Natuurlijk uranium ? Verrijkt uranium ?

1
Natuurlijk uranium ?Verrijkt uranium ?

• Frits Pleiter
• SBE
• Rijksuniversiteit Groningen

2
Probleemstelling

• er wordt een voorraad uraniumzout gevonden
• dit kan natuurlijk, verarmd, maar ook verrijkt
  uranium zijn
• verrijkt uranium valt (meestal) buiten de
  vergunning

3
Van uranium maak je toch bommen ?

• afscherming
• contrastmiddel bij elektronenmicroscopie
• uraniumoxyde
• uranylacetaat
• uranylnitraat
• uranylorthofosfaat
• uranylsalicylaat
• chemisch reductiemiddel
• opslag van waterstof
• en ja, mits verrijkt, ook bommen

4
Van uranium maak je toch bommen ?

• afscherming
• contrastmiddel bij elektronenmicroscopie
• uraniumoxyde
• uranylacetaat
• uranylnitraat
• uranylorthofosfaat
• uranylsalicylaat
• chemisch reductiemiddel
• opslag van waterstof
• en ja, mits verrijkt, ook bommen

5
Van uranium maak je toch bommen ?

• afscherming
• contrastmiddel bij elektronenmicroscopie
• uraniumoxyde
• uranylacetaat
• uranylnitraat
• uranylorthofosfaat
• uranylsalicylaat
• chemisch reductiemiddel
• opslag van waterstof
• en ja, mits verrijkt, ook bommen

6
Van uranium maak je toch bommen ?

• afscherming
• contrastmiddel bij elektronenmicroscopie
• uraniumoxyde
• uranylacetaat
• uranylnitraat
• uranylorthofosfaat
• uranylsalicylaat
• chemisch reductiemiddel
• opslag van waterstof
• en ja, mits verrijkt, ook bommen

7
Van uranium maak je toch bommen ?

• afscherming
• contrastmiddel bij elektronenmicroscopie
• uraniumoxyde
• uranylacetaat
• uranylnitraat
• uranylorthofosfaat
• uranylsalicylaat
• chemisch reductiemiddel
• opslag van waterstof
• en ja, mits verrijkt, ook bommen

8
Gegevens natuurlijk uranium

• drie isotopen 234U, 235U en 238U
• natuurlijk uranium bevat
• 99,28 238U T1/2 4,51109 j
• 0,72 235U T1/2 7,1108 j
• 0,0055 234U T1/2 2,47105 j

9
Nuclidenkaart
10
Bereken het 234U-gehalte in natuurlijk uranium
A ?N N 0,693 / T1/2 A activiteit in Bq ?
1 / T1/2 vervalconstante in s-1 N aantal
atomen
x

• A234 A238 in evenwicht
• N234 / N238 ?238 / ?234 T1/2234 / T1/2238
• 2,47105 / 4,51109 5,510-5
• a234 5,510-5 a238
• 5,510-5 99,28 0,0055

11
Gamma-spectrometrie

• Ge-detector
• 186 keV-piek in verval van 235U
• 1001 keV-piek in verval van 234mPa

12
Gamma-spectrometrie

• Ge-detector
• 186 keV-piek in verval van 235U
• 1001 keV-piek in verval van 234mPa

13
Gamma-spectrometrie

• Ge-detector
• 186 keV-piek in verval van 235U
• 1001 keV-piek in verval van 234mPa

14
De 186-keV piek in het verval van 235U
15
Ingroeicurve

• merk op
• curve begint met korte T1/2
• curve eindigt met lange T1/2

16
Nuclidenkaart
17
Wanneer is 1001 keV-piek een goede schatter van
A238 ?
als activiteit(234mPa) activiteit(238U)
x

• (chemisch) productie van uraniumzout verwijdert
  alle dochters
• 234Th groeit in met T1/2(234Th) 24,1 d
• 234mPa groeit in met T1/2(234mPa) 1,17 min
• na 5 T1/2(234Th) 120 d zijn de activiteiten
  van 234mPa en 238U binnen 1 / 25 3 aan elkaar
  gelijk

18
Meting aan natuurlijk uranium

• 186 keV-piek in verval van 235U
• Nnetto 300 tps
• 1001 keV-piek in verval van 234mPa
• Nnetto 15,3 tps

19
Meting aan uraniumzout

• meettijd 1 minuut
• 186 keV-piek in verval van 235U
• Nnetto 17940 tpm
• 1001 keV-piek in verval van 234mPa
• Nnetto 972 tpm

20
Wat is verhouding Q N186 / N1001 ?Wat is
relatieve fout sQrel ?
sN vN sNrel sN / N 1 / vN (sA / Brel)2
(sArel)2 (sBrel)2
x

• Q N186 / N1001 17940 / 972 18,5
• (s186rel)2 1 / 17940 0,000056
• (s1001rel)2 1 / 972 0,0010288
• sQrel v(0,000056 0,0010288) 0,033

21
Wat is het 235U-gehalte in het uraniumzout ?
schaal het percentage in natuurlijk uranium met
gebruikmaking van de verkregen meetgegevens
x

• ijkvoorraad
• N186 / N1001 300 / 15,3 19,6
• uraniumzout
• N186 / N1001 17940 / 972 18,5
• a235 (18,5 / 19,6) a235nat
• 0,94 0,72 0,68
• sa235 sQrel 0,68
• 0,033 0,68 0,02

22
Is het uraniumzout verrijkt ?
criterium het zout is NIET verrijkt als het
235U-gehalte in het uraniumzout meer dan 3s
kleiner dan het gehalte in natuurlijk uranium
x

• s235 0,02
• a235 a235nat 0,68 0,72 -0,04
• -2s235
• het uraniumzout kan (licht) verrijkt zijn

23
Wie heeft de opgave gemaakt ? En wie had het
goed ?

• Dank u voor uw aandacht