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 весу (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 как для маломощных, так и для мощных ядерных реакторов . Исторически, графитовые реакторы и реакторы с тяжеловодным замедлителем заправлялись природным ураном в виде чистого металла (U) или керамической формы диоксида урана (UO 2 ) . Однако экспериментальные заправки с триоксидом урана (UO 3 ) и октаоксидом триурана (U 3 O 8 ) показали многообещающие результаты. [2]
0,72% урана-235 недостаточно для создания самоподдерживающейся критической цепной реакции в легководных реакторах или ядерном оружии ; эти приложения должны использовать обогащенный уран . Ядерное оружие требует концентрации 90% урана-235, а легководные реакторы требуют концентрации примерно 3% урана-235. [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, было обнаружено, что урановая руда естественным образом участвует в делении, образуя естественные ядерные реакторы деления . Уран-235 распадается с большей скоростью ( период полураспада 700 миллионов лет) по сравнению с ураном-238, который распадается чрезвычайно медленно (период полураспада 4,5 миллиарда лет). Таким образом, миллиард лет назад было более чем вдвое больше урана-235 по сравнению с нынешним временем.
Во время Манхэттенского проекта название Tuballoy использовалось для обозначения природного урана в очищенном состоянии; этот термин до сих пор иногда используется. Уран также имел кодовое название «X-Metal» во время Второй мировой войны. Аналогично, обогащенный уран назывался Oralloy ( сплав Ок-Ридж ), а обедненный уран назывался Depletalloy (обедненный сплав).