Природный уран ( NU или U nat [1] ) — это уран с тем же изотопным соотношением , что и в природе. Он содержит 0,711% урана-235 , 99,284% урана-238 и следы урана-234 по массе (0,0055%). Примерно 2,2% его радиоактивности приходится на уран-235, 48,6% на уран-238 и 49,2% на уран-234.
Природный уран может использоваться в качестве топлива для ядерных реакторов как малой, так и большой мощности . Исторически реакторы с графитовым замедлителем и реакторы с тяжеловодным замедлителем работали на природном уране в керамической форме из чистого металла (U) или диоксида урана (UO 2 ) . Однако экспериментальные заправки триоксидом урана (UO 3 ) и октаоксидом триурана (U 3 O 8 ) оказались многообещающими. [2]
Содержание урана-235 в 0,72% недостаточно для возникновения самоподдерживающейся критической цепной реакции в легководных реакторах или ядерном оружии ; в этих приложениях должен использоваться обогащенный уран . Для ядерного оружия требуется концентрация урана-235 90%, а для легководных реакторов требуется концентрация урана-235 примерно 3%. [3] Необогащенный природный уран является подходящим топливом для тяжеловодного реактора , такого как реактор CANDU .
В редких случаях, ранее в геологической истории, когда уран-235 был более распространен, обнаруживалось, что урановая руда естественным образом подвергалась делению, образуя естественные ядерные реакторы деления . Уран-235 распадается с большей скоростью ( период полураспада 700 миллионов лет) по сравнению с ураном-238, который распадается крайне медленно (период полураспада 4,5 миллиарда лет). Таким образом, миллиард лет назад урана-235 было более чем вдвое больше, чем сейчас.
Во время Манхэттенского проекта название Тубаллой использовалось для обозначения природного урана в очищенном состоянии; этот термин все еще используется время от времени. Во время Второй мировой войны уран также назывался «X-металл». Точно так же обогащенный уран назывался Oralloy ( сплав Ок-Ридж ), а обедненный уран назывался Depletalloy (обедненный сплав).