لون خام اليورانيوم. التطبيقات الرئيسية لليورانيوم

اليورانيوم المستنفد هو خليط من نظائر اليورانيوم ويتكون بشكل رئيسي من اليورانيوم 238. من المقبول عمومًا أن اليورانيوم ينضب عندما يكون جزء اليورانيوم -235 أقل من 0.711٪ بالوزن ، مما ينتج عنه إشعاع. في نفس الوقت ، كقاعدة عامة ، يستخدم اليورانيوم المستنفد بحصة أقل من 0.3٪ للأغراض العسكرية.

هل اليورانيوم المنضب مشع؟

لفهم هذا ، يكفي دراسة عملية ظهوره. ينتج اليورانيوم المنضب أثناء تخصيب اليورانيوم لمحطات الطاقة النووية أو للأغراض العسكرية. للقيام بذلك ، يتم تخصيب اليورانيوم الطبيعي بنظير اليورانيوم 235. نتيجة لذلك ، يتم استخراج الجزء الأكبر من النظائر المشعة (234 و 235) أثناء عملية التخصيب وتبقى مع اليورانيوم المخصب ، بينما يظل اليورانيوم المستنفد منتجًا ثانويًا. ونتيجة لذلك ، فإن النشاط الإشعاعي لليورانيوم المستنفد يقل بنحو 1.7 مرة عن خام اليورانيوم نفسه.

متى تم الحصول على أول يورانيوم مستنفد؟

في عام 1940 ، تلقى العلماء في الولايات المتحدة واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، في بداية برنامج الأسلحة النووية ، أثناء عملية تخصيب اليورانيوم ، منتجًا ثانويًا - سُمي لاحقًا بالقياس - اليورانيوم المستنفد. في تلك السنوات ، تم اعتباره نفايات غير مجدية على الإطلاق ، وكقاعدة عامة ، تم دفنه.

كيف يتم تخزين اليورانيوم المستنفد؟

يتم تخزين 95٪ من اليورانيوم المستنفد في شكل متراصة فلوريد اليورانيوم الصلب في الهواء الطلق في حاويات معدنية مغلقة خاصة ، دون الوصول إلى الأكسجين. في الولايات المتحدة في عام 2005 ، تم تخزين 57122 دبابة ، أي ما يقرب من 700000 طن من اليورانيوم المستنفد.

أين يستخدم اليورانيوم المستنفد؟

أصبح استخدام اليورانيوم المستنفد شائعًا بسبب كثافته العالية جدًا (19.1 جم / سم مكعب) والمقطع العرضي الكبير لالتقاط النيوترونات. لذلك وجد اليورانيوم تطبيقًا في المجالات التالية:

• في الطيران وبناء السفن - كأثقال موازنة على الطائرات ، ومراحل الصواريخ ، وقلوب المراكب الشراعية ؛
• في الطب - الحماية أثناء العلاج الإشعاعي () ، جزء لا يتجزأ من بورسلين الأسنان - للتألق ؛
• في الطاقة النووية ، هو جزء لا يتجزأ وقود موكس، الحماية من المواد المشعة ؛
• في الصناعة والتصوير الشعاعي ، الحماية من المواد المشعة. حتى نهاية القرن العشرين ، تمت إضافة اليورانيوم المستنفد إلى الدهانات على الزجاج والبورسلين. في الوقت نفسه ، يعتقد الكثيرون خطأً أن اليورانيوم موجود في الخزف نفسه. ومع ذلك ، فلن تكون موجودة في كل مكان ، لا سيما في المختبرات - فالملاعق الكيميائية وأكواب البورسلين والأكواب وقذائف الهاون والمدقات مصنوعة من البورسلين العادي دون إضافة الأصباغ ؛
• في المجال العسكري - لإنتاج القذائف والدروع.

اليورانيوم المنضب في مقذوفات

الجيش هو من أوائل من استخدموا نفايات اليورانيوم المخصب. في عام 1970 اكتشف البنتاغون أن ذخائرهم لا تستطيع اختراق الدروع الجديدة الدبابات السوفيتية. ونتيجة لذلك ، تم اختيار اليورانيوم المستنفد كمادة جديدة للقذائف الخارقة للدروع - كمادة رخيصة وبأسعار معقولة ، وذات كثافة عالية - اليورانيوم قريب في كثافته من الذهب والتنغستن. هذا يسمح للقذائف الأصغر بأن تكون مساوية في الكتلة لمعظم المقذوفات المعدنية الأخرى مع تقليل السحب الديناميكي الهوائي. نظرًا لانخفاض مستويات سميته ونشاطه الإشعاعي ، بدأ استخدام اليورانيوم المستنفد في وقت لاحق في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي وبريطانيا العظمى وفرنسا في كل من الدروع وفي الولايات المتحدة. قذائف خارقة للدروعمع طاقة حركية عالية. تم استخدام أسلحة اليورانيوم المنضب المماثلة في قصف يوغوسلافيا في أواخر القرن العشرين ، في كلتا العمليتين الأمريكية في العراق.

اليورانيوم المنضب في درع الدبابات

يستخدم اليورانيوم المستنفد ليس فقط في القذائف الخارقة للدروع ، ولكن أيضًا في دروع الدبابات نفسها كطبقة بين ألواح الصلب. لذلك تحمل دبابات أبرامز بعد عام 1998 اليورانيوم المنضب - ما يسمى بسيراميك اليورانيوم - في الأجزاء الأمامية من البرج.

هل اليورانيوم المنضب يستخدم في صنع الأسلحة النووية؟

الغريب في الأمر ، لكنهم في الأسلحة النووية لا يستخدمون فقط ، بل يستنفدون أيضًا. ومع ذلك ، يتم استخدامه فقط كقذيفة لشحنة نووية وكأحد مكونات الوقود النووي ، مما يزيد من قوة الانفجار.

هل اليورانيوم المنضب ضار؟

لا توجد معلومات دقيقة عن الآثار طويلة المدى على صحة الإنسان من جراء استخدام ذخائر اليورانيوم المستنفد. ومع ذلك ، أثار عدد من دعاة حماية البيئة مخاوف بشأن تفشي السرطان المحتمل في المناطق التي تستخدم فيها هذه المقذوفات. على سبيل المثال ، خلال العملية في العراق عام 1991 ، استخدمت الولايات المتحدة حوالي 14000 قذيفة دبابة من اليورانيوم المستنفد وحوالي مليون قذيفة من عيار 30 ملم. في المجموع ، تم استخدام ما يقرب من 300 طن من اليورانيوم المستنفد النقي. تم العثور على العديد من الجنود مصابين بالسرطان بعد هذه العملية.

بعد قصف يوغوسلافيا ، تم اكتشاف 8 أماكن ملوثة بشكل خطير في أراضيها ، والتي سبق قصفها بقذائف اليورانيوم المنضب. لذلك مُنع موظفو الأمم المتحدة من استخدام المياه من المصادر المحلية. ومع ذلك ، فإن العلاقة بين الأسباب والنتائج لم يتم إثباتها رسميًا.

السمية الكيميائية لليورانيوم المستنفد

يسبب اليورانيوم المستنفد أكبر ضرر ليس بسبب نشاطه الإشعاعي ، ولكن بسبب سميته الكيميائية. عند تناوله ، وخاصة في شكل أملاح ، يتراكم اليورانيوم في الكبد والطحال والكلى.

خطر إشعاع اليورانيوم المستنفد

إذا وصلت سمية اليورانيوم المستنفد إلى الحد الأقصى عند دخوله الجسم على شكل سائل ، فإنه يتسبب في أكبر ضرر إشعاعي في حالة الغبار. يتسبب إشعاع ألفا الناتج عن جزيئات صغيرة من اليورانيوم المستنفد في المريء والرئتين في تطور أورام سرطانية خبيثة. إذا تحدثنا عن الإشعاع الخارجي من اليورانيوم المستنفد ، فمن غير المهم لدرجة أنه يمكن إيقافه حتى بواسطة ورقة عادية. يتركز اليورانيوم في الجسم بشكل أساسي في العظام.

حظر استخدام اليورانيوم المنضب

أكثر من 90 منظمات غير حكوميةدعا إلى حظر استخدام اليورانيوم المنضب في إنتاج الأسلحة. أثيرت هذه القضية مرارًا وتكرارًا في الأمم المتحدة والبرلمان الأوروبي. لكن ، على سبيل المثال ، استخدمت فرنسا والمملكة المتحدة في الاتحاد الأوروبي دائمًا حق النقض ضد هذه القضية. بحلول ديسمبر 2008 القرار الجمعية العامةأيدت 141 دولة قيام الأمم المتحدة بإجراء دراسة إضافية حول عواقب استخدام الأسلحة مع اليورانيوم المستنفد ، وعارضت أربع دول منها - فرنسا وبريطانيا العظمى والولايات المتحدة الأمريكية وإسرائيل ، وامتنعت 34 دولة أخرى عن التصويت ، بما في ذلك روسيا.

أين يتم تخزين اليورانيوم المستنفد في روسيا؟

تبلغ احتياطيات روسيا من اليورانيوم المستنفد حوالي 700 مليون طن منتجاتناواكثر من 100 مليون طن تم شراؤها بسعر رمزي من الشركات الاوروبية. في روسيا ، يستخدم اليورانيوم المستنفد ليس فقط للتخزين ، ولكن أيضًا كوقود لمفاعلات النيوترونات السريعة (). كما يخضع اليورانيوم المستنفد لعملية إعادة تخصيب - حوالي 15٪ يذهب إلى اليورانيوم المخصب.

تُستخدم أراضي أربع مؤسسات معالجة كمواقع أولية لتخزين اليورانيوم المستنفد:

• نوفورالسك ، منطقة سفيردلوفسك - مصنع الأورال الكهروكيميائية
• أنجارسك ، منطقة إيركوتسك - مصنع كيماويات أنجارسك للتحليل الكهربائي
• سيفرسك ، منطقة تومسك - مصنع كيماويات سيبيريا
• زيلينوجورسك ، إقليم كراسنويارسك - مصنع الكهروكيميائية

اكتشاف على نطاق كوكبي. لذلك يمكنك استدعاء اكتشاف العلماء لأورانوس. تم اكتشاف الكوكب في عام 1781.

كان اكتشافها سبب تسمية أحد عناصر الجدول الدوري. أورانوستم عزل المعدن من مزيج الراتينج في عام 1789.

لم يهدأ الضجيج حول الكوكب الجديد بعد ، لذلك تكمن فكرة تسمية مادة جديدة على السطح.

في نهاية القرن الثامن عشر لم يكن هناك مفهوم للنشاط الإشعاعي. وفي الوقت نفسه ، هذه هي الخاصية الرئيسية لليورانيوم الأرضي.

تم تشعيع العلماء الذين عملوا معه دون أن يعرفوا ذلك. من كان الرائد وما هي الخصائص الأخرى للعنصر ، سوف نخبر أكثر.

خواص اليورانيوم

اليورانيوم عنصراكتشفه مارتن كلابروث. قام بدمج الراتنج مع المادة الكاوية. لم يكن منتج الاندماج قابلاً للذوبان تمامًا.

أدرك كلابروث أنه لا يوجد افتراض ، وفي تكوين المعدن. ثم قام العالم بحل العقبة.

سقطت الأشكال السداسية الخضراء من الحل. قام الكيميائي بتعريضهم للدم الأصفر ، أي سداسي فرات البوتاسيوم.

سقط راسب بني من المحلول. قلل كلابروث هذا الأكسيد بزيت بذر الكتان وحرقه. حصلت على مسحوق.

اضطررت إلى إشعالها بالفعل ، وخلطها مع اللون البني. تم العثور على حبيبات من معدن جديد في الكتلة الملبدة.

في وقت لاحق تبين أنه لم يكن كذلك يورانيوم نقي، وثاني أكسيده. بشكل منفصل ، تم استلام العنصر بعد 60 عامًا فقط ، في عام 1841. وبعد 55 عامًا ، اكتشف أنطوان بيكريل ظاهرة النشاط الإشعاعي.

النشاط الإشعاعي لليورانيومبسبب قدرة نواة العنصر على التقاط النيوترونات وتفككها. في الوقت نفسه ، يتم إطلاق طاقة رائعة.

يرجع ذلك إلى البيانات الحركية للإشعاع والشظايا. من الممكن ضمان الانشطار المستمر للنواة.

يبدأ التفاعل المتسلسل عندما يتم تخصيب اليورانيوم الطبيعي بنظيره رقم 235. إنه ليس شيئًا يضاف إلى المعدن.

على العكس من ذلك ، تتم إزالة النيوكليدة 238 ذات النشاط الإشعاعي المنخفض وغير الفعال ، وكذلك النيوكليدة 234 ، من الخام.

يسمى خليطهم مستنفد ، ويسمى اليورانيوم المتبقي المخصب. هذا هو بالضبط ما يحتاجه الصناعيين. لكننا سنتحدث عن هذا في فصل منفصل.

يشع أورانوس، كل من ألفا وبيتا مع أشعة جاما. تم اكتشافهم من خلال رؤية تأثير المعدن على لوحة فوتوغرافية ملفوفة باللون الأسود.

أصبح من الواضح أن العنصر الجديد كان ينبعث منه شيء ما. بينما كانت عائلة كوري تحقق في ماهيتها ، تلقت ماري جرعة من الإشعاع تسببت في إصابة الكيميائي بسرطان الدم ، والذي ماتت منه المرأة في عام 1934.

يمكن أن تدمر إشعاع بيتا ليس فقط جسم الانسانولكن أيضًا المعدن نفسه. ما العنصر المكون من اليورانيوم؟الجواب: بريفي.

خلاف ذلك ، يطلق عليه البروتكتينيوم. اكتُشِف عام 1913 ، فقط عند دراسة اليورانيوم.

يتحول الأخير إلى إيجاز بدون تأثيرات وكواشف خارجية ، فقط من تسوس بيتا.

خارجيا اليورانيوم عنصر كيميائي- ألوان ذات لمعان معدني.

هكذا تبدو كل الأكتينيدات التي تنتمي إليها المادة 92. تبدأ المجموعة بالرقم 90 وتنتهي بالرقم 103.

الوقوف على رأس القائمة عنصر اليورانيوم المشع، يعمل كعامل مؤكسد. يمكن أن تكون حالات الأكسدة 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6.

وهذا يعني أن المعدن رقم 92 نشطًا كيميائيًا. إذا قمت بطحن اليورانيوم إلى مسحوق ، فسوف يشتعل تلقائيًا في الهواء.

تتأكسد المادة بشكلها المعتاد عند ملامستها للأكسجين ، وتصبح مغطاة بغشاء قزحي الألوان.

إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى 1000 درجة مئوية ، كيمياء. عنصر اليورانيوممتصل مع . يتم تشكيل نيتريد المعدن. هذه المادة اللون الأصفر.

قم برميها في الماء وتذوب مثل اليورانيوم النقي. تتآكل فيه وجميع الأحماض. يزيح العنصر الهيدروجين من المادة العضوية.

يطرد اليورانيوم بنفس الطريقة من المحاليل الملحية ،،،،،. إذا اهتز مثل هذا المحلول ، فستبدأ جزيئات المعدن الـ 92 في التوهج.

أملاح اليورانيومغير مستقر ، يتحلل في الضوء ، أو في وجود المواد العضوية.

العنصر غير مبال ، ربما ، فقط للقلويات. المعدن لا يتفاعل معهم.

اكتشاف اليورانيومهو اكتشاف عنصر فائق الثقل. تجعل كتلته من الممكن عزل المعدن ، بدقة أكبر ، المعادن الموجودة به ، من الركاز.

يكفي سحقها والنوم في الماء. سوف تترسب جزيئات اليورانيوم أولاً. هذا هو المكان الذي يبدأ فيه التعدين. التفاصيل في الفصل التالي.

تعدين اليورانيوم

بعد تلقي رواسب ثقيلة ، يقوم الصناعيون بترشيح المركز. الهدف هو تحويل اليورانيوم إلى محلول. يستخدم حامض الكبريتيك.

استثناء من القطران. هذا المعدن غير قابل للذوبان في الحمض ، لذلك تستخدم القلويات. سر الصعوبات في حالة التكافؤ الرباعي لليورانيوم.

لا يمر ترشيح الحمض مع ،. في هذه المعادن ، فإن المعدن 92 هو أيضًا 4-valent.

يتم علاج ذلك بهيدروكسيد ، المعروف باسم هيدروكسيد الصوديوم. في حالات أخرى ، يكون تطهير الأكسجين أمرًا جيدًا. لا حاجة لتخزين حامض الكبريتيك بشكل منفصل.

يكفي تسخين الخام بمعادن الكبريتيد حتى 150 درجة وإرسال الأكسجين النفاث إليه. وهذا يؤدي إلى تكوين حمض يتسرب أورانوس.

العنصر الكيميائي وتطبيقاتهالمرتبطة بأشكال نقية من المعدن. يستخدم التخدير لإزالة الشوائب.

يتم تنفيذه على راتنجات التبادل الأيوني. مناسب أيضًا للاستخراج بالمذيبات العضوية.

يبقى إضافة القلويات إلى المحلول من أجل ترسيب يورانات الأمونيوم ، وحلها في حمض النيتريك وإخضاعها.

ستكون النتيجة أكاسيد العنصر 92. يتم تسخينها إلى 800 درجة ويتم تقليلها بالهيدروجين.

يتم تحويل الأكسيد الناتج إلى فلوريد اليورانيوم، والتي يتم الحصول منها على المعدن النقي عن طريق الاختزال الحراري للكالسيوم. ، كما ترى ، ليس بالأمر السهل. لماذا نحاول جاهدين؟

تطبيق اليورانيوم

المعدن رقم 92 هو الوقود الرئيسي للمفاعلات النووية. يعتبر المزيج الخالي من الدهون مناسبًا للثبات ، ويتم استخدام عنصر مخصب لمحطات الطاقة.

النظير 235 هو أيضا أساس الأسلحة النووية. يمكن أيضًا الحصول على الوقود النووي الثانوي من المعدن 92.

هنا يجدر طرح السؤال ، ما العنصر الذي يحول اليورانيوم. من نظيره رقم 238 ، يتم الحصول على مادة إشعاعية أخرى فائقة الثقل.

في جدا 238 اليورانيومعظيم نصف الحياة، تدوم 4.5 مليار سنة. يؤدي هذا التدمير الطويل إلى انخفاض استهلاك الطاقة.

إذا أخذنا في الاعتبار استخدام مركبات اليورانيوم ، فإن أكاسيده مفيدة. يتم استخدامها في صناعة الزجاج.

تعمل الأكاسيد كصبغات. يمكن الحصول عليها من الأصفر الباهت إلى الأخضر الداكن. في الأشعة فوق البنفسجية ، تتألق المادة.

تستخدم هذه الخاصية ليس فقط في الزجاج ، ولكن أيضًا في طلاء اليورانيوم. أكاسيد اليورانيوم فيها من 0.3 إلى 6٪.

ونتيجة لذلك فإن الخلفية آمنة ولا تتجاوز 30 ميكرون في الساعة. صور لعناصر اليورانيوم، بتعبير أدق ، المنتجات بمشاركته ملونة للغاية. وهج النظارات والأطباق يجذب العين.

سعر اليورانيوم

مقابل كيلوغرام من أكسيد اليورانيوم غير المخصب ، يعطون حوالي 150 دولارًا. لوحظت قيم الذروة في عام 2007.

ثم وصلت التكلفة إلى 300 دولار للكيلو. سيظل تطوير خامات اليورانيوم مربحًا حتى بسعر 90-100 وحدة تقليدية.

من اكتشف عنصر اليورانيوملم تكن تعرف ما هي احتياطياتها في قشرة الأرض. الآن ، تم عدهم.

سيتم استنفاد الحقول الكبيرة ذات السعر الإنتاجي المربح بحلول عام 2030.

إذا لم يتم اكتشاف رواسب جديدة ، أو لم يتم العثور على بدائل للمعدن ، فسوف تزداد قيمته.

في السنوات القليلة الماضية ، أصبح موضوع الطاقة النووية أكثر أهمية. لإنتاج الطاقة الذرية ، من المعتاد استخدام مادة مثل اليورانيوم. وهو عنصر كيميائي ينتمي إلى عائلة الأكتينيد.

يحدد النشاط الكيميائي لهذا العنصر حقيقة أنه غير موجود في شكل حر. لإنتاجه ، يتم استخدام تشكيلات معدنية تسمى خامات اليورانيوم. إنهم يركزون مثل هذه الكمية من الوقود التي تسمح لنا بالنظر في استخراج هذا العنصر الكيميائي بطريقة منطقية ومربحة اقتصاديًا. على ال هذه اللحظةفي أحشاء كوكبنا ، محتوى هذا المعدن يفوق احتياطيات الذهب في 1000 مرة(سم. ). بشكل عام ، ترسبات هذا العنصر الكيميائي في التربة والمياه و صخرتقدر قيمتها بأكثر من 5 ملايين طن.

في الحالة الحرة ، يعتبر اليورانيوم معدنًا رماديًا أبيض ، يتميز بثلاثة تعديلات متآصلة: الكريستال المعيني ، المشابك المكعبة رباعي الزوايا والجسم. نقطة غليان هذا العنصر الكيميائي هي 4200 درجة مئوية.

اليورانيوم مادة نشطة كيميائيا. في الهواء ، يتأكسد هذا العنصر ببطء ، ويذوب بسهولة في الأحماض ، ويتفاعل مع الماء ، لكنه لا يتفاعل مع القلويات.

عادة ما يتم تصنيف خامات اليورانيوم في روسيا وفقًا لمعايير مختلفة. في أغلب الأحيان تختلف من حيث التعليم. نعم هناك الخامات الداخلية والخارجية والمتحولة. في الحالة الأولى ، هي تشكيلات معدنية تشكلت تحت تأثير درجات حرارة عاليةوالرطوبة والبغماتيت يذوب. تحدث تكوينات اليورانيوم المعدنية الخارجية في ظروف السطح. يمكن أن تتشكل مباشرة على سطح الأرض. هذا بسبب دوران المياه الجوفية وتراكم هطول الأمطار. تظهر التكوينات المعدنية المتحولة نتيجة لإعادة توزيع اليورانيوم المتباعد في البداية.

وفقًا لمستوى محتوى اليورانيوم ، يمكن أن تكون هذه التكوينات الطبيعية:

• فاحشي الثراء (أكثر من 0.3٪) ؛
• غني (من 0.1 إلى 0.3٪) ؛
• عادي (من 0.05 إلى 0.1٪) ؛
• فقير (من 0.03 إلى 0.05٪) ؛
• خارج الميزانية العمومية (من 0.01 إلى 0.03٪).

التطبيقات الحديثة لليورانيوم

اليوم ، يشيع استخدام اليورانيوم كوقود لمحركات الصواريخ والمفاعلات النووية. نظرًا لخصائص هذه المادة ، فإنها تهدف أيضًا إلى زيادة قوة السلاح النووي. وجد هذا العنصر الكيميائي أيضًا تطبيقه في الرسم. يستخدم بنشاط كأصباغ صفراء وخضراء وبنية وسوداء. يستخدم اليورانيوم أيضًا في صنع نوى للقذائف الخارقة للدروع.

تعدين خام اليورانيوم في روسيا: ما المطلوب لهذا؟

يتم استخراج الخامات المشعة من خلال ثلاث تقنيات رئيسية. إذا كانت رواسب الخام مركزة في أقرب مكان ممكن من سطح الأرض ، فمن المعتاد استخدام التكنولوجيا المفتوحة لاستخراجها. يتضمن استخدام الجرافات والحفارات التي تحفر الثقوب حجم كبيروتحميل المعادن التي تم الحصول عليها في شاحنات قلابة. ثم يذهب إلى مجمع المعالجة.

مع التواجد العميق لهذا التكوين المعدني ، من المعتاد استخدام تقنية التعدين تحت الأرض ، والتي تنص على إنشاء منجم يصل عمقه إلى 2 كيلومتر. تختلف التقنية الثالثة بشكل كبير عن سابقتها. ينطوي الترشيح في الموقع لتطوير رواسب اليورانيوم على حفر آبار يتم من خلالها حامض الكبريتيك. بعد ذلك ، يتم حفر بئر آخر ، وهو أمر ضروري لضخ المحلول الناتج إلى سطح الأرض. ثم يمر بعملية امتصاص ، والتي تسمح بجمع أملاح هذا المعدن على راتنج خاص. المرحلة الأخيرة من تقنية SPV هي المعالجة الدورية للراتنج بحمض الكبريتيك. بفضل هذه التقنية ، يصبح تركيز هذا المعدن في الحد الأقصى.

رواسب خامات اليورانيوم في روسيا

تعتبر روسيا من رواد العالم في استخراج خامات اليورانيوم. على مدى العقود القليلة الماضية ، كانت روسيا باستمرار في أعلى 7 دول رائدة في هذا المؤشر.

أكبر رواسب هذه التكوينات المعدنية الطبيعية هي:

أكبر رواسب تعدين اليورانيوم في العالم - الدول الرائدة

تعتبر أستراليا رائدة العالم في تعدين اليورانيوم. أكثر من 30 ٪ من جميع الاحتياطيات العالمية تتركز في هذه الحالة. أكبر الودائع الأسترالية هي Olympic Dam و Beaverley و Ranger و Honeymoon.

المنافس الرئيسي لأستراليا هو كازاخستان ، التي تحتوي على ما يقرب من 12 ٪ من احتياطيات الوقود في العالم. تحتوي كل من كندا وجنوب إفريقيا على 11٪ من احتياطي اليورانيوم في العالم ، وناميبيا - 8٪ ، والبرازيل - 7٪. أغلقت روسيا المراكز السبع الأولى بنسبة 5٪. تتضمن قائمة المتصدرين أيضًا دولًا مثل ناميبيا وأوكرانيا والصين.

أكبر رواسب اليورانيوم في العالم هي:

ميدان	البلد	ابدأ المعالجة
السد الاولمبي	أستراليا	1988
روسينج	ناميبيا	1976
نهر ماك آرثر	كندا	1999
إنكاي	كازاخستان	2007
دومينيون	جنوب أفريقيا	2007
الحارس	أستراليا	1980
خراسان	كازاخستان	2008

احتياطيات وحجم إنتاج خام اليورانيوم في روسيا

تقدر الاحتياطيات المكتشفة من اليورانيوم في بلادنا بأكثر من 400 ألف طن. في الوقت نفسه ، يبلغ مؤشر الموارد المتوقعة أكثر من 830 ألف طن. اعتبارًا من عام 2017 ، هناك 16 مستودعًا لليورانيوم تعمل في روسيا. علاوة على ذلك ، يتركز 15 منهم في ترانسبايكاليا. يعتبر حقل خام Streltsovskoye الرواسب الرئيسية لخام اليورانيوم. في معظم الودائع المحلية ، يتم التعدين بطريقة التعدين.

• تم اكتشاف أورانوس في القرن الثامن عشر. في عام 1789 ، تمكن العالم الألماني مارتن كلابروث من إنتاج اليورانيوم الشبيه بالمعدن من الخام. ومن المثير للاهتمام أن هذا العالم هو أيضًا مكتشف التيتانيوم والزركونيوم.
• تستخدم مركبات اليورانيوم بنشاط في مجال التصوير الفوتوغرافي. يستخدم هذا العنصر لتلوين الإيجابيات وتحسين الصور السلبية.
• الفرق الرئيسي بين اليورانيوم والعناصر الكيميائية الأخرى هو النشاط الإشعاعي الطبيعي. تميل ذرات اليورانيوم إلى التغيير بشكل مستقل بمرور الوقت. في الوقت نفسه ، تصدر أشعة غير مرئية للعين البشرية. تنقسم هذه الأشعة إلى 3 أنواع - أشعة جاما وبيتا وإشعاع ألفا (انظر).

ما هي كمية الخام المطلوبة لإنتاج يورانيوم منخفض التخصيب كوقود لمحطة طاقة نووية؟ من المقبول عمومًا أن وقود اليورانيوم هو اليورانيوم ، حيث يصل محتوى نظير اليورانيوم 235 إلى 4٪. في الخام الطبيعي ، يبلغ هذا النظير 0.7 ٪ فقط ، أي أنه مطلوب لزيادة تركيزه بمقدار 6 مرات.

اسمحوا لي أن أذكركم أنه حتى ثمانينيات القرن الماضي ، كانت أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية تخصبان اليورانيوم فقط على "الشبكات" ، وتنفقان قدرًا هائلاً من الكهرباء على هذا العمل. لحظة تكنولوجية ولكن كما يقولون لها عواقب وخيمة. يمكن "امتصاص" سداسي فلوريد اليورانيوم الطبيعي بواسطة النظير 235 حتى يتوقف - بحيث تبقى الكمية الدنيا في "ذيول". ولكن ماذا يعني هذا في حالة طريقة الانتشار؟ المزيد من "الشبكات" ، المزيد من الحاويات لسداسي فلوريد الأصلي ، وبالطبع المزيد من تكاليف الطاقة. وكل هذا يزيد من التكلفة ، ويؤدي إلى الغنائم المؤشرات الاقتصاديةتقليل الأرباح. غير مثيرة للاهتمام بشكل عام. لذلك ، في "ذيول" الغربية من اليورانيوم -235 - 0.3٪ ، و 0.4٪ يذهب إلى مزيد من العمل. مع هذه "المخلفات" ، تكون الصورة كما يلي: يتطلب 1 كجم من LEU 8 كجم من الخام + 4.5 SWU (وحدات عمل الفصل).

بالنسبة للسترات المبطنة ، كانت الصورة مختلفة إلى حد ما وستظل كذلك - بعد كل شيء ، فإن عمل "إبرنا" أقل تكلفة بكثير. تذكر أن "الإبرة" تتطلب كهرباء أقل من 20 إلى 30 مرة لكل وحدة مياه واحدة. حفظ العمل الفاصل معنى خاصلم يكن الأمر كذلك ، فقد تم "عصر" سداسي فلوريد اليورانيوم الأصلي بعناية أكبر: 0.2٪ من اليورانيوم -235 متبقي في "ذيولنا" ، و 0.5٪ ذهب إلى مزيد من أعمال التخصيب. يبدو أن الفرق هو 0.1٪ فقط ، فلماذا ننتبه إلى مثل هذا التافه؟ نعم ، ليس كل شيء بهذه البساطة: على "إبرنا" الحصول على 1 كجم من اليورانيوم المنخفض التخصيب ، مطلوب 6.7 كجم من الخام + 5.7 SWU. 1.3 كجم أقل من الخام - أي أننا تعاملنا مع التربة التحتية لدينا بحكمة أكثر من الديمقراطيين.

لكن هذا ليس كل شيء. 1 SWU على أجهزة الطرد المركزي لدينا تكلف حوالي 20 دولارًا ، على "شبكات" 1 SWU تكلفة من 70 إلى 80. لذلك ، بالنسبة للغرب ، فإن إيداع اليورانيوم ، حيث تكلفة الخام ، على سبيل المثال ، 100 دولار ، باهظة للغاية. دعونا نحسب 1 كجم من اليورانيوم المنخفض التخصيب على الآلة الحاسبة لتوضيح ذلك.

1 كجم LEU = 8 كجم خام + 4.5 SWU ، أي

1 كجم LEU = 8 × 100 + 4.5 × 70 = 1115 دولارًا.

والآن نضع أرقامنا ونحصل على:

1 كجم LEU = 6.7 كجم خام + 5.7 SWU

1 كجم LEU = 6.7 × 100 + 5.7 × 20 = 784 دولارًا

هذا يعني أن مخزون اليورانيوم ، الذي كان باهظ الثمن بالنسبة لنا بالنسبة للغرب المتحضر ، هو الشيء ذاته. تقريبًا ، يوجد يورانيوم على الأرض لتقنيتنا أكثر من التكنولوجيا الغربية. منذ اللحظة التي أتقنت فيها أوروبا أجهزة الطرد المركزي Zippe ، زادت احتياطيات اليورانيوم في الإحصائيات العالمية بشكل كبير ، على الرغم من أن الأخوة الجيولوجيين لم يجرؤوا على ذلك: تم التعرف على الرواسب التي تم اكتشافها بالفعل على أنها مربحة تجارياً ، هذا كل شيء. لكن شركة URENCO قامت بتشغيل أجهزة الطرد المركزي في الثمانينيات ، وظهرت محطات الطاقة النووية في أوروبا والولايات المتحدة قبل ذلك بكثير ، أليس كذلك؟ وهذا يعني أنه منذ نهاية الأربعينيات من القرن الماضي ، تم استغلال رواسب اليورانيوم على نطاق واسع للغاية ، دون توفير الخامات الطبيعية. بشكل تقريبي ، "قتل" الغرب حقلاً تلو الآخر ، قفز إلى حقول جديدة. ولم يكن موردور غير الاقتصادي بشكل رهيب في عجلة من أمره: لقد عثروا على وديعة وامتصوها إلى القاع ، دون ضجة ودون تسرع. في الوقت نفسه ، يجب ألا ننسى ذلك كل سنوات الحرب الباردة الدول النوويةزيادة كبيرة في احتياطيات اليورانيوم عالي التخصيب المستخدم في صنع الأسلحة ، وهذا يتطلب المزيد من خام اليورانيوم الطبيعي. يُستهلك ما يقرب من 275 كجم من الخام لكل 1 كجم من اليورانيوم عالي التخصيب ، وحساب اليورانيوم عالي التخصيب في البلدان النادي النوويذهب مئات الأطنان. و اليورانيوم عالي التخصيب ليس مجرد سلاح ، إنه مدعوم من مفاعلات غواصة ، إنه مدعوم بالكثير من مفاعلات البحث. بشكل عام ، أنفقت البشرية خامات اليورانيوم بشكل مكثف للغاية ، وكل ما يمكننا قوله في دفاعنا هو أننا لم نكن أول من يبدأ.

هناك شيء آخر تحتاج إلى معرفته. عندما يقال لنا: "تم استخراج الكثير من أطنان اليورانيوم الخام" ، من المهم أن نفهم ذلك نحن نتكلمليس عن جبال من نوع ما من الحصى أو السبائك المعدنية. في صناعة اليورانيوم ، يتم تحويل جميع احتياطيات الخام بشكل تقليدي إلى مركزات اليورانيوم - وبشكل أكثر دقة ، U3 O8 ، أكسيد النيتروز. تقليديا ، كان مسحوقًا أصفر وكان يسمى "الكعكة الصفراء" ، ولكن هذا أصبح قديمًا بعض الشيء. في عملية إثراء الخام ، يتم استخدام دورة كاملة من معالجته ، أحد مكوناتها هو التحميص. في السنوات الاخيرةتستخدم النباتات المختلفة درجات حرارة مختلفة ، لذا فإن لون تركيز اليورانيوم مختلف تمامًا - من الأخضر الداكن إلى الأسود. لكن إجراء معالجة الخام موضوع منفصل ، موضوع كبير إلى حد ما ، وفي الوقت الحالي نحاول التعامل مع الرواسب والإنتاج. ضعها جانبًا ، لكن تذكر: كل الحديث عن خام اليورانيوم هو حديث عن تركيز اليورانيوم. وهذا صحيح - فهذه الخامات مختلفة تمامًا ، فهي تحتوي على كميات مختلفة جدًا من اليورانيوم ، لذلك كان من المستحيل الاستغناء عن مثل هذا "التوحيد القياسي".

متى اكتشف الناس هذا المعدن ولماذا يسمى بالفعل "اليورانيوم"؟ القصة قديمة لكنها مثيرة للاهتمام. الآن بعد أن عرفنا جميعًا ما هو الإشعاع ، وبحق لا يمكننا تحمله ونخاف منه. وفي أوقات سابقة ، لم يكن الناس يعرفون شيئًا عن الإشعاع - ربما لهذا السبب لم يعانوا منه؟ .. من بين الخامات والمعادن في مناجم الفضة ، غالبًا ما وجد عمال المناجم في العصور الوسطى معدنًا أسود ثقيلًا - ما يسمى القطران بليند. من المعروف على وجه اليقين أن العقبة معروفة منذ عام 1565 - ثم تم اكتشافها في جبال Ore Mountains في ولاية سكسونيا ، لكنهم لم يأتوا بأي تطبيق خاص لها. في عام 1789 ، أصبح الكيميائي التحليلي الألماني مارتن كلابروث مهتمًا بهذا المعدن وقرر تحليله كيميائيًا بشكل صحيح. تم إحضار الخام إلى مختبره من منجم جاخيموفو في ما يعرف الآن بجمهورية التشيك. اكتشف بيكريل وكوري لاحقًا معادن من نفس Jakhimivo ، لذلك أقترح تدوينها على النحو التالي:

إن "موطن" اليورانيوم هو جمهورية التشيك.

مارتن كلابروث

عمل كلابروث بجد: صهر المعادن في درجات حرارة مختلفة ، مع الهواء وبدونه ، وسكب جميع أنواع الأحماض والأكوا ريجيا ، حتى حصل في النهاية على كتلة متكلسة مع حبيبات معدنية واضحة للعيان. كان ذلك في عام 1789 - بعد 8 سنوات من اكتشاف الفلكيين لكوكب غير معروف سابقًا ، أطلقوا عليه اسم أورانوس. إليكم ما كتبه كلابروث نفسه عن هذا: "في السابق ، تم التعرف على وجود 7 كواكب فقط ، مقابل 7 معادن تحمل أسماء الكواكب. في هذا الصدد ، من المستحسن ، وفقًا للتقاليد ، تسمية المعدن الجديد على اسم الكوكب المكتشف حديثًا. تأتي كلمة "يورانيوم" من الكلمة اليونانية التي تعني "سماء" ، وبالتالي قد تشير إلى المعدن السماوي ". إنهم لا يجادلون المكتشفين - لذلك نحن نتعامل الآن مع هذا "المعدن السماوي" بالذات.

ومع ذلك ، فشل كلابروث نفسه في الحصول على اليورانيوم النقي ؛ ولم يتحقق ذلك إلا في عام 1840 من قبل إي. البجع. في عام 1896 ، اكتشف بيكريل أن مركبات اليورانيوم تشع الورق الفوتوغرافي - هكذا بدأت دراسة النشاط الإشعاعي. إلى السلاح الأكثر رعبا وفظاعة ، إلى أكبر "احتياطي للطاقة" تحركت البشرية ببطء ...

خام اليورانيوم

من وجهة نظر الجيولوجيين على الأرض ، فإن خام اليورانيوم ليس كثيرًا فحسب ، بل كثير. ولكن لا يُطلق على كل معدن من اليورانيوم الاسم الفخور "خام": المعادن التي يوجد فيها القليل جدًا من اليورانيوم والكثير من نفايات الصخور لا تعتبر خامات. تعتبر الخامات الجيدة من المعادن التي يوجد فيها أكثر من 0.1٪ من اليورانيوم (1 كجم لكل 1000 كجم من الصخور) ، ولكن هناك استثناءات. على سبيل المثال ، في جنوب أفريقيا، في رواسب Witwatersland ، يُستخرج اليورانيوم من الركاز ، حيث يكون تركيزه 0.01٪ فقط ، ويُستخرج على نطاق صناعي. كيف ذلك؟ نعم ، هذا المعدن السماوي ليس بسيطًا - غالبًا ما يوجد في نفس الصخور التي يوجد بها الذهب. نظرًا لأنه يتم "انتقاء" الذهب من هذه الصخرة ، فلماذا لا "تلتقطه" إلى الكومة واليورانيوم - هذا هو المنطق. الذهب باعتباره الغرض الرئيسي من معالجة خام اليورانيوم كجانب. "غالبًا" يكون أيضًا له قيمة عددية: 12٪ من اليورانيوم المستخرج في العالم هو منتج ثانوي للذهب ومناجم أخرى. في الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، يتم الحصول على اليورانيوم من الصخور بتركيز 0.008٪ بشكل عام - من فوسفوريت فلوريدا. الإنتاج الرئيسي هو الفوسفور واليورانيوم - إلى الكومة ... حسنًا ، إذا لم تلمس مثل هذه الأشياء الغريبة ، يتم تقسيم خامات اليورانيوم إلى 4 أنواع - درجات وفقًا لمحتواها: غني - بمحتوى يورانيوم يزيد عن 1٪ ؛ خاص - من 0.1 إلى 1.0 ٪ ؛ الفقراء - من 0.03 إلى 0.1٪ والفقراء - أقل من 0.03٪.

وتنقسم خامات اليورانيوم إلى 5 فئات ، اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة لاستخراج ومعالجة المعادن السماوية. تقريبًا - ما نوع مصانع المعالجة التي يجب إنشاؤها بجوار الرواسب. هذا أيضًا تقليد: نظرًا لأن تركيز اليورانيوم يكون دائمًا صغيرًا ، فلا أحد يفكر في نقل ملايين الأطنان من الصخور إلى أي مكان. المنجم والألغام والمحجر والنهاية - كل ما تحتاجه للمعالجة.

ومع ذلك ، فهذه ليست جميع أنواع تصنيف خامات اليورانيوم: نظرًا لأننا نعيش جميعًا في عالم يكون فيه الربح هو الأهم ، فربما يكون التصنيف الرئيسي حسب تكلفة المنتج النهائي (هذا المركّز جدًا من اليورانيوم ، الكعكة الصفراء). نوع من مؤشر التعميم ، حيث يتم تجاهل جميع التفاصيل - ما هو تركيز اليورانيوم في الخام ، وكيف تم تعدينه وتنقيته ، وما تكلفة البنية التحتية. لا يهم ما حدث قبل ذلك ، ما يهم هو كيفية ظهور النتيجة. هناك ثلاث فئات فقط: 1) الودائع حيث تكون تكلفة 1 كجم من التركيز أقل من 40 دولارًا للكيلوغرام الواحد ؛ 2) حيث تتراوح التكلفة من 40 إلى 80 دولار للكيلو. 3) حيث يتراوح سعر التكلفة من 80 إلى 130 دولار للكيلو. كل ما هو أغلى من 130 دولارًا "ليس درعًا" اليوم لأنه مكلف للغاية. ولكن إلى متى سيستمر هذا الإهمال السطحي؟ حتى عام 2006 ، اعتبرت الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن اليورانيوم باهظ الثمن وبسعر يزيد عن 80 دولارًا للكيلوغرام ، لكنها قررت الآن أنه من الضروري تقييم أجهزة الطرد المركزي وفقًا لمزاياها - فالتكلفة المنخفضة للتخصيب تجعل من الممكن استخدام الخام بأمان أكثر من 80 دولارًا. لقد بدأ للتو استخدام أجهزة الطرد المركزي من الجيل العاشر لدينا ، لذلك لا يمكن استبعاد أنه بعد مرور بعض الوقت ، لن يصبح شريط 130 دولارًا "مقطوعًا". في عالم الظلام والرعب مع الاقتصاد الممزق إلى أشلاء ، بدأ التشغيل الصناعي لمفاعل النيوترون السريع BN-800 ، ويجري تصميم BN-1200 ، وفي عام 2020 ، من المخطط أيضًا إطلاق مفاعل رئيسي تحت Proryv المشروع ، بحلول عام 2030 ، هناك أمل في تنفيذ دورة نووية مغلقة.

ومع ذلك ، دعونا لا ننغمس في المشاريع والفرضيات - دعونا نركز على ما لدينا اليوم. في عام 2006 ، كان يعتقد أن هناك 5،000،000 طن من خامات اليورانيوم على الكوكب الثالث من الشمس ، صدر تقرير الوكالة الدولية للطاقة الذرية التالي في عام 2010. وفي هذا التقرير تم التعرف على أجهزة الطرد المركزي لأول مرة على أنها الطريقة الوحيدة لتخصيب اليورانيوم اليوم ، وللمرة الأولى تم رفع شريط "القطع" من 80 دولارًا للكيلوغرام إلى 130 دولارًا للكيلوغرام. الرقم الجديد لاحتياطيات خام اليورانيوم على الأرض هو 6306300 طن. أكرر - هذه ليست زيادة بسبب الرواسب الجديدة ، هذا هو تحويل الخامات الجيولوجية إلى خامات صناعية. وقد حدث ذلك لسبب بسيط - لقد أدركت الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن كل شيء ما عدا أجهزة الطرد المركزي هو شر ، ولن نتذكره بعد الآن. بلغت الزيادة في الخامات القابلة للاسترداد 26٪ - دون استثمار إضافي في الاستكشاف.

ليس في كثير من الأحيان في تاريخ الحضارة ، كان لتطور التكنولوجيا تأثير خطير على الجغرافيا السياسية ، واليورانيوم وأجهزة الطرد المركزي هي نفس الحالة. دعنا نتعرف بأصابعنا على ما يعنيه ظهور الاهتمام التجاري برواسب اليورانيوم ، التي ظلت حتى ذلك الحين على حالها لسنوات عديدة؟ أولاً ، رأت دول "النادي الذري" اهتمامها بتلك المناطق التي توجد بها هذه الرواسب. على سبيل المثال ، أصبحت الودائع في منطقة كيروفوغراد مثيرة للاهتمام ليس فقط لأوكرانيا ... ثانيًا ، رأت البلدان التي لم تكن أعضاء في "النادي الذري" أن اليورانيوم يمكن أن يكون كافياً بالنسبة لهم. وهذا ليس تلفيق نظري: لقد حضرت وفود من 52 دولة مؤتمر Atomexpo-2016 الماضي للتو ، و 32 دولة فقط لديها طاقة نووية على الأقل بشكل ما.

آلة حاسبة

ما هو مثير للاهتمام في اليورانيوم - دع الآلة الحاسبة تخبرنا. لدينا 6،306،300 طن من الخام ، حيث يبلغ متوسط ​​محتوى اليورانيوم 235 (الذي ، في الواقع ، "يحترق" في مفاعلات محطات الطاقة النووية) 0.72٪. لذلك ، إذا تم تحويل كل خام اليورانيوم إلى يورانيوم -235 ، يكون لدينا 45405 أطنان منه. من حيث تكلفة الطاقة ، 1 طن من اليورانيوم -235 يعادل 2،000،000 طن من البنزين. وعليه ، فإن تحويل احتياطيات اليورانيوم 235 إلى مكافئ نفطي هو 90.81 مليار طن من النفط. هل هو كثير أم قليلا؟ يبلغ احتياطي النفط المستكشف على الأرض اليوم 200 مليار طن. احتياطيات اليورانيوم تقارب النصف ، حوالي 50٪. وما هي الآفاق؟ لقد وصلت تقنية إنتاج الزيت إلى الكمال تقريبًا ، وتقنية معالجتها متشابهة. من أجل زيادة احتياطيات النفط ، يجب على المرء إما أ) الاستمرار في البحث عن المزيد والمزيد من الودائع الجديدة ، والتي ، بأسعار الهيدروكربونات الحالية ، تتباطأ منذ عامين حتى الآن ؛ ب) الاتفاق على أن سعر النفط سيرتفع بمرور السنين لأنه يتناقص ويقل. النفط الصخري ، الذي يتحدث عنه البلاشفة والمناشفة وغيرهم كثيرًا ، ليس مثيرًا للاهتمام عند مستوى السعر الحالي ، ولكن عاجلاً أم آجلاً ستأتي اللحظة التي سيتعين فيها استخدام احتياطياته ، وليس فقط في الولايات المتحدة.

لكن مع اليورانيوم - صورة مختلفة نوعًا ما ، أقل وضوحًا بكثير. لم نكشف بعد عن تكلفة وحدة SWU واحدة على الأجيال الأخيرة من أجهزة الطرد المركزي Rosatom - وقد رأينا بالفعل كيف يمكن لتكنولوجيا التخصيب أن تزيد من احتياطيات خام اليورانيوم. بدأ تشغيل BN-800 للتو ، ولا يزال BN-1200 في الرسومات فقط ، وسنرى نتائج مشروع Proryv فقط في عام 2020. لكن دعونا ، بدون تواضع لا داعي له (قدر الإمكان ، في النهاية) حقيقة تاريخية: طوال فترة وجود المشروع النووي ، لم تكن هناك أخطاء في تطوير التقنيات من جانب وزارة بناء الآلات المتوسطة السابقة ، ووزارة الطاقة الذرية السابقة وشركة روساتوم الحالية. بعض أوجه القصور والعيوب - نعم ، كان هناك ، لكن الخط العام للتنمية ، دعنا نواجه الأمر ، لم ينكسر ولو مرة واحدة.

ببساطة لا توجد أسباب لعدم الاعتقاد بأن كفاح روساتوم من أجل دورة نووية مغلقة سينتهي بالنجاح - في رأيي بالطبع. هل تعتقد أن هذا البيان جريء للغاية؟ ودعونا ننظر حولنا ، للحظة نسمح لأنفسنا أن ننسى أن الإنجاز الرئيسي للبشرية هو أحدث طراز iPhone. إنهم لا يؤمنون بموثوقية تقنياتنا فحسب ، بل يوقعون عقودًا لبناء محطات للطاقة النووية ، وليس فقط "العملاء القدامى" - مثل المجر وإيران وفنلندا والصين والهند. لأول مرة ، ستظهر محطات الطاقة النووية في مصر وفيتنام وبيلاروسيا وتركيا وبنغلاديش وإندونيسيا - وستكون هذه محطات طاقة نووية روسية الصنع. لذا ، فأنا لست الوحيد الذي يؤمن بتقنياتنا ، في تقنياتهم التطور التدريجي. ولست الوحيد الواثق من أنه مع القفزة التالية في تطوير التقنيات ، قد يتضح أن احتياطيات اليورانيوم أكبر من احتياطيات الهيدروكربونات ... ودعونا لا نخصم احتياطي يورانيوم آخر محتمل - رواسب جديدة. هناك ، على سبيل المثال ، بلد لا يزال مستوى تطوير الإقليم من خلال الاستكشاف الجيولوجي لا يتجاوز 60 ٪ - روسيا. هناك دول لا يوجد فيها وقت للاستكشاف الجيولوجي على الإطلاق - على سبيل المثال ، أفغانستان وإريتريا.

لكن النظر في آفاق الطاقة النووية هو موضوع منفصل وخطير للغاية يجب تركه لوقت لاحق. وهذه المذكرة عبارة عن ملاحظة تمهيدية إلى زنزانات اليورانيوم ، والتي أود أن أعرض فيها رؤية: ما كان وماذا أصبح وكيف وصلنا إلى مثل هذه الحياة. وبالطبع ، بدون قصص عن أجهزة iPhone الجديدة من الولايات المتحدة الأمريكية العظيمة ، لن تفعل الأشياء أيضًا. لديّهم ، وكالعادة ، لم يكن من الضروري اختراع أي شيء.

في تواصل مع

يتحدث المقال عن وقت اكتشاف عنصر كيميائي مثل اليورانيوم ، وفي أي صناعات تستخدم هذه المادة في عصرنا.

اليورانيوم - عنصر كيميائي في صناعة الطاقة والصناعة العسكرية

في جميع الأوقات ، حاول الناس العثور على مصادر طاقة عالية الكفاءة ، وبشكل مثالي ، لإنشاء ما يسمى. لسوء الحظ ، تم إثبات استحالة وجودها نظريًا وإثباتها في القرن التاسع عشر ، لكن العلماء لم يفقدوا الأمل أبدًا في إدراك حلم نوع من الأجهزة يكون قادرًا على توفير كميات كبيرة من الطاقة "النظيفة" لفترة طويلة جدًا.

جزئيًا ، تم إحياء هذا مع اكتشاف مادة مثل اليورانيوم. شكل عنصر كيميائي بهذا الاسم الأساس لتطوير المفاعلات النووية ، والتي توفر في عصرنا الطاقة لمدن بأكملها ، وغواصات ، وسفن قطبية ، وما إلى ذلك. صحيح ، لا يمكن وصف طاقتهم بأنها "نظيفة" ، ولكن في السنوات الأخيرة طورت العديد من الشركات "بطاريات ذرية" مدمجة تعتمد على التريتيوم للبيع على نطاق واسع - فهي لا تحتوي على أجزاء متحركة وهي آمنة للصحة.

ومع ذلك ، في هذه المقالة سوف نحلل بالتفصيل تاريخ اكتشاف عنصر كيميائي يسمى اليورانيوم وتفاعل انشطار نواته.

تعريف

اليورانيوم عنصر كيميائي له عدد ذري ​​92 بوصة الجدول الدوريمندليف. كتلته الذرية 238.029. يُشار إليه بالرمز U. في الظروف العادية ، يكون معدنًا كثيفًا ثقيلًا بلون فضي. إذا تحدثنا عن نشاطه الإشعاعي ، فإن اليورانيوم نفسه عنصر ذو نشاط إشعاعي ضعيف. كما أنه لا يحتوي على نظائر مستقرة تمامًا. ويعتبر اليورانيوم 338 أكثر النظائر الموجودة ثباتًا.

مع ما هو عليه عنصر معين، اكتشفناه ، وننظر الآن في تاريخ اكتشافه.

قصة

وقد عرف الناس مادة مثل أكسيد اليورانيوم الطبيعي منذ العصور القديمة ، واستخدمها الحرفيون القدامى في صناعة التزجيج ، الذي كان يستخدم لتغطية السيراميك المتنوع لمقاومة الأواني وغيرها من المنتجات ، وكذلك زخارفها.

كان عام 1789 تاريخًا مهمًا في تاريخ اكتشاف هذا العنصر الكيميائي. في ذلك الوقت ، تمكن الكيميائي والألماني المولد مارتن كلابروث من الحصول على أول يورانيوم معدني. وحصل العنصر الجديد على اسمه تكريما للكوكب الذي اكتشف قبل ثماني سنوات.

لما يقرب من 50 عامًا ، كان اليورانيوم الذي تم الحصول عليه في ذلك الوقت يُعتبر معدنًا نقيًا ، ومع ذلك ، في عام 1840 ، تمكن الكيميائي الفرنسي يوجين ملكيور بيليجوت من إثبات أن المادة التي حصل عليها كلابروث ، على الرغم من ملاءمتها علامات خارجية، ليس فلزًا على الإطلاق ، بل أكسيد اليورانيوم. بعد ذلك بقليل ، تلقى نفس Peligo اليورانيوم الحقيقي - معدن ثقيل للغاية اللون الرمادي. عندها تم تحديد الوزن الذري لمادة مثل اليورانيوم لأول مرة. وضع ديمتري مندليف العنصر الكيميائي في عام 1874 في كتابه الشهير النظام الدوريعناصر ، وضاعف مندليف الوزن الذري للمادة مرتين. وبعد 12 عامًا فقط ، تم إثبات أنه لم يكن مخطئًا في حساباته.

النشاط الإشعاعي

لكن الاهتمام الواسع حقًا بهذا العنصر في الأوساط العلمية بدأ في عام 1896 ، عندما اكتشف بيكريل حقيقة أن اليورانيوم يُصدر أشعة سميت على اسم الباحث - أشعة بيكريل. في وقت لاحق ، أطلق أحد أشهر العلماء في هذا المجال ، ماري كوري ، على هذه الظاهرة اسم النشاط الإشعاعي.

التالي تاريخ مهمفي دراسة اليورانيوم ، اعتبر عام 1899 أنه: في ذلك الوقت اكتشف رذرفورد أن إشعاع اليورانيوم غير متجانس وينقسم إلى نوعين - أشعة ألفا وبيتا. وبعد عام ، اكتشف بول فيلار (فيلارد) النوع الثالث ، وهو النوع الأخير من الإشعاع المشع المعروف لنا اليوم - ما يسمى بأشعة جاما.

بعد سبع سنوات ، في عام 1906 ، أجرى رذرفورد ، على أساس نظريته في النشاط الإشعاعي ، التجارب الأولى ، التي كان الغرض منها تحديد عمر المعادن المختلفة. أرست هذه الدراسات الأساس ، من بين أمور أخرى ، لتشكيل النظرية والتطبيق

انشطار نوى اليورانيوم

لكن ربما يكون الاكتشاف الأكثر أهمية ، والذي بفضله بدأ تعدين اليورانيوم على نطاق واسع وتخصيبه للأغراض السلمية والعسكرية على حد سواء ، هو عملية انشطار نوى اليورانيوم. حدث ذلك في عام 1938 ، وتم الاكتشاف بواسطة الفيزيائيين الألمان أوتو هان وفريتز ستراسمان. في وقت لاحق ، تلقت هذه النظرية تأكيدًا علميًا في أعمال العديد من علماء الفيزياء الألمان.

كان جوهر الآلية التي اكتشفوها كما يلي: إذا تم تشعيع نواة نظير اليورانيوم 235 بنيوترون ، فعند التقاط نيوترون حر ، تبدأ في الانقسام. وكما نعلم جميعًا الآن ، فإن هذه العملية مصحوبة بإطلاق كمية هائلة من الطاقة. يحدث هذا بشكل أساسي بسبب الطاقة الحركية للإشعاع نفسه وشظايا النواة. والآن نحن نعرف كيف يحدث انشطار اليورانيوم.

إن اكتشاف هذه الآلية ونتائجها هو نقطة الانطلاق لاستخدام اليورانيوم للأغراض السلمية والعسكرية.

إذا تحدثنا عن استخدامه للأغراض العسكرية ، فلأول مرة كانت النظرية القائلة بإمكانية تهيئة الظروف لعملية مثل تفاعل الانشطار المستمر لنواة اليورانيوم (نظرًا لأن الطاقة الهائلة مطلوبة لتفجير قنبلة نووية) كانت أثبته الفيزيائيان السوفيتي زيلدوفيتش وخاريتون. ولكن من أجل إحداث مثل هذا التفاعل ، يجب تخصيب اليورانيوم ، لأنه في حالته الطبيعية الخصائص المطلوبةلا يملك.

تعرفنا على تاريخ هذا العنصر ، والآن سنكتشف مكان استخدامه.

تطبيقات وأنواع نظائر اليورانيوم

بعد اكتشاف عملية مثل تفاعل الانشطار المتسلسل لليورانيوم ، واجه الفيزيائيون مسألة أين يمكن استخدامه؟

حاليًا ، هناك مجالان رئيسيان تستخدم فيهما نظائر اليورانيوم. هذه صناعة سلمية (أو طاقة) وعسكرية. يستخدم كل من الأول والثاني تفاعل نظير اليورانيوم 235 ، تختلف طاقة الخرج فقط. ببساطة ، في المفاعل النووي ليست هناك حاجة لإنشاء هذه العملية والحفاظ عليها بنفس القوة اللازمة لتنفيذ انفجار قنبلة نووية.

لذلك ، تم إدراج الصناعات الرئيسية التي يستخدم فيها تفاعل انشطاري اليورانيوم.

لكن الحصول على نظير اليورانيوم -235 يعد مهمة تكنولوجية معقدة ومكلفة للغاية ، ولا تستطيع كل دولة أن تتحمل تكاليف بناء مصانع التخصيب. على سبيل المثال ، للحصول على عشرين طناً من وقود اليورانيوم ، يكون فيها محتوى نظير اليورانيوم 235 من 3-5٪ ، سيكون من الضروري تخصيب أكثر من 153 طناً من اليورانيوم الطبيعي "الخام".

يستخدم نظير اليورانيوم 238 بشكل أساسي في تصميم الأسلحة النووية لزيادة قوتها. أيضًا ، عندما يلتقط نيوترونًا ، متبوعًا بعملية اضمحلال بيتا ، يمكن لهذا النظير أن يتحول في النهاية إلى بلوتونيوم 239 - وهو وقود شائع لمعظم المفاعلات النووية الحديثة.

على الرغم من كل أوجه القصور في هذه المفاعلات (التكلفة العالية ، تعقيد الصيانة ، خطر وقوع حادث) ، فإن تشغيلها يؤتي ثماره بسرعة كبيرة ، وينتج طاقة أكثر بما لا يقاس من الطاقة الحرارية التقليدية أو الطاقة الكهرومائية.

كما جعل رد الفعل من الممكن خلق السلاح النووي الدمار الشامل. انها مختلفه قوة هائلةوالاكتناز النسبي وحقيقة أنه يمكن أن يجعل مساحات كبيرة من الأرض غير مناسبة لسكن الإنسان. صحيح في الحديث أسلحة ذريةيستخدم البلوتونيوم وليس اليورانيوم.

يورانيوم منضب

هناك أيضًا مجموعة متنوعة من اليورانيوم مثل اليورانيوم المستنفد. يحتوي على مستوى منخفض جدًا من النشاط الإشعاعي ، مما يعني أنه ليس خطيرًا على البشر. يتم استخدامه مرة أخرى في المجال العسكري ، على سبيل المثال ، يتم إضافته إلى درع دبابة أبرامز الأمريكية لمنحها قوة إضافية. بالإضافة إلى ذلك ، في جميع الجيوش عالية التقنية تقريبًا ، يمكنك العثور على جيوش مختلفة.بالإضافة إلى كتلتها العالية ، لديهم خاصية أخرى مثيرة للاهتمام للغاية - بعد تدمير القذيفة ، تشتعل شظاياها وغبارها المعدني تلقائيًا. وبالمناسبة ، تم استخدام مثل هذا القذيفة لأول مرة خلال الحرب العالمية الثانية. كما نرى ، فإن اليورانيوم عنصر تم استخدامه في مختلف مجالات النشاط البشري.

خاتمة

وفقا للعلماء ، حوالي عام 2030 ، كل شيء ودائع كبيرةاليورانيوم ، وبعد ذلك سيبدأ تطوير طبقاته التي يصعب الوصول إليها وسيرتفع سعرها. بالمناسبة ، إنه غير ضار تمامًا للناس - يعمل بعض عمال المناجم على إنتاجه لأجيال. لقد اكتشفنا الآن تاريخ اكتشاف هذا العنصر الكيميائي وكيفية استخدام تفاعل الانشطار لنواته.

بالمناسبة معروف حقيقة مثيرة للاهتمام- مركبات اليورانيوم وقت طويلكانت تستخدم كدهان للبورسلين والزجاج (ما يسمى حتى الخمسينيات من القرن الماضي.