04/22/23

Natuurlijk uranium ?Verrijkt uranium ?

Frits PleiterSBERijksuniversiteit Groningen

04/22/23

Probleemstelling

er wordt een voorraad uraniumzout gevonden dit kan natuurlijk, verarmd, maar ook verrijkt

uranium zijn verrijkt uranium valt (meestal) buiten de

vergunning

04/22/23

Van uranium maak je toch bommen ?

afscherming contrastmiddel bij elektronenmicroscopie

uraniumoxydeuranylacetaaturanylnitraaturanylorthofosfaaturanylsalicylaat

chemisch reductiemiddel opslag van waterstof en ja, mits verrijkt, ook bommen

04/22/23

Van uranium maak je toch bommen ?

afscherming contrastmiddel bij elektronenmicroscopie

uraniumoxydeuranylacetaaturanylnitraaturanylorthofosfaaturanylsalicylaat

chemisch reductiemiddel opslag van waterstof en ja, mits verrijkt, ook bommen

04/22/23

Van uranium maak je toch bommen ?

afscherming contrastmiddel bij elektronenmicroscopie

uraniumoxydeuranylacetaaturanylnitraaturanylorthofosfaaturanylsalicylaat

chemisch reductiemiddel opslag van waterstof en ja, mits verrijkt, ook bommen

04/22/23

Van uranium maak je toch bommen ?

afscherming contrastmiddel bij elektronenmicroscopie

uraniumoxydeuranylacetaaturanylnitraaturanylorthofosfaaturanylsalicylaat

chemisch reductiemiddel opslag van waterstof en ja, mits verrijkt, ook bommen

04/22/23

Van uranium maak je toch bommen ?

afscherming contrastmiddel bij elektronenmicroscopie

uraniumoxydeuranylacetaaturanylnitraaturanylorthofosfaaturanylsalicylaat

chemisch reductiemiddel opslag van waterstof en ja, mits verrijkt, ook bommen

04/22/23

Gegevens natuurlijk uranium

drie isotopen 234U, 235U en 238U natuurlijk uranium bevat:

99,28% 238U T1/2 =4,51×109 j

0,72% 235U T1/2 = 7,1×108 j

0,0055% 234U T1/2 = 2,47×105 j

04/22/23

Nuclidenkaart

04/22/23

Bereken het 234U-gehalte in natuurlijk uranium

A234 = A238 in evenwicht N234 / N238 = λ238 / λ234 = T1/2

234 / T1/2238

= 2,47×105 / 4,51×109 = 5,5×10-5

a234 = 5,5×10-5 × a238

= 5,5×10-5 × 99,28% = 0,0055%

xA = λN = N × 0,693 / T1/2

A = activiteit in Bqλ = 1 / T1/2 = vervalconstante in s-1

N = aantal atomen

04/22/23

Gamma-spectrometrie

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

04/22/23

Gamma-spectrometrie

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

04/22/23

Gamma-spectrometrie

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

04/22/23

De 186-keV piek in het verval van 235U

04/22/23

Ingroeicurve

merk op: curve begint met korte T1/2

curve eindigt met lange T1/2

04/22/23

Nuclidenkaart

04/22/23

Wanneer is 1001 keV-piek een goede schatter van A238 ?

(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

xals activiteit(234mPa) = activiteit(238U)

04/22/23

Meting aan natuurlijk uranium

186 keV-piek in verval van 235UNnetto = 300 tps

1001 keV-piek in verval van 234mPaNnetto = 15,3 tps

04/22/23

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

04/22/23

Wat is verhouding Q = N186 / N1001 ?Wat is relatieve fout σQ

rel ?

Q = N186 / N1001 = 17940 / 972 = 18,5 (σ186

rel)2 = 1 / 17940 = 0,000056 (σ1001

rel)2 = 1 / 972 = 0,0010288 σQ

rel = √(0,000056 + 0,0010288) = 0,033

xσN = √N

σNrel = σN / N = 1 / √N

(σA / Brel)2 = (σA

rel)2 + (σBrel)2

04/22/23

Wat is het 235U-gehalte in het uraniumzout ?

ijkvoorraadN186 / N1001 = 300 / 15,3 = 19,6

uraniumzoutN186 / N1001 = 17940 / 972 = 18,5

a235 = (18,5 / 19,6) × a235nat

= 0,94 × 0,72% = 0,68% σa235 = σQ

rel × 0,68%

= 0,033 × 0,68% = 0,02%

xschaal het percentage in natuurlijk uranium met gebruikmaking van de verkregen meetgegevens

04/22/23

Is het uraniumzout verrijkt ?

σ235 = 0,02% a235 – a235

nat = 0,68% – 0,72% = -0,04%

= -2σ235

het uraniumzout kan (licht) verrijkt zijn

xcriterium:het zout is NIET verrijkt als het 235U-gehalte in het uraniumzout meer dan 3σ kleiner dan het gehalte in natuurlijk uranium

04/22/23

Wie heeft de opgave gemaakt ?

En wie had het goed ?Dank u voor uw aandacht