миранда. Почти все эти миры покрыты льдом и имеют темную поверхность, а некоторые представляют собой смесь льда и камней. Из спутников Урана наиболее интересным является Миранда, которая имеет ледяные каньоны, террасы и странно выглядящую поверхность.

Фото Урана

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Уран и его характеристики

Общая характеристика урана

Содержание урана в земной коре оценивается в 3×10^-4% (масс.), что соответствует общему количеству 1,3×10¹⁴ т металла. Природные соединения урана многообразны; важнейшими минералами являются уранит (диоксид урана UO₂), настуран (фаза переменного состава UO_2,0-2,5) и карнотит (уранил-ванадат калия K₂(UO₂)₂×(VO₄)₂×3H₂O).

Уран представляет собой метал серебристого цвета с глянцевой поверхностью (рис. 1). Тяжелый. Ковкий, гибкий и мягкий. Присущи свойства парамагнетиков. Для урана характерно наличие трех модификаций: α-уран (ромбическая система), β-уран (тетрагональная система) и γ-уран (кубическая система), каждая из которых существует в определенном температурном диапазоне.

Рис. 1. Уран. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса урана

Относительной молекулярная масса вещества (M_r) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A_r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии уран существует в виде одноатомных молекул U, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 238,0289.

Изотопы урана

Известно, что в стабильных изотопов уран не имеет, однако природный уран состоит из смеси тех изотопов ²³⁸U (99,27%), ²³⁵U и ²³⁴U, которые являются радиоактивными.

Имеются нестабильные изотопы урана с массовыми числами от 217-ти до 242-х.

Ионы урана

На внешнем энергетическом уровне атома урана имеется три электрона, которые являются валентными:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5р ⁶5d¹⁰5f³6s²6р ⁶6d¹7s².

В результате химического взаимодействия уран отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

U⁰ -3e → U³⁺.

Молекула и атом урана

В свободном состоянии уран существует в виде одноатомных молекул U. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу урана:

Энергия ионизации атома, эВ	7,11
Относительная электроотрицательность	1,38
Радиус атома, нм	0,138

Примеры решения задач

WebElements Периодическая таблица »Уран» радиусы атомов и ионов

Одной мерой размера является расстояние элемент-элемент внутри элемента. Однако не всегда легко проводить разумные сравнения между элементами, поскольку некоторые связи довольно короткие из-за множественных связей (например, расстояние O = O в O ₂ короткое из-за двойной связи, соединяющей два атома. длина облигации в UU: 277 вечера

Есть несколько других способов определения радиуса для атомов и ионов.Следуйте соответствующим гиперссылкам, чтобы найти ссылки на литературу и определения каждого типа радиуса. Все значения радиусов указаны в пикометрах (пм). Коэффициенты пересчета:

• 1 пм = 1 × 10 ^‑12 метр (метр)
• 100 пм = 1 Ангстрем
• 1000 пм = 1 нанометр (нм, нанометр)

Нейтральный радиус

Размер нейтральных атомов зависит от способа измерения и окружающей среды. Следуйте соответствующим гиперссылкам для определения каждого типа радиуса.Термин «атомный радиус» не особенно полезен, хотя его использование широко распространено. Проблема в его значении, которое явно сильно различается в разных источниках и книгах. Здесь приведены два значения: одно основано на расчетах, а другое — на наблюдениях — для получения более подробной информации перейдите по соответствующей ссылке.

Изображение, показывающее периодичность атомного радиуса для химических элементов в виде шариков с кодировкой размера на сетке периодической таблицы. Изображение, показывающее периодичность ковалентного радиуса одинарной связи для химических элементов в виде шариков с кодировкой размера на сетке периодической таблицы.

Радиусы орбиты валентной оболочки

Рассчитанные значения орбитальных радиусов валентной оболочки, R _max

Таблица: орбитальные радиусы валентной оболочки для урана.

Орбитальная	Радиус [/ pm]	Радиус [/ AU]	Ссылка периодичности
с орбиты	225,7	4,26579
p орбитальный	–	–
d орбитальный	121.3	2,29276
орбитальная	52,7	0,994938

Изображение, показывающее периодичность валентного s-орбитального радиуса для химических элементов в виде шариков с кодировкой размера на сетке периодической таблицы.

Ссылки

Значения R _max для валентных орбиталей нейтральных газовых элементов взяты из ссылки 1.

1. Дж. Б. Манн, Расчеты атомной структуры II.Волновые функции Хартри-Фока и радиальные математические ожидания: от водорода до лоуренсия , LA-3691, Лос-Аламосская научная лаборатория, США, 1968.

Ионные радиусы

В этой таблице приведены некоторые ионные радиусы. В этой таблице геометрия относится к расположению ближайших соседей иона. Размер действительно зависит от геометрии и окружающей среды. Для электронных конфигураций, где это важно, значения, указанные для октаэдрических частиц, относятся к низкоспиновым, если не указано, что они являются высокоспиновыми.Термины низкоспиновый и высокоспиновый относятся к электронным конфигурациям определенных геометрических форм определенных ионов металла d -блока. Дополнительная информация доступна в учебниках по неорганической химии, как правило, на уровне 1 или на уровне университета первого года обучения. Для определения ионного радиуса и дополнительной информации перейдите по гипертекстовой ссылке.

Ион	Тип координации	Радиус / м	Ссылка периодичности
U (VI)	4-х координатный, четырехгранный	66
U (III)	6-координатный, восьмигранный	116.5
U (IV)	6-координатный, восьмигранный	103
U (V)	6-координатный, восьмигранный	90
U (VI)	6-координатный, восьмигранный	87
U (IV)	8-координатный	114
U (VI)	8-координатный	100

Ионные радиусы Полинга

В этой таблице показаны радиусы Полинга для урана

Ион	Радиус полинга / м	Ссылка периодичности
U (I)	–

фактов об уране | Живая наука

6 августа 1945 года бомба длиной 3 метра упала с неба над японским городом Хиросима.Менее чем через минуту все в пределах мили от взрыва бомбы было уничтожено. Сильный огненный шторм быстро уничтожил еще несколько миль, убив десятки тысяч человек.

Это было первое использование атомной бомбы в войне, и он использовал один известный элемент, чтобы нанести ущерб: уран. Этот радиоактивный металл уникален тем, что один из его изотопов, уран-235, является единственным изотопом природного происхождения, способным поддерживать реакцию ядерного деления. (Изотоп — это версия элемента с различным количеством нейтронов в ядре.)

Чтобы понять уран, важно понимать его радиоактивность. Уран по своей природе радиоактивен: его ядро ​​нестабильно, поэтому элемент находится в постоянном состоянии распада, ища более стабильную структуру. Фактически, уран был элементом, который сделал возможным открытие радиоактивности. В 1897 году французский физик Анри Беккерель оставил несколько солей урана на фотопластинке в рамках исследования влияния света на эти соли. К его удивлению, пластина запотела, что указывало на какие-то выбросы солей урана.Беккерель разделил Нобелевскую премию с Мари и Пьером Кюри в 1903 году за это открытие.

Только факты

По данным Национальной лаборатории линейных ускорителей Джефферсона, свойства урана следующие:

Уран (Изображение предоставлено Андреем Маринкасом Шаттерстоком)

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 92
• Атомный символ (в Периодической таблице элементов): U
• Атомный вес (средняя масса атома): 238,02891
• Плотность: 18.95 грамм на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 2075 градусов по Фаренгейту (1135 градусов по Цельсию)
• Точка кипения: 7468 F (4131 C)
• Количество изотопов (атомов одного элемента с различное количество нейтронов): 16, 3 встречающиеся в природе
• Наиболее распространенные изотопы: U-234 (естественное содержание 0,0054 процента), U-235 (естественное содержание 0,7204 процента), U-238 (естественное содержание 99,2742 процента)

История урана

Мартин Генрих Клапрот, немецкий химик, открыл уран в 1789 году, хотя об этом было известно по крайней мере с А.D. 79, когда оксид урана использовался в качестве красителя для керамической глазури и стекла, согласно Chemicool. Клапрот обнаружил этот элемент в минеральной уране, которая в то время считалась цинком и железной рудой. Минерал растворяли в азотной кислоте, а затем к оставшемуся желтому осадку добавляли поташ (соли калия). Клапрот пришел к выводу, что он открыл новый элемент, когда реакция между калием и осадком не следовала никаким реакциям известных элементов.Его открытие оказалось оксидом урана, а не чистым ураном, как он первоначально полагал.

По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, Клапрот назвал новый элемент в честь недавно открытой планеты Уран, названной в честь греческого бога неба. Эжен-Мельхиор Пелиго, французский химик, выделил чистый уран в 1841 году путем нагревания тетрахлорида урана с калием.

Уран был обнаружен радиоактивным в 1896 году французским физиком Антуаном Беккерелем.Беккерель оставил образец урана на неэкспонированной фотографической пластинке, которая стала мутной. По данным Королевского химического общества, он пришел к выводу, что он испускает невидимые лучи. Это был первый случай изучения радиоактивности, открывший новую область науки. Мария Кюри, польский ученый, ввела термин «радиоактивность» вскоре после открытия Беккереля, и вместе с французским ученым Пьером Кюри продолжила исследования по открытию других радиоактивных элементов, таких как полоний и радий, и их свойств.

Власть и война

По данным Всемирной ядерной ассоциации, уран Вселенной образовался 6,6 миллиарда лет назад в результате сверхновых. Он разбросан по всей планете и составляет от 2 до 4 частей на миллион большинства горных пород. По данным Министерства энергетики США, он занимает 48-е место среди самых распространенных элементов, содержащихся в природных земных породах, и в 40 раз больше, чем серебро.

Хотя уран тесно связан с радиоактивностью, скорость его распада настолько мала, что этот элемент на самом деле не является одним из самых радиоактивных.Период полураспада урана-238 составляет невероятные 4,5 миллиарда лет. Период полураспада урана-235 составляет чуть более 700 миллионов лет. Уран-234 имеет самый короткий период полураспада из всех — 245 500 лет, но он возникает только косвенно в результате распада U-238.

Для сравнения, наиболее радиоактивным элементом является полоний. Его период полураспада составляет всего 138 дней.

Тем не менее, уран обладает взрывоопасным потенциалом благодаря своей способности поддерживать ядерную цепную реакцию. U-235 является «делящимся», что означает, что его ядро ​​может быть расщеплено тепловыми нейтронами — нейтронами с той же энергией, что и их окружение.Вот как это работает, по данным Всемирной ядерной ассоциации: ядро ​​атома U-235 имеет 143 нейтрона. Когда свободный нейтрон сталкивается с атомом, он расщепляет ядро, отбрасывая дополнительные нейроны, которые затем могут проникать в ядра соседних атомов U-235, создавая самоподдерживающийся каскад ядерного деления. Каждое событие деления генерирует тепло. В ядерном реакторе это тепло используется для кипячения воды, создавая пар, который вращает турбину для выработки энергии, а реакция контролируется такими материалами, как кадмий или бор, которые могут поглощать дополнительные нейтроны, чтобы вывести их из цепочки реакции.

В бомбе деления, подобной той, что разрушила Хиросиму, реакция становится сверхкритической. Это означает, что деление происходит с постоянно возрастающей скоростью. Эти сверхкритические реакции высвобождают огромное количество энергии: взрыв, разрушивший Хиросиму, имел мощность около 15 килотонн в тротиловом эквиваленте, и все они были созданы с использованием менее килограмма (2,2 фунта) расщепляющегося урана.

Чтобы сделать деление урана более эффективным, инженеры-ядерщики обогащают его. Природного урана всего около 0.7 процентов U-235, делящегося изотопа. Остальное — U-238. Чтобы увеличить долю U-235, инженеры либо газифицируют уран для отделения изотопов, либо используют центрифуги. По данным Всемирной ядерной ассоциации, наиболее обогащенный уран для атомных электростанций состоит из 3–5 процентов U-235.

На другом конце шкалы находится обедненный уран, который используется для брони танков и для изготовления пуль. Обедненный уран — это то, что остается после того, как обогащенный уран расходуется на электростанции.По данным Министерства по делам ветеранов США, он примерно на 40 процентов менее радиоактивен, чем природный уран. Этот обедненный уран опасен только при его вдыхании, проглатывании или попадании в организм при стрельбе или взрыве.

Кто знал?

• По данным Фонда атомного наследия, только 1,38 процента урана в бомбе «Маленький мальчик», разрушившей Хиросиму, подверглись делению. Бомба содержала около 140 фунтов (64 кг) всего урана.
• Бомба «Маленький мальчик» взорвалась на высоте 1670 футов (509 метров) над Хиросимой и оставила только каркасы нескольких железобетонных зданий, стоящих в радиусе мили вокруг Граунд Зиро, согласно отчету Министерства обороны США за 1980 год.Огненные бури уничтожили все в радиусе 7 км от взрыва.
• Период полураспада урана-238 составляет 4,5 миллиарда лет. Он распадается на радий-226, который, в свою очередь, распадается на радон-222. Радон-222 превращается в полоний-210, который в конце концов распадается на стабильный нуклид, свинец.
• Мария Кюри, которая работала с ураном, чтобы открыть еще несколько радиоактивных элементов (полоний и радий), вероятно, поддалась радиационному облучению, которое использовалось в ее работе. Она умерла в 1934 году от апластической анемии, дефицита эритроцитов, вероятно, вызванного радиационным повреждением ее костного мозга.
• Чистый уран — это серебристый металл, который быстро окисляется на воздухе.
• Уран иногда используется для окраски стекла, которое светится зеленовато-желтым под черным светом — но не из-за радиоактивности (стекло является радиоактивным лишь в малейшей степени). Согласно Collectors Weekly, флуоресценция возникает из-за ультрафиолетового света, возбуждающего ураниловое соединение в стекле, заставляя его испускать фотоны, когда оно снова оседает.
• Желтый кек — ​​твердый оксид урана. Это форма, в которой уран обычно продается до его обогащения.
• Уран добывается в 20 странах, более половины из которых поступает из Канады, Казахстана, Австралии, Нигера, России и Намибии, по данным Всемирной ядерной ассоциации.
• Согласно Lenntech, все люди и животные подвергаются естественному воздействию незначительных количеств урана из пищи, воды, почвы и воздуха. По большей части, население в целом может спокойно игнорировать количества, которые попадают в организм, за исключением случаев, когда они живут рядом с местами хранения опасных отходов, шахтами или если сельскохозяйственные культуры выращиваются на загрязненной почве или поливаются загрязненной водой.

Текущие исследования

Учитывая важность урана в ядерном топливе, исследователи очень заинтересованы в том, как уран функционирует, особенно во время расплавления. Расплавление происходит, когда системы охлаждения вокруг реактора выходят из строя и тепло, генерируемое реакциями деления в активной зоне реактора, расплавляет топливо. Это произошло во время ядерной катастрофы на Чернобыльской АЭС, в результате чего образовалась радиоактивная капля, получившая название «Слоновья нога».

Понимание того, как ядерное топливо действует при его плавлении, имеет решающее значение для инженеров-ядерщиков, строящих контейнеры, — сказал Джон Пэрис, химик и минералог из Университета Стони Брук и Брукхейвенской национальной лаборатории.

В ноябре 2014 года Париз и его коллеги из Аргоннской национальной лаборатории и других учреждений опубликовали в журнале Science статью, в которой впервые были описаны внутренние механизмы расплавленного диоксида урана, основного компонента ядерного топлива. Диоксид урана не плавится до тех пор, пока температура не превысит 5432 F (3000 C), поэтому трудно измерить, что происходит, когда материал становится жидким, — сказал Париз Live Science — просто нет достаточно прочного контейнера.

«Решение проблемы в том, что мы нагреваем шар из диоксида урана сверху лазером на диоксиде углерода, и этот шар поднимается в воздух в потоке газа», — сказал Париз.«У вас есть этот шар материала, который парит в потоке газа, поэтому вам не нужен контейнер».

Затем исследователи пропускают рентгеновские лучи через пузырек из диоксида урана и измеряют рассеяние этих рентгеновских лучей с помощью детектора. Угол рассеяния показывает структуру атомов внутри диоксида урана.

Исследователи обнаружили, что в твердом диоксиде урана атомы расположены в виде ряда кубов, чередующихся с пустым пространством в виде сетки, с восемью атомами кислорода, окружающими каждый атом урана.По мере того, как материал приближается к своей температуре плавления, кислород «сходит с ума», — сказала Лори Скиннер, исследователь Аргоннской национальной лаборатории, в видео о результатах. Атомы кислорода начинают двигаться, заполняя пустое пространство и перескакивая с одного атома урана на другой.

Наконец, когда материал плавится, структура напоминает картину Сальвадора Дали, поскольку кубы превращаются в неупорядоченные многогранники. На этом этапе, как сказал Париз, количество атомов кислорода вокруг каждого атома урана, известное как координационное число, падает с восьми до примерно семи (некоторые атомы урана окружены шестью атомами кислорода, а некоторые — семью, что в среднем составляет 6 атомов кислорода. .7 атомов кислорода на уран).

Знание этого числа позволяет смоделировать, как диоксид урана будет действовать при таких высоких температурах, сказал Париз. Следующий шаг — добавить больше сложности. По его словам, ядерные ядра — это не просто диоксид урана. Они также включают материалы, такие как цирконий, и все, что используется для защиты внутренней части реактора. Теперь исследовательская группа планирует добавить эти материалы, чтобы увидеть, как меняется реакция материала.

«Вам нужно знать, как ведет себя чистый жидкий диоксид урана, чтобы, когда вы начали смотреть на эффекты небольших добавок, вы могли видеть, в чем разница?» — сказал Париз.

Подавляющее большинство урана используется в энергетике, обычно в контролируемых ядерных реакциях. Оставшиеся отходы, обедненный уран, можно переработать, чтобы использовать другие виды энергии, такие как энергия солнца. В патенте 2017 года, выданном учеными Лос-Аламосской национальной лаборатории Игорем Усовым и Миланом Сикорой, обсуждается использование обедненного урана, полученного в результате ядерных реакций, для создания солнечных элементов. Авторы писали, что обедненный оксид урана является обильным и дешевым в качестве остатков процесса обогащения ядерного топлива и может быть оптимизирован для использования в качестве солнечных элементов, контролируя толщину, соотношение уран / кислород, кристалличность и легирование.

Диоксид урана — превосходный полупроводник, согласно докладу 2000 года Томаса Мика из Окриджской национальной лаборатории, и потенциально может быть улучшением для некоторых применений по сравнению с традиционными применениями кремния, германия или арсенида галлия. При комнатной температуре оксид урана даст максимально возможную эффективность солнечного элемента по сравнению с традиционными элементами и соединениями для того же использования.

Дополнительная информация от Рэйчел Росс, участника Live Science

Дополнительные ресурсы

Часто задаваемые вопросы | NRC.gov

На этой странице:

Указатель страниц всех часто задаваемых вопросов

Вопросы о радиации

Что такое радиация?

Радиация — это энергия, выделяемая веществом в форме лучей или высокоскоростных частиц. Вся материя состоит из атомов. Атомы состоят из различных частей; ядро содержит мельчайшие частицы, называемые протонами и нейтронами, а внешняя оболочка атома содержит другие частицы, называемые электронами.Ядро несет положительный электрический заряд, а электроны несут отрицательный электрический заряд. Эти силы внутри атома работают в направлении прочного, стабильного баланса, избавляясь от избыточной атомной энергии (радиоактивности). В этом процессе нестабильные ядра могут излучать определенное количество энергии, и это спонтанное излучение мы называем излучением.

Есть много знакомых форм излучения. Например, мы используем свет, тепло и микроволновые печи каждый день. Врачи используют рентгеновские лучи, чтобы заглянуть внутрь нашего тела.Радиоволны и телевизионные волны приносят нам наши любимые шоу. Все это формы излучения. Радиация также естественным образом присутствует в нашей окружающей среде, как и до рождения этой планеты. Солнце и звезды посылают на Землю постоянный поток космического излучения, очень похожий на непрерывную морось дождя. Также сама Земля является источником земной радиации. Радиоактивные материалы (включая уран, торий и радий) естественным образом существуют в почве и горных породах. Практически весь воздух содержит радон, вода содержит небольшое количество растворенного урана и тория, а все органические вещества (как растения, так и животные) содержат радиоактивный углерод и калий.Кроме того, все люди имеют внутреннее излучение, в основном от радиоактивного калия-40 и углерода-14, внутри их тела с рождения и, следовательно, являются источниками воздействия на других. Наконец, в меньшей степени люди также подвергаются радиационному воздействию в результате ядерного топливного цикла, от добычи и переработки урана до захоронения использованного (отработавшего) топлива. Кроме того, население получает минимальное облучение от транспортировки радиоактивных материалов и осадков в результате испытаний ядерного оружия и аварий на реакторах (таких как Чернобыль).

Откуда исходит радиация?

Радиация естественным образом присутствует в нашей окружающей среде, как и до рождения этой планеты. Кроме того, излучение может быть произведено искусственно, например, в медицинских рентгеновских лучах и микроволновых печах для приготовления пищи. Тем не менее, большинство людей не осведомлены обо всех естественных и техногенных источниках радиации в окружающей среде. Для получения дополнительной информации см. «Радиация вокруг нас».

Как далеко распространяется радиация?

Расстояние прохождения зависит от типа излучения, как и способность проникать через другие материалы.Альфа- и бета-частицы вообще не перемещаются далеко, и их легко блокировать. Напротив, гамма-лучи, рентгеновские лучи и нейтроны проходят значительное расстояние, и их гораздо труднее заблокировать (особенно для крупных радиоактивных источников). Для получения дополнительной информации см. Основы излучения.

Как используются радиоактивные материалы?

В медицине радиоактивные материалы используются в диагностических и терапевтических целях. Точно так же в биологических и биомедицинских исследованиях они используются для тестирования новых лекарств, а также для изучения клеточных функций и образования костей у млекопитающих.Кроме того, радиоактивные материалы используются в различных промышленных применениях для защиты пищевых продуктов и запасов крови, повышения безопасности дорог и зданий, обнаружения новых источников энергии, освещения аварийных выходов, предупреждения о пожарах и многого другого. Все пользователи должны быть лицензированы NRC или «государствами соглашения», уполномоченными NRC. Для получения дополнительной информации см. Регулирование и использование радиоизотопов в современном мире.

Как выглядят радиоактивные источники?

Радиоактивные источники обычно «запечатаны» или заключены в металлическую или фольгу.Обычно они очень маленькие; их размер может варьироваться от крошечных «семян», используемых при лечении рака, до размера кончика шариковой ручки или ластика для карандашей и стержней длиной до нескольких дюймов, в зависимости от материала и его конфигурации.

Как определить радиоактивность?

Нельзя без детектора излучения. Кроме того, важно знать, какой у вас тип детектора и тип излучения — альфа, бета, гамма, рентгеновское излучение и / или нейтронное, — которое он может обнаруживать.Например, сканирование объекта с помощью типичного детектора гамма / рентгеновского излучения не обнаружит альфа-частицы. Для получения дополнительной информации см. Обнаружение излучения.

Что такое тритий и что он может с вами сделать?

Тритий (водород-3 или ³ H) — слаборадиоактивный изотоп элемента водорода, который встречается как в природе, так и при эксплуатации атомных электростанций. Тритий — один из наименее опасных радиоизотопов, поскольку он излучает очень слабое излучение и относительно быстро покидает организм.Тем не менее считается, что воздействие очень небольшого количества ионизирующего излучения минимально увеличивает риск развития рака, и этот риск увеличивается по мере увеличения воздействия. Поскольку тритий почти всегда присутствует в виде воды, при попадании внутрь он попадает непосредственно в мягкие ткани и органы. Доза для этих тканей обычно одинакова и зависит от содержания воды в тканях. Для получения дополнительной информации см. Как на меня влияют тритий и стронций-90?

Какого рода и сколько радиации производит атомная электростанция?

Действующая атомная электростанция производит очень небольшое количество радиоактивных газов и жидкостей, а также небольшое количество прямого излучения.Если бы вы жили в пределах 50 миль от атомной электростанции, вы бы получали среднюю дозу облучения около 0,01 миллибэр в год. Для сравнения: средний человек в Соединенных Штатах получает 300 миллибэр в год от естественных фоновых источников радиации.

Что происходит с излучением, производимым заводом ?

Атомные электростанции иногда выбрасывают радиоактивные газы и жидкости в окружающую среду в контролируемых и контролируемых условиях, чтобы гарантировать, что они не представляют опасности для населения или окружающей среды.Эти выбросы рассеиваются в атмосфере или в большом водном источнике и, следовательно, разбавляются до такой степени, что становится трудно измерить любую радиоактивность. Напротив, большая часть прямого излучения действующей атомной электростанции блокируется стальными и бетонными конструкциями станции. Остальная часть рассеивается в контролируемом необитаемом пространстве вокруг завода, гарантируя, что это не повлияет на любого члена общества.

Радиоактивны ли сами рабочие атомной станции?

Рабочие атомной станции радиоактивны не больше, чем кто-либо другой.За исключением необычных обстоятельств, таких как авария на заводе, рабочие получают минимальную дозу радиации и редко попадают в зону радиации. Важно помнить, что облучение не делает человека радиоактивным, за исключением очень специфических обстоятельств.

Вопросы о радиационной защите

Как радиация влияет на население?

Точный эффект зависит от конкретного типа и интенсивности радиационного воздействия.Для получения дополнительной информации см. Радиация и ее влияние на здоровье.

Почему нужно быть осторожным с радиацией?

По той же причине нам нужно быть осторожными с открытым огнем, токсичными химикатами или ножами. При правильном использовании и хранении, например, нож может помочь нам приготовить и съесть пищу; неправильное использование может привести к травмам и, возможно, смерти. Точно так же при правильном обращении радиоактивные материалы имеют много полезных применений; неправильное использование, однако, может представлять значительную опасность.Ионизация может вызвать повреждение клетки, что в конечном итоге может привести к раку, мутации в генетическом материале или более непосредственному физическому ущербу для человека.

Почему бы вам не взять радиоактивный источник и не положить его в карман?

Это действительно зависит от источника. В зависимости от размера и активности многие источники содержат достаточно энергии, чтобы нанести значительный ущерб коже и тканям человека. В общем, вам следует избегать контакта с радиоактивными источниками, за исключением контролируемых ситуаций, например, когда врач вводит радиоизотопы для медицинской диагностики или лечения.

Какое самое худшее излучение может с вами сделать? Как этого избежать?

Радиация может убить вас (если вы подвергаетесь ее достаточному воздействию), нанося такой серьезный ущерб вашим системам организма, что ваше тело больше не может функционировать. Система регулирования радиоактивных материалов предназначена для предотвращения возможности того, что кто-либо может получить облучение, даже близкое к уровням, которые могут нанести краткосрочный ущерб.

Самыми простыми средствами защиты от вредного излучения являются время, расстояние и экранирование .Ограничьте время воздействия радиоактивного источника; увеличить расстояние между вами и источником; и защитите себя, поместив предметы между вами и источником. Эти концепции составляют основу ядерного регулирования, чтобы мы могли получать пользу от использования радиоактивных материалов, сводя к минимуму риск для здоровья населения и окружающей среды. Для получения дополнительной информации см. Сведите к минимуму воздействие.

Если радиация опасна, почему мы используем радиоактивный материал?

Радиоактивные материалы можно представить себе как нож.При правильном использовании и хранении нож может помочь нам приготовить и съесть пищу; неправильное использование может привести к травмам и, возможно, смерти. Аналогичным образом, при правильном обращении радиоактивные материалы имеют множество полезных медицинских, промышленных и академических применений. Для получения дополнительной информации см. Регулирование и использование радиоизотопов в современном мире.

Кто регулирует использование радиоактивных материалов и радиационного облучения?

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) — это федеральное агентство, ответственное за защиту здоровья и безопасности населения и окружающей среды путем лицензирования и регулирования гражданского использования следующих радиоактивных материалов в медицинских, академических, исследовательских и промышленных целях (включая генерацию ядерной энергетики):

Из более чем 20 000 лицензий на активные источники, побочные продукты и специальные ядерные материалы, действующих в Соединенных Штатах, около четверти находится в ведении СРН, а остальные находятся в ведении 34 государств-участников соглашения.Для получения дополнительной информации см. Регулирование радиоактивных материалов.

Почему NRC не регулирует излучение в моей микроволновой печи?

Существует ряд причин, в первую очередь вытекающих из нашего регулирующего законодательства (в частности, Закона об атомной энергии 1954 года с поправками). Микроволновое излучение — неионизирующее излучение. Он заставляет электроны вибрировать, генерируя тепло, но у него недостаточно энергии, чтобы причинить физический вред путем удаления электронов с атомов.Тип излучения, имеющего достаточно энергии для удаления электронов из атомов, называется ионизирующим излучением. NRC регулирует антропогенное и некоторые специфические типы естественного ионизирующего излучения.

Как можно минимизировать воздействие радиации?

Время, расстояние и меры защиты сводят к минимуму ваше воздействие радиации почти так же, как они защищают вас от чрезмерного воздействия солнца (как показано на следующем рисунке).Для получения дополнительной информации см. Сведите к минимуму воздействие.

Есть ли таблетки для защиты от радиации?

Йодид калия (KI) защищает людей от рака щитовидной железы, вызванного радиоактивным йодом, типом радиоактивного материала, который может высвободиться при ядерных взрывах. KI следует принимать только в случае радиационной аварийной ситуации, связанной с выбросом радиоактивного йода. Поскольку использование или выброс радиоактивного йода из «грязной бомбы» маловероятно, таблетки KI бесполезны.

Как обеззараживают кого-то, если на них попадает радиоактивный материал, например, от грязной бомбы?

«Грязная бомба» — это один из типов «радиологического рассеивающего устройства», в котором обычное взрывчатое вещество (например, динамит) сочетается с радиоактивным материалом. Большинство грязных бомб не испускают достаточно радиации, чтобы убить людей или вызвать тяжелую болезнь. Однако для снижения риска заражения можно предпринять следующие шаги:

• Как можно скорее снимите загрязненную одежду и поместите ее в герметичный пластиковый пакет.Одежда может быть использована позже для оценки воздействия на человека.
  
• Осторожно промойте кожу, чтобы удалить любое возможное загрязнение, следя за тем, чтобы радиоактивный материал не попал в рот или не попал на участки лица, где его можно было бы легко переместить в рот и проглотить.

Всегда ли радиационное облучение от атомной электростанции смертельно?

Нет, обычные выбросы при нормальной эксплуатации атомной электростанции никогда не смертельны.Даже в очень маловероятном случае аварии на атомной электростанции крайне маловероятно, что кто-то будет находиться в районе в течение достаточного периода времени, чтобы получить дозу облучения, которая будет считаться смертельной.

Опыт показал, что во время нормальной эксплуатации атомные электростанции обычно выделяют лишь небольшую часть радиации, допускаемой установленными NRC лимитами. Фактически, человек, который проводит полный год на границе площадки атомной электростанции, получит дополнительное облучение в размере менее 1 процента от радиации, которую каждый получает от источников естественного фона .Это дополнительное облучение (около 300 миллибэр — единица измерения поглощения излучения и его эффектов) не причиняет вреда людям.

Какие барьеры обеспечивают защиту от излучения, производимого атомной электростанцией?

Радиоактивный материал, который используется в качестве топлива для атомной электростанции, содержится в керамических топливных таблетках, способных выдерживать тысячи градусов тепла. Эти топливные таблетки затем заключаются в полые металлические стержни, которые помогают предотвратить взаимодействие материала с водой, охлаждающей реактор.Кроме того, толстые металлические стенки и трубопроводы реактора, а также массивная железобетонная защитная конструкция предназначены для изоляции теплоносителя, топлива и сопутствующего излучения от окружающей среды.

Почему ядерный датчик не может взорваться, как бомба?

В манометре недостаточно радиоактивного материала — или подходящего материала — чтобы вызвать взрыв. У него нет возможности произвести всплеск энергии, который можно было бы ассоциировать с бомбой.

Даже ядерный реактор не взорвется. Материал в реакторе распределен таким образом, что он не выделяет энергию мгновенно; скорее, это контролируемая реакция, которая поддерживает производство энергии для полезных целей.

Где я могу узнать больше о радиационной защите?

На этом сайте см. Раздел «Связанная информация» или «Свяжитесь с нами по поводу радиационной защиты» или выйдите с этого сайта, чтобы получить доступ к следующим ресурсам:

Последняя редакция / обновление страницы 8 июня 2020 г.

Производство урана по странам 2021

Уран — это химический элемент с символом U и атомным номером 92.Он был открыт в 1789 году немецким химиком Мартином Клапротом. Уран — один из самых тяжелых из всех природных элементов, он примерно в 18,7 раза плотнее воды. Из-за своей плотности уран использовался в качестве обильного источника концентрированной энергии более 60 лет.

Уран содержится в большинстве горных пород и земной коры в виде тонны, вольфрама и молибдена. Уран, обнаруженный в земной коре, в основном представляет собой смесь двух изотопов: урана-238 и урана-235. Урана-238 составляет около 99.3% найденного урана, а на уран-235 только 0,7%. Изотоп U-235 можно легко расщепить с выделением тепла и энергии. Этот процесс называется делением. Из-за этого U-235 хорош для производства ядерной энергии.

Радиоактивность элемента была установлена ​​французским физиком Антуаном Беккерелем в 1896 году. Обедненный уран, который менее радиоактивен, чем природный уран, может использоваться в качестве балласта для кораблей и противовесов для самолетов.

Уран используется в атомных подводных лодках и ядерном оружии.Бомба, сброшенная на Хиросиму, Япония, 6 августа 1945 года, была первым применением атомной бомбы в войне. Бомба мгновенно уничтожила все в радиусе мили, а следующая огненная буря опустошила еще несколько миль. Десятки тысяч людей погибли.

За последние десятилетия изменились методы добычи урана. Горная промышленность перешла от подземных рудников к подземному выщелачиванию (ISL). Выщелачивание на месте, также называемое извлечением на месте, представляет собой процесс, при котором руда остается в земле, а минералы извлекаются путем их растворения и откачки раствора на поверхность.В 1990 году около 55% мировой добычи урана приходилось на подземные рудники. Компания ISL постепенно увеличивала свою долю в общем объеме добычи, составляя 57% мировой добычи в 2019 году. Около 7% мировой добычи урана составляет уран, извлекаемый как побочный продукт.

Мировое производство урана

В 2019 году на рудниках было добыто 53 656 тонн урана. Более двух третей мирового производства урана на рудниках в Казахстане, Канаде и Австралии. Казахстан произвел около 43% мировых запасов урана в 2019 году, Канада произвела 13%, а Австралия произвела 12%.

Следующие страны являются крупнейшими производителями урана по данным за 2019 год:

1. Казахстан — 22 808 тонн
2. Канада — 6936 тонн
3. Австралия — 6613 тонн
4. Намибия — 5 476 тонн
5. Нигер — 2 983 тонны
6. Россия — 2911 тонн
7. Узбекистан — 2404 тонны
8. Китай — 1885 тонн
9. Украина — 801 тонна
10. ЮАР — 346 тонн

Primer Nuclear Weapons — Wisconsin Project on Nuclear Arms Control

Узнайте о шагах и материалах, необходимых для создания ядерного оружия, описание конструкции оружия и историю испытаний ядерного оружия.

---

1. Имплозионная конструкция Рисунок 1. Принципиальная схема имплозивной бомбы, аналогичной той, что была разработана Ираком

1.1 Обозначения к рисунку 1
Взрывная установка : система проводки, которая посылает большой электрический импульс для срабатывания детонаторов .
Детонаторы : устройства, используемые для воспламенения фугасной части оружия.
Фугасное вещество : кумулятивные заряды, изготовленные из таких материалов, как октоген, гексоген и ТАТБ.
Тампер : плотный металл, такой как природный уран, который по инерции удерживает сердечник вместе.
Отражатель : материал, такой как бериллий, который отскакивает нейтроны обратно в активную зону для увеличения деления.
Ядро : изготовлено из металлического плутония-239 или урана-235, наиболее широко используемых «делящихся» изотопов, так называемых из-за их естественного свойства расщепляться или делиться при ударе с низкой энергией (или « тепловой ») нейтрон.
Инициатор : источник нейтронов, который может представлять собой таблетку (состоящую из сэндвича из полония-210 и бериллия, разделенных слоем золотой фольги), размещенную в центре активной зоны, или трубчатое устройство. установлен на внешней стороне бомбы, которая стреляет нейтронами в активную зону в момент взрыва.

1.2 Механика взрывного устройства
В так называемом «взрывном» оружии, которое является наиболее распространенной конструкцией, используемой сегодня, оружие вооружено детонаторами, которые инициируют взрыв.Независимо от способа доставки оружия (ракета, бомба, артиллерийский снаряд) детонаторы стреляют одновременно, вызывая заряд фугасной бомбы, который окружает внешнюю поверхность тампера. Эти взрывчатые вещества имеют тонкую механическую обработку в форме линзы, которая посылает ударные волны в центр оружия. Ударные волны сжимают делящееся ядро ​​урана или плутония до так называемого сверхкритического состояния.

Физическая основа ядерного оружия заключается в создании этого сверхкритического состояния.Когда делящееся ядро ​​поражается нейтроном, ядро ​​расщепляется и испускает дополнительные нейтроны и большое количество энергии. Эти недавно освобожденные нейтроны могут затем ударить и расщепить другие ядра, что приведет к цепной реакции. Когда делящийся материал расположен таким образом, что деление одного ядра приводит к делению другого ядра, цепная реакция является самоподдерживающейся, и говорят, что материал достиг своей критической массы. Таким образом, сверхкритичность — это когда деление одного ядра в цепной реакции приводит к делению более чем одного другого ядра.

Каждое событие деления высвобождает большое количество энергии в форме света, тепла и излучения, поэтому последовательные поколения событий деления в цепной реакции будут производить экспоненциально возрастающее количество энергии. Ключ состоит в том, чтобы создать и поддерживать цепную реакцию достаточно долго, чтобы произвести желаемую взрывную энергию, прежде чем делящееся ядро ​​разорвется на части из-за внутреннего давления, создаваемого высвобождением энергии. Например, 99,9% энергии, высвобождаемой при ядерном взрыве мощностью 100 килотонн (1 килотонна = 1000 тонн в тротиловом эквиваленте), выделяется в последних 7 поколениях из более чем 50 поколений и происходит примерно в 0.07 микросекунд.

Цель тампера состоит в том, чтобы удерживать ядро ​​вместе достаточно долго, чтобы позволить необходимое образование деления, в противном случае оружие «взорвется» и не высвободит ожидаемый выход энергии. Деление, происходящее в активной зоне, оказывает давление на тампер, который в ответ отталкивается от сердечника в силу инерции тампера. Инициатор и отражатель также предотвращают шипение и увеличивают выход продукции. Полоний в инициаторе типа «таблетка» высвобождает альфа-частицы, форму излучения, которые блокируются золотой фольгой до тех пор, пока фольга не будет разрушена имплозивной ударной волной.Затем альфа-частицы ударяются о бериллий и вызывают реакцию, в которой высвобождаются нейтроны. Таким образом, инициатор обеспечивает выброс нейтронов, чтобы быстро запустить цепную реакцию и максимизировать деление. Отражатель используется для отражения нейтронов, образовавшихся при делении, обратно в активную зону для деления дополнительных ядер и увеличения выхода.

В варианте этой конструкции имплозии «повышенный» выход может быть достигнут за счет нагнетания газообразного дейтерия и трития в центр делящегося ядра. Дейтерий встречается в природе; тритий получают путем облучения лития в реакторе.Тепло и давление, создаваемые во время деления активной зоны, вызывают реакцию синтеза в газе, которая затем выделяет больше нейтронов. Дополнительные нейтроны расщепляют большую часть делящегося ядра и увеличивают выход. Повышение может увеличить мощность в 10 раз.
При правильном соединении имплозивное оружие может произвести взрыв мощностью от нескольких килотонн до сотен килотонн.

2. Конструкция узла пистолета Рисунок 2 — Принципиальная схема конструкции узла пистолета

2.1 Пояснения к рисунку 2
Взрывчатое топливо : химическое взрывчатое вещество, аналогичное, но не то же самое, что взрывчатое вещество в конструкции имплозии.
Тампер : не показан на схеме, но используется для той же цели и состоит из того же материала, что и в конструкции имплозии.
Докритическая масса и сверхкритическая масса : исключительно уран-235 для данной конструкции; плутоний-239 работать не будет.

2.2 Механика
Основная физика этой конструкции аналогична конструкции имплозии. Оба оружия собирают сверхкритическую массу делящегося материала и используют тампер, чтобы удерживать ядро ​​вместе достаточно долго, чтобы произвести желаемый ядерный взрыв. Однако механика конструкции пистолета намного проще, а это означает, что устройство намного проще изготавливать.

Уран-235 превращается в две подкритические массы, которые, если соединить их вместе, будут больше критической массы.Затем одна из подкритических масс помещается на одном конце трубы перед ракетным топливом, а другая — на другом конце трубы. Когда пропеллент взрывается, он с большой скоростью стреляет первой массой в трубу. Когда эта масса сталкивается со второй, они создают сверхкритическую массу, которая вызывает цепную реакцию деления. Еще раз, тампер действует, чтобы удерживать делящееся ядро ​​вместе достаточно долго, чтобы оружие не шипело. В центре активной зоны можно также разместить нейтронный генератор, чтобы вызвать большее деление.

По сравнению с имплозивным оружием, пулемет действует медленнее, не такой мощный и использует гораздо больше делящегося материала. Однако взрывная мощность все еще находится в пределах десятков килотонн.

3. Термоядерное оружие Рисунок 3 — Принципиальная схема многоступенчатого термоядерного оружия

3.1 Пояснения к рисунку 3
Первичная ступень : устройство имплозии деления, описанное в разделе 1, обычно усиленное дейтерий-тритиевым газом.
Вторичная ступень : заряд термоядерного топлива, состоящий из дейтерида лития, который содержит в своем центре цилиндрический стержень из урана-235 или плутония-239 и окружен кожухом из металлического урана. Обычно используется реакция синтеза дейтерия и трития. Тритий образуется, когда литий в дейтериде лития реагирует с нейтроном.

3.2 Механика
В термоядерном оружии используется не только деление, но и синтез. Синтез — это соединение двух ядер с образованием нового ядра.Наиболее распространенная реакция синтеза — это реакция двух изотопов водорода, а именно трития и дейтерия, отсюда и термин «водородная бомба». Эти изотопы вместе образуют гелий-4 и нейтрон. Подобно делению, цель состоит в том, чтобы создать самоподдерживающуюся цепную реакцию, которая высвобождает экспоненциально возрастающее количество энергии.

Fusion не ограничивается требованием критической массы, поэтому это оружие может достигать теоретически безграничной мощности. Часто они составляют порядка нескольких мегатонн (1 мегатонна = 1 000 000 тонн в тротиловом эквиваленте).Самым крупным ядерным оружием, когда-либо взорвавшимся, была термоядерная бомба мощностью около 59 мегатонн, произведенная Советским Союзом. Однако термоядерный синтез требует более высоких температур и плотностей, чем могут быть достигнуты с помощью химических взрывчатых веществ, поэтому ядерный взрыв деления используется для создания необходимой температуры и плотности. Результатом является двухэтапная реакция, при которой бомба деления взрывается первой и приводит в действие вторичную термоядерную часть оружия. Из этого обсуждения можно сделать вывод, что термоядерное оружие не является главной проблемой распространения, потому что технология оружия деления должна быть сначала освоена, прежде чем можно будет разработать термоядерное оружие.

Многоступенчатое термоядерное оружие называется конфигурацией Теллера-Улама. Первичная ступень имеет ту же базовую конструкцию, что и оружие имплозивного деления, описанное в разделе 1. После того, как первая ступень взорвана, испускаемые ею рентгеновские лучи заставляют давление и температуру внутри корпуса оружия достигать условий, необходимых для достижения термоядерного заряда. реакция в термоядерном топливе. Выход термоядерного топлива увеличивается, когда делящийся стержень в его центре достигает сверхкритического состояния и начинает делиться.Когда термоядерное топливо вступает в реакцию, оно высвобождает нейтроны высокой энергии, которые также делят ядра урана-238, находящиеся в металлическом урановом кожухе, обернутом вокруг термоядерного топлива. В типичной конфигурации деление и синтез дают примерно половину общего выхода энергии.

3.3. Усовершенствованное радиационное (нейтронное) оружие
Другой класс термоядерного оружия создает максимально возможное количество излучения, минимизируя эффекты, вызванные взрывом. Это называется усиленной радиацией или нейтронными бомбами.Они полагаются на синтез дейтерия и трития, чтобы произвести смертельный радиус нейтронов и гамма-лучей. Цель состоит в том, чтобы создать оружие малой мощности (например, артиллерийским снарядом), которое наносит немедленный урон войскам из-за радиации, но оставляет нетронутыми конструкции, которые в противном случае были бы разрушены в результате взрыва.

Поскольку термоядерный синтез высвобождает во много раз больше нейтронов, чем деление при заданном весе топлива, нейтронная бомба может создать больший радиус, внутри которого находится смертельная доза ядерного излучения, чем у небольшой бомбы деления.Например, нейтронная бомба мощностью в одну килотонну создает примерно такой же смертельный радиус ядерного излучения, как и оружие деления на 10 килотонн. Это означает, что с помощью нейтронной бомбы можно достичь заданного радиуса летальности с нанесением только одной десятой урона от взрыва, который в противном случае потребовался бы. Это тактическое, а не стратегическое оружие из-за своего небольшого размера. При взрыве в воздухе они обладают дополнительным преимуществом в виде небольшого количества остаточной радиации (выпадения осадков), поэтому их можно рассматривать как оружие поля боя.

4. Материалы для ядерного оружия

Плутоний-239 и уран-235 использовались в качестве ядерных взрывчатых веществ в оружии деления. Приблизительно девяносто процентов усилий, затраченных на создание первых американских бомб, было направлено на производство этих двух материалов, что является непростой задачей.

4.1 Плутоний
Первый в мире ядерный взрыв был произведен с использованием плутония, искусственного элемента, производимого в ядерных реакторах. Плутоний создается, когда атом урана-238 поглощает нейтрон и становится плутонием-239.Реактор генерирует нейтроны в управляемой цепной реакции. Чтобы нейтроны были поглощены ураном, их скорость должна быть уменьшена путем прохождения их через вещество, известное как «замедлитель». Графит и тяжелая вода использовались в качестве замедлителей в реакторах, работающих на природном уране. Чтобы графит мог служить замедлителем, он должен быть исключительно чистым; примеси остановят цепную реакцию. Тяжелая вода выглядит и на вкус как обычная вода, но содержит атомы дейтерия вместо атомов водорода.Чтобы тяжелая вода могла служить замедлителем, она тоже должна быть чистой; он не должен иметь значительного загрязнения обычной водой, с которой он смешан в природе.

4.1.1 Плутоний, необходимый для изготовления оружия

• 4 килограмма: вес твердой плутониевой сферы, достаточно большой для достижения критической массы с бериллиевым отражателем. Диаметр такой сферы: 2,86 дюйма (7,28 см). Диаметр стандартного бейсбольного мяча: 7,36 см (2,90 дюйма).
• 4,4 килограмма: оценочное количество, используемое в израильских ядерных бомбах.
• 5 килограммов: примерное количество, необходимое для производства бомбы деления первого поколения сегодня.
• 6,1 кг: количество, использованное в испытании «Тринити» в 1945 году и в бомбе, сброшенной на Нагасаки.
• 15 килограммов: вес твердой плутониевой сферы, достаточно большой для достижения критической массы без отражателя. Диаметр такой сферы: 11,3 см (4,44 дюйма). Диаметр регулируемого мяча для софтбола: 9,7 см (3,82 дюйма).

4.1.2 Плутоний, вырабатываемый различными реакторами

• 5.От 5 до 8 килограммов / год: северокорейский реактор Йонбён мощностью 20-30 мегаватт (тепловой) с графитовым замедлителем.
• 9 кг / год: индийский реактор Cirus мощностью 40 мегаватт (тепловой) с замедлителем тяжелой водой.
• 12 кг / год: Пакистанский реактор Хушаб мощностью 50 мегаватт (тепловой) с замедлителем тяжелой водой.
• 25 кг / год: индийский реактор Дхрува мощностью 100 мегаватт (тепловой) с замедлителем на тяжелой воде.
• 40 килограммов / год: израильский реактор Димона мощностью более 100 мегаватт (тепловой), замедляемый тяжелой водой.
• 230 кг / год: Иранский реактор в Бушере мощностью 1000 мегаватт (электрический), который поставляется Россией и замедляется обычной (легкой) водой (еще не работает).

4.1.3 Тяжелая вода, необходимая для небольшого реактора для производства ядерного оружия:

• 19 метрических тонн: индийский реактор Cirus мощностью 40 мегаватт (тепловой).
• Более 36 метрических тонн: израильский реактор Димона мощностью более 100 мегаватт (тепловой).
• 78 метрических тонн: индийский реактор Дхрува мощностью 100 мегаватт (тепловой).

4.1.4 Химическое извлечение плутония
Перед использованием в бомбе плутоний должен быть отделен от сильно горячих и высокорадиоактивных топливных стержней, в которых он создается в реакторе. Чтобы добиться такого разделения, необходим специально защищенный химический завод, чтобы разрезать топливные стержни на части, растворять радиоактивное отработавшее топливо в кислоте и затем извлекать плутоний в чистом виде.

4.1.5 Некоторое оборудование, необходимое для производства плутония

• Ядерный реактор и связанное с ним оборудование, такое как тяжелая вода или графит.
• Завод по производству свежего топлива для ядерных реакторов.
• Установка химического извлечения плутония из отработавшего топлива реактора.
• Большие количества чистых реагентов для PUREX или других процессов извлечения плутония.
• Оборудование для дистанционного обращения с облученным топливом.
• Экранированные контейнеры для перевозки радиоактивных материалов.
• Окна с радиационной защитой из свинцового стекла высокой плотности.
• Телекамеры радиационно-стойкие.
• Машины для измельчения топлива.

4,2 Уран-235
Второй в мире ядерный взрыв был произведен с использованием урана-235. Этот изотоп, как и плутоний, нестабилен и делится при ударе нейтрона. Однако он содержится в природном уране в концентрации всего 0,7 процента. Чтобы быть полезным в ядерном оружии, концентрация должна быть увеличена. Это достигается с помощью процесса, известного как обогащение. Поскольку изотопы урана идентичны химически, в процессе обогащения используется небольшая разница в их массах.Уран с обогащением более двадцати процентов по урану-235 называется высокообогащенным. В ядерном оружии обычно используется уран-235 с концентрацией более 90 процентов.

4.2.1 Уран-235, необходимый для изготовления оружия

• 15 килограммов: вес твердой сферы из 100-процентного урана-235, достаточно большой для достижения критической массы с бериллиевым отражателем. Диаметр такой сферы: 11,4 см (4,48 дюйма). Диаметр регулируемого мяча для софтбола: 9,7 см (3,82 дюйма).
• 16 килограммов: количество, необходимое для конструкции иракской бомбы, обнаруженной инспекторами ООН.
• 50 килограммов: вес твердой сферы из 100-процентного урана-235, достаточно большой для достижения критической массы без отражателя. Диаметр такой сферы: 6,74 дюйма (17,2 см), что сравнимо со средней дыней «медвяной росы».
• 60 килограммов: сообщается, что в Хиросиме была взорвана бомба «Маленький мальчик».

4.2.2 Различные методы обогащения урана

• Электромагнитное разделение изотопов (ЭМИС)
  В этом процессе атомы урана ионизируются (получают электрический заряд), а затем направляются потоком мимо мощных магнитов.Более тяжелые атомы урана-238 меньше отклоняются по своей траектории, чем более легкие атомы урана-235, под действием магнитного поля, поэтому изотопы разделяются и могут быть захвачены коллекторами. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута высокая концентрация урана-235. Американская версия процесса EMIS, включающая «калютроны», использовалась в Манхэттенском проекте. EMIS также использовался в незаконных усилиях Ирака по обогащению урана.
• Газовая диффузия
  В этом процессе газообразный гексафторид урана (UF6) протекает через пористую мембрану из никеля или оксида алюминия.Более легкие молекулы урана-235 внутри UF6 диффундируют через пористый барьер с большей скоростью, чем более тяжелые молекулы урана-238. Поскольку разница в скоростях между двумя изотопами мала, процесс необходимо повторить тысячи раз, чтобы получить уран-235, пригодный для использования в оружии. Соединенные Штаты использовали этот метод обогащения для заправки своих первых ядерных бомб, а Китай использовал его для создания своего первого ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах.
• Газовая центрифуга
  Газообразный UF6 подается в цилиндрический ротор, который вращается с высокой скоростью внутри вакуумированного корпуса.Центробежные силы заставляют более тяжелый уран-238 приближаться к внешней стенке, чем более легкий уран-235, таким образом частично разделяя изотопы. Это разделение увеличивается за счет относительно медленного осевого противотока газа внутри центрифуги, в котором обогащенный газ концентрируется на одном конце, а обедненный — на другом. Чтобы сконцентрировать уран-235 до оружейного качества, необходимы многочисленные повторения этого процесса с использованием тысяч центрифуг в устройствах, называемых каскадами. Пакистан использовал газовые центрифуги для обогащения урана для создания своего первого ядерного оружия, а Ирак и Иран построили газовые центрифуги для незаконных программ, скрытых от международных инспекторов.
• Аэродинамические процессы
  В процессе сопла Беккера смесь газообразного UF6 и гелия сжимается, а затем направляется вдоль изогнутой стенки с высокой скоростью. Более тяжелые молекулы, содержащие уран-238, движутся преимущественно к стенке по сравнению с молекулами, содержащими уран-235. В конце отклонения струя газа острием разделяется на легкую фракцию и тяжелую фракцию, которые отводятся отдельно.
• Лазерное разделение изотопов на атомных парах (AVLIS)
  В процессе AVLIS используются лазеры на красителях, настроенные так, что только атомы урана-235 поглощают лазерный свет.Когда атом урана-235 поглощает свет, его электроны переходят в более высокое энергетическое состояние. Когда поглощается достаточно энергии, атом урана-235 выбрасывает электрон и становится положительно заряженным ионом. Затем ионы урана-235 могут отклоняться электростатическим полем в коллектор продукта. Атомы урана-238 остаются нейтральными и не собираются.
• Молекулярное лазерное разделение изотопов (MLIS)
  Процесс разделения MLIS состоит из двух этапов. В первом UF6 возбуждается инфракрасной лазерной системой, которая избирательно возбуждает молекулы, несущие уран-235, оставляя молекулы, несущие уран-238, невозбужденными.На втором этапе фотоны из второй лазерной системы (инфракрасной или ультрафиолетовой) предпочтительно диссоциируют возбужденный уран-235 с образованием молекул пентафторида урана, содержащих уран-235 и свободные атомы фтора. Затем уран-235 осаждается в виде порошка, который можно отфильтровать из газового потока.
• Термическая диффузия
  Термическая диффузия использует передачу тепла через тонкую жидкость или газ для разделения изотопов. При охлаждении вертикальной пленки с одной стороны и нагревании ее с другой, результирующие конвекционные потоки будут создавать восходящий поток по горячей поверхности и нисходящий поток по холодной поверхности.В этих условиях более легкие молекулы урана-235 будут диффундировать к холодной поверхности. Эти два диффузионных движения в сочетании с конвекционными токами заставят более легкие молекулы урана-235 концентрироваться в верхней части пленки, а более тяжелые молекулы урана-238 — в нижней части пленки.

4.2.3 Критическое оборудование, необходимое для обогащения урана
Для большинства процессов обогащения также требуется, чтобы природный уран был преобразован в газообразную форму перед обогащением, как правило, гексафторид урана (UF6).Таким образом, для перевода урана в газообразную форму необходимо построить отдельный завод по химической переработке.

Критических предметов:

• Высокопрочный алюминий, мартенситностареющая сталь или графит для изготовления роторов центрифуг.
• Прядильно-формовочные или поточно-формовочные машины.
• Машины для намотки нити.
• Станки балансировочные.
• Никель спеченный для газодиффузионных барьеров.
• Фтор высокой чистоты.
• Специальные клапаны, уплотнения и материал для футеровки труб для работы с UF6.
• Насосы для перемещения гексафторида урана при высоком давлении.
• Оборудование для лазерного разделения изотопов.

4.3 Проектирование и производство оружия
Помимо плутония или высокообогащенного урана, необходимых для заправки оружия, для успешного взрыва требуются другие компоненты. Обычно это требует высокоточного производства, которое может быть выполнено только с использованием специального оборудования или материалов. Такие компоненты также требуют специального испытательного оборудования.Выбранные компоненты и оборудование перечислены ниже.

• Обжиговые комплекты: содержащие батареи конденсаторов высокой энергии с низким импедансом и сильноточные высокоскоростные переключатели (тиратроны, критроны, спритроны).
• Бризантные взрывчатые вещества: вещества или смеси, известные как HMX, RDX, TATB, HNS.
• Высокоскоростные записывающие устройства (осциллографы, стрик-камеры) и высокоскоростная фотосъемка, рентгеновские снимки со вспышкой и механико-электронная диагностика, например, булавочные купола.
• Материал отражателя, например бериллий и его сплавы.
• Вакуумные печи для литья урана и плутония.
• Генераторы нейтронов.

5. Действие ядерного оружия

Энергия, выделяемая при ядерном взрыве, имеет несколько форм: давление взрыва, тепловое излучение, ядерное излучение и электромагнитный импульс. Урон, наносимый различными эффектами, зависит от размера и типа взрыва.

5.1 Взрыв
Большая часть повреждений, нанесенных ядерным оружием, приходится на взрыв.Взрыв вызывает резкое повышение атмосферного давления и сильные кратковременные ветры. Из-за создаваемых экстремальных температур и давления массивная ударная волна распространяется от точки взрыва. Высокое «избыточное давление» разрушает здания, а ветер вызывает смертельные столкновения между людьми и близлежащими объектами.

5.2 Тепловое излучение
Сильный жар от ядерного взрыва вызывает ожоги кожи человека и временное состояние, называемое «слепотой от вспышки».«Максимальная температура, достигаемая с помощью оружия деления, составляет несколько десятков миллионов градусов. Стандартное химическое взрывчатое вещество производит всего 5 000 градусов по Цельсию (9 000 градусов по Фаренгейту). Взрыв мощностью в одну мегатонну может вызвать ожоги третьей степени (разрушающие кожные ткани) на расстоянии пяти миль. Степень ожога зависит от погодных условий. Тепло от взрыва также может вызвать возгорание и при некоторых условиях вызвать «огненную бурю». В оружии мегатонного диапазона преобладают тепловые эффекты.

5.3 Ядерное излучение
Ядерное излучение в результате ядерного взрыва можно разделить на две категории: исходное и остаточное. Первоначальное излучение состоит из нейтронов и гамма-лучей, которые могут преодолевать большие расстояния, проникать сквозь толщу материала и наносить смертельный урон человеческим тканям. Первоначальное излучение может быть интенсивным, но имеет ограниченный диапазон. Для крупного ядерного оружия дальность начального излучения меньше, чем дальность смертельного взрыва и теплового воздействия.Для стрелкового оружия прямое излучение может быть смертельным эффектом с наибольшей дальностью действия.

Хотя есть некоторые разногласия по поводу воздействия ядерного излучения на человеческий организм, считается, что облучение в 600 бэр или больше в течение одной недели приведет к 90% -ной вероятности смерти в течение нескольких недель. Для взрыва мощностью в одну килотонну начальные уровни радиации не менее 600 бэр распространяются на 0,8 км от взрыва. Для поверхностного взрыва мощностью в одну мегатонну радиус воздействия 600 бэр составит около 2,7 км.

Остаточное излучение часто называют радиоактивными осадками, и оно может повлиять как на зону непосредственного взрыва, так и на более удаленные участки. Осадки вызываются частицами, которые собираются, когда ядерный огненный шар касается земли. Если ядерный взрыв находится высоко в воздухе, выпадение осадков минимально. Поднятые частицы могут быть унесены ветром на некоторое расстояние, прежде чем упасть обратно на землю, и их концентрация в любом месте зависит от местных погодных условий. Осадки могут вызвать серьезное загрязнение почвы, растительности и грунтовых вод.Например, устойчивый северо-западный ветер, дующий через взрыв на землю мощностью в одну мегатонну в Детройте, может нести достаточно остаточной радиации, чтобы вызвать острую лучевую болезнь у облученных людей в Кливленде. Остаточная радиация уменьшается со временем: в десять раз через семь часов, в 100 раз через 49 часов и в 1000 раз через две недели. В зависимости от условий взрыва, уровни радиации могут сохраняться выше допустимых уровней мирного времени в течение месяцев или лет в районах вокруг взрыва.

5.4 Общие эффекты
Принимая во внимание эффекты полной энергии, высвобождаемой при ядерном взрыве, в таблице 1 суммированы эффективные смертельные радиусы для оружия различной мощности. Эффективный радиус поражения определяется как радиус, при котором уровень смертности составляет примерно 50% в типичной городской местности. Это также можно оценить как кольцо, внутри которого среднее смертельное избыточное давление составляет приблизительно пять фунтов на квадратный дюйм. Это величина давления, необходимая для обрушения типичного дома.

Таблица 1 — Эффективные смертельные радиусы для ядерного оружия
Эффективный радиус поражения оружия
1 килотонна 0,7 км (площадь 1,5 км2)
20 килотонн 1,8 км (площадь 10 км2)
1 мегатонна 7-13 км (площадь 150-600 км2)

Рисунок на карте: Радиусы поражения для оружия различной мощности, взорванного в Вашингтоне, округ Колумбия.

5.5 Бомба над Вашингтоном, округ Колумбия
Представьте, что ядерное оружие взорвано в Вашингтоне, округ Колумбия, на оптимальной высоте взрыва над пересечением Коннектикут-авеню, северо-запад. и H Street N.W., которая образует северо-западный угол парка Лафайет и находится примерно в двух кварталах к северу от Белого дома. Используя определение смертельного радиуса как площади, внутри которой среднее избыточное давление составляет пять фунтов на квадратный дюйм, можно рассчитать смертельный радиус для такого события с оружием различной мощности.В таблице 2 и на карте показаны радиусы в пять фунтов на квадратный дюйм для оружия мощностью одна килотонна, 20 килотонн, 100 килотонн и одна мегатонна.

Таблица 2 — Радиусы в пять фунтов на квадратный дюйм для ядерного оружия различной мощности
Мощность оружия Радиус 5 фунтов на квадратный дюйм (км)
1 килотонна 0,69
20 килотонн 1,85
100 килотонн 3,19
1 мегатонна 6.92

Радиусы, указанные в таблице 2, предполагают, что оружие взрывается в воздухе на оптимальной высоте для нанесения ущерба. Например, бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки в Японии, взорвались на высоте около 1650 футов. Высота зданий в Вашингтоне, округ Колумбия, не превышает 160 футов. Оружие, доставленное в транспортном средстве, таком как грузовой фургон, не взорвалось бы на оптимальной высоте. Вместо этого это будет «взрыв на поверхности». Для такого взрыва радиусы в пять фунтов на квадратный дюйм, указанные в таблице 2, будут примерно на 35% меньше.С другой стороны, поверхностный взрыв вызовет «осадки». Он состоит из частиц почвы и мусора, подбрасываемых в воздух огненным шаром, который может произойти на уровне земли. Воздушный взрыв вызывает небольшое количество осадков, потому что огненный шар не касается земли.

6. Первые бомбы

США

«Тринити» : Первый в мире ядерный взрыв: 16 июля 1945 года.
Местоположение: недалеко от Аламогордо, Нью-Мексико.
Мощность: 21 килотонна.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Количество: 6,1 кг.
Способ детонации: Имплозия.
Количество фугасного вещества, намотанного на плутониевую активную зону: 2268 кг.
Способ производства: Ядерный реактор в Хэнфордской резервации.

«Маленький мальчик» : Первое применение ядерного оружия на войне: 6 августа 1945 года.
Местоположение: Хиросима, Япония.
Высота взрыва: приблизительно 1650 футов.
Механизм доставки: Сброшен с бомбардировщика B-29 Enola Gay.
Мощность: 12,5 килотонн.
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Способ взрыва: Устройство «пушечное».
Способ производства: Электромагнитное разделение изотопов «Калютрон».

«Толстяк» : второе применение ядерного оружия в войне: 9 августа 1945 года.
Местоположение: Нагасаки, Япония.
Высота взрыва: приблизительно 1650 футов.
Механизм доставки: Сброшен с бомбардировщика B-29 Bockscar.
Мощность: 22 килотонны.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Метод детонации: Имплозия.
Использовано: 6,2 кг.

«Айви Майк» : Первая водородная бомба испытана: 1 ноября 1952 года.
Местоположение: остров Элугелаб, атолл Эниветок.
Урожайность: 10,4 мегатонн.

Советский Союз

«Джо 1» : Первое ядерное испытание: 29 августа 1949 года.
Местоположение: Семипалатинск, Казахстан.
Урожайность: 10-20 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Формы выпуска: Реактор.

«Джо 4» : Первое термоядерное испытание: 12 августа 1953 г.
Место: Возможно, в Сибири.
Мощность: 200-300 килотонн.

Великобритания

«Ураган» : Первое ядерное испытание: 3 октября 1952 года.
Местоположение: у острова Тримуилль, Австралия.
Мощность: 25 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Формы выпуска: Реактор.
Иностранная помощь: США.

«Grapple Y» : Предполагается, что это будет первое двухступенчатое термоядерное испытание: 28 апреля 1958 г.
Место: Остров Рождества.
Урожайность: 2 мегатонны.
Механизм доставки: сброшен с бомбардировщика Valiant XD825.

Франция

«Gerboise Bleue» : Первое ядерное испытание: 13 февраля 1960 года.
Место: полигон Реджан, Алжир.
Мощность: 60-70 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Формы выпуска: Реактор.

«Канопус» : Первое термоядерное испытание: 24 августа 1968 года.
Место: атолл Фангатауфа.
Урожайность: 2,6 мегатонны.
Иностранная помощь: Норвегия (тяжелая вода для производства трития).

Китай

«596» : Первое ядерное испытание: 16 октября 1964 года.
Местоположение: Лоп Нор.
Урожайность: 12,5-22 килотонн.
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Способ производства: Газодиффузионный.
Иностранная помощь: Советский Союз.

Первое термоядерное испытание: 17 июня 1967 г.
Место: Лоп Нор.
Урожайность: около 3 мегатонн.
Механизм доставки: сброшен с бомбардировщика Hong 6.

Израиль

Предполагаемая дата изготовления первой бомбы: конец 1966 года.
Делящийся материал: плутоний.
Метод производства: реактор Dimona импортирован из Франции и работает на тяжелой воде, поставляемой Норвегией.
Вероятно, 22 сентября 1979 года провел ядерное испытание мощностью 2–3 килотонны в южной части Атлантического океана в сотрудничестве с Южной Африкой.

Индия

Первое ядерное испытание: 18 мая 1974 г.
Место проведения: Похран.
Урожайность: 2-15 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ производства: реактор Cirus, поставленный Канадой и работающий на тяжелой воде, поставляемой США.

Второе ядерное испытание «Шакти 1» : 11 мая 1998 г.
Место проведения: Похран.
Урожайность: 10-15 килотонн.

Третье ядерное испытание (заявлено): 13 мая 1998 г.
Результат: Индия заявила, что провела испытания двух ядерных бомб с суммарной мощностью 0.8 килотонн; однако сейсмических свидетельств ядерных взрывов нет.

Южная Африка

Первое устройство построено: декабрь 1982 года.
Всего построено бомб: шесть.
Способ взрыва: Устройство «пушечное».
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Ядерные испытания: нет.

Программа демонтажа бомбы началась в ноябре 1989 года и была завершена в начале сентября 1991 года, после чего Южная Африка подписала соглашение о всеобъемлющей ядерной инспекции с МАГАТЭ.

Пакистан

Предполагаемое производство первой бомбы: конец 1987 года.
Первое ядерное испытание: 28 мая 1998 года.
Местоположение: район холмов Чагай.
Выход: 9-12 килотонн.
Используемый делящийся материал: уран-235.
Способ производства: Технология газовых центрифуг, завезенная контрабандой из Европы.
Иностранная помощь: Китай (разработка бомбы), Германия (оборудование для переработки урана).

Второе ядерное испытание: 30 мая 1998 г.
Мощность: 4-6 килотонн.

Северная Корея

Первое ядерное испытание: 9 октября 2006 г.
Расположение: рядом с Пхунгё-ри.
Мощность: менее 1 килотонны.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ производства: реактор с графитовым замедлителем в Йонбёне.

Второе ядерное испытание: 25 мая 2009 г.
Мощность: 2 килотонны.
Использованный делящийся материал:
Неопределенного происхождения (предположительно плутоний-239).

Третье ядерное испытание: 12 февраля 2013 г.
Мощность: 3-7 килотонн.
Используемый делящийся материал: Не определено.

Четвертое ядерное испытание: 6 января 2016 г.
Урожайность: 6-10 килотонн.
Делящийся материал: неопределенного происхождения (предположительно, включая термоядерное топливо).

Пятые ядерные испытания: 9 сентября 2016 года.
Мощность: 10-20 килотонн.
Делящийся материал: неопределенный

Шестое ядерное испытание: 4 сентября 2017 г.

Мощность: 120-160 килотонн.

Делящийся материал: неопределенный (включая термоядерное топливо и, возможно, завершенную вторую ступень).

Inderscience Publishers — объединение научных кругов, бизнеса и промышленности посредством исследований

Улучшенные отчеты о цитировании Clarivate и импакт-факторы для журналов Inderscience

16 июля 2021 г.

Редакция Inderscience рада сообщить, что в отчетах о цитировании журналов от Clarivate Analytics за 2021 год обнаружены достижения во многих журналах Inderscience, включая European Journal of Industrial Engineering, European Journal of International Management, International Journal of Bio-Inspired Computing, International Journal of Exergy, International Journal of Global Warming, International Journal of Mobile Communications, International Journal of Нефть, газ и угольные технологии, Международный журнал судоходства и транспортной логистики, Международный журнал науки о поверхности и инженерии, Международный журнал по управлению технологиями, Международный журнал веб- и сетевых служб и Прогресс в вычислительной гидродинамике cs.

Редакция хотела бы поздравить и поблагодарить всех участвующих редакторов, членов правления, авторов и рецензентов и рада видеть, что их усилия были вознаграждены в этих последних отчетах о цитировании.

Европейский журнал международного менеджмента отмечает достижения в области индексации

29 июня 2021 г.

Мы рады сообщить, что Европейский журнал международного менеджмента недавно улучшил свои показатели индексации по нескольким направлениям, переместившись в рейтинг 2 в рейтинге. Chartered ABS Academic Journals Guide, улучшенный рейтинг Scopus CiteScore 3.7 (с 2,7), а индекс Scimago H подскочил до 25 (с 22). Главный редактор и заместитель главного редактора EJIM , проф. Илан Алон и проф. Влодзимеж, благодарят свою редакцию, старших редакторов, редакционный и рецензионный совет, рецензентов и авторов за помощь журналу в достижении столь значительных успехов.

Член правления Inderscience профессор Мохан Мунасингх выиграл премию Blue Planet Prize

17 июня 2021 г.

Inderscience рада сообщить, что профессор Мохан Мунасингхе, член редакционной коллегии Международного журнала глобальных экологических проблем и Международного журнала глобальных Warming был удостоен премии Blue Planet 2021 года.В этом году отмечается 30-я присуждение премии Blue Planet Prize, международной экологической премии, спонсируемой фондом Asahi Glass Foundation под председательством Такуя Шимамура. Ежегодно Фонд выбирает двух победителей — физических лиц или организации, которые внесли значительный вклад в решение глобальных экологических проблем.

Профессор Мунасингхе сделал следующее заявление:

«Я глубоко признателен и для меня большая честь получить Премию Голубая планета 2021 года, главную награду в области экологической устойчивости, символизирующую выдающуюся приверженность японского фонда Asahi Glass Foundation лучшему будущему. .Я также в долгу перед многими, кто внесли щедрый вклад в мое интеллектуальное развитие и эмоциональный интеллект, включая учителей, наставников, коллег, семью и друзей. Социальные связи были неоценимы, чтобы пережить давление COVID-19.

Приятно узнать, что комитет по присуждению награды особо признал несколько ключевых концепций, которые я разработал, и их практическое применение во всем мире в течение почти пяти десятилетий, включая структуру устойчивого развития, треугольник устойчивого развития (экономика, окружающая среда, общество), сбалансированный инклюзивный зеленый рост. (BIGG) и Цели потребления тысячелетия (MCG).

Мои исследовательские интересы расширились от базовых дисциплин, таких как инженерия, физика и экономика, до прикладных секторов, таких как энергия, вода, транспорт, ИКТ и экологические ресурсы, и, наконец, до мультидисциплинарных тем, таких как бедность, бедствия, изменение климата и устойчивое развитие. Этот эклектичный опыт помог мне разработать Sustainomics как интегративную междисциплинарную методологию. Опираясь на свою прошлую работу и глобальную платформу, предоставленную престижной премией Blue Planet Prize, я буду продолжать свои скромные усилия, чтобы сделать нашу планету более устойчивой для всех.»

Редакция Inderscience искренне поздравляет профессора Мунасингхе с этим выдающимся и значительным достижением.

Международный журнал устойчивого управления сельским хозяйством и информатики, индексируемый Clarivate Analytics ‘Emerging Sources Citation Index

22 мая 2021 г.

Inderscience is рад сообщить, что Международный журнал устойчивого управления сельским хозяйством и информатики был проиндексирован Clarivate Analytics ‘Emerging Sources Citation Index.

Профессор Бэзил Манос, главный редактор журнала, говорит: «Попадание IJSAMI в Индекс цитирования новых источников — результат наших настойчивых и методических усилий по обеспечению высочайшего качества статей, использованию компетентных рецензентов и быстрый обмен электронной почтой с нашими авторами и рецензентами. Я очень рад и взволнован этим признанием нашей работы, и я по-прежнему привержен обеспечению международного научного сообщества журналом высочайшего качества ».

Международный журнал гидромехатроники проиндексирован Clarivate Analytics ‘Emerging Sources Citation Index

20 мая 2021 г.

Inderscience рада сообщить, что Международный журнал гидромехатроники был проиндексирован Clarivate Analytics’ Emerging Sources Citation Index.

Проф. Иминь Шао, главный редактор журнала, говорит: «Я очень рад, что IJHM был включен в Индекс цитирования новых источников. Это признание академических достижений и редакционной работы журнала. Я бы хотел хотел бы выразить нашу искреннюю благодарность всем, кто внес свой вклад в этот журнал.Мы продолжим придерживаться нашей политики публикации и публиковать высококачественные статьи для содействия академическому обмену и развитию в области гидроэнергетики и электромеханического управления.«

Тестирование воды | Orange County, NC

Департамент здравоохранения округа Ориндж занимается защитой ресурсов подземных вод округа, чтобы обеспечить безопасное и достаточное водоснабжение наших граждан. Environmental Health предоставляет ряд услуг по тестированию воды для граждан, которые обслуживаются колодезной водой.

Если вы проживаете в районе American Stone Company или в радиусе 3000 футов от бывшей полигона Orange County Landfill возле Rogers Rd., ну может быть доступна помощь. Свяжитесь с нами для проверки и подайте заявку.

Ресурсы

Радон, уран и радий

Последние новости из соседних графств повысили осведомленность об этих естественных веществах в грунтовых водах. Округ Уэйк обнаружил колодцы с опасными уровнями урана, радона и радия в воде. Эти вещества естественным образом встречаются в скалах, расположенных под землей. Они разослали уведомление, чтобы проинформировать жителей о естественных загрязнителях грунтовых вод, обнаруженных в восточной части округа Уэйк, чтобы владельцы колодцев могли решить, какие действия следует предпринять для очистки воды.

В Государственной лаборатории общественного здравоохранения есть отделение радиохимии окружающей среды, которое может анализировать общий альфа-, общий бета-коэффициент и содержание урана. Этот офис работает с лабораторией штата, чтобы предоставить нам эти комплекты для проб, чтобы помочь владельцам колодцев в округе Ориндж, которые хотят получить этот специализированный отбор проб.

Владельцы скважин могут также заключить договор с сертифицированной лабораторией для проведения розничных испытаний, которые могут быть более всеобъемлющими. Это некоторые компании, которые, как мы знаем, могут предоставлять эти услуги.

Шестивалентный хром

Шестивалентный хром — канцероген, вызываемый естественным выщелачиванием в основном вулканических пород в водоносных горизонтах в регионе Пьемонт в Северной Каролине. Загрязнение происходит из-за взаимодействия воды и породы, которое широко распространено в регионе. Это не ограничивается только колодцами возле золоотвалов.

Тестирование на шестивалентный хром

Панель из шестивалентного хрома и угольной золы — это специальные комплекты для заказа. Шестивалентный хром — это чувствительный ко времени набор, потому что он содержит консервант.Мы заказываем комплект только тогда, когда требуется образец. Мы отправляем все наши образцы в государственную лабораторию. Персонал Департамента здравоохранения должен собрать образцы с помощью набора и отправить в лабораторию для поддержания цепочки поставок.

Щелкните эту ссылку, чтобы запросить ЗДЕСЬ образец для этих тестов, или распечатайте этот pdf-файл ФОРМА для отправки по почте.

Вы также можете ознакомиться с информационным бюллетенем о шестивалентном хроме (PDF) и памяткой по шестивалентному хрому от Управления общественного здравоохранения Северной Каролины (PDF).

.