Ev Çeşitli

Uranyum cevherinin rengi. Uranyumun ana uygulamaları

Seyreltilmiş uranyum, uranyum izotoplarının bir karışımıdır ve esas olarak uranyum-238'den oluşur. Uranyum-235'in fraksiyonunun ağırlıkça %0,711'den az olması durumunda uranyumun tükendiği kabul edilir ve bu da radyasyon oluşturur. Aynı zamanda kural olarak %0,3'ün altında bir paya sahip tükenmiş uranyum askeri amaçlarla kullanılmaktadır.

Seyreltilmiş uranyum radyoaktif midir?

Bunu anlamak için ortaya çıkma sürecini incelemek yeterlidir. Seyreltilmiş uranyum, uranyumun nükleer santraller veya askeri amaçlarla zenginleştirilmesi sırasında üretilir. Bunu yapmak için doğal uranyum, uranyum-235 izotopuyla zenginleştirilir. Sonuç olarak, radyoaktif izotopların büyük bir kısmı (234 ve 235) zenginleştirme işlemi sırasında çıkarılır ve zenginleştirilmiş uranyumda kalır, tükenmiş uranyum ise bir yan ürün olarak kalır. Sonuç olarak, tükenmiş uranyumun radyoaktivitesi, uranyum cevherinin kendisinden yaklaşık 1,7 kat daha azdır.

İlk seyreltilmiş uranyum ne zaman elde edildi?

1940 yılında, ABD ve SSCB'deki bilim adamları, nükleer silah programının başlangıcında, uranyumu zenginleştirme sürecinde, daha sonra benzetmeyle adlandırılan - tükenmiş uranyum bir yan ürün aldılar. O yıllarda kesinlikle işe yaramaz bir atık olarak görülüyordu ve kural olarak gömülüyordu.

Seyreltilmiş uranyum nasıl depolanır?

Tükenmiş uranyumun %95'i açık havada, oksijene erişimi olmayan özel kapalı metal kaplarda katı uranyum florür monoliti şeklinde depolanır. 2005 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde 57.122 tank stoklandı, bu da neredeyse 700.000 ton seyreltilmiş uranyum anlamına geliyor.

Seyreltilmiş uranyum nerede kullanılır?

Seyreltilmiş uranyumun kullanımı, çok yüksek yoğunluğu (19,1 g/cm³) ve büyük nötron yakalama kesiti nedeniyle popüler hale geldi. Bu nedenle uranyum aşağıdaki alanlarda uygulama alanı bulmuştur:

Havacılık ve gemi yapımında - uçaklarda, roket aşamalarında, yelkenli teknelerin omurgalarında karşı ağırlık olarak;
Tıpta - radyasyon tedavisi sırasında koruma (), diş porseleninin ayrılmaz bir parçası - parlaklık için;
Nükleer enerjinin ayrılmaz bir parçasıdır MOX yakıtı radyoaktif maddelere karşı koruma;
Endüstride ve radyografide radyoaktif maddelere karşı koruma. Yirminci yüzyılın sonuna kadar cam ve porselen boyalarına seyreltilmiş uranyum eklendi. Aynı zamanda birçok kişi yanlışlıkla uranyumun porselenin içinde bulunduğuna inanıyor. Ancak o zaman, özellikle laboratuvarlarda bu kadar yaygın olmazdı - kimyasal spatulalar, porselen kupalar ve bardaklar, havanlar ve havan tokmağı, boya eklenmeden sıradan porselenden yapılır;
Askeri alanda - mermi ve zırh üretimi için.

Mermilerdeki tükenmiş uranyum

Ordu, zenginleştirilmiş uranyum atığını ilk kullananlardan biri. 1970 yılında Pentagon, mühimmatlarının yeni silahların zırhını delemeyeceğini keşfetti. Sovyet tankları. Sonuç olarak, zırh delici mermiler için yeni bir malzeme olarak tükenmiş uranyum seçildi - ucuz ve uygun fiyatlı bir malzeme olarak, yüksek yoğunluklu - uranyumun yoğunluğu altın ve tungsten'e yakındır. Bu, aerodinamik sürtünmeyi azaltırken, daha küçük mermilerin kütle olarak diğer metal mermilerin çoğuna eşit olmasını sağlar. Toksisite ve radyoaktivite düzeylerinin düşük olması nedeniyle seyreltilmiş uranyum daha sonra ABD, SSCB, Büyük Britanya ve Fransa'da hem zırh hem de askeri amaçlı olarak kullanılmaya başlandı. zırh delici mermiler yüksek kinetik enerjiye sahip. Benzer seyreltilmiş uranyum silahları, yirminci yüzyılın sonlarında Yugoslavya'nın bombalanmasında ve ABD'nin Irak'taki her iki operasyonunda da kullanıldı.

Tank zırhında tükenmiş uranyum

Seyreltilmiş uranyum yalnızca zırh delici mermilerde değil, aynı zamanda tank zırhının kendisinde de çelik saclar arasında bir katman olarak kullanılıyor. Yani 1998'den sonra Abrams tankları kulenin ön kısımlarında tükenmiş uranyum (uranyum seramiği adı verilen) taşıyor.

Seyreltilmiş uranyum nükleer silahlarda kullanılıyor mu?

Garip bir şekilde, ancak nükleer silahlarda sadece değil, aynı zamanda tükenmiş halde de kullanılıyorlar. Bununla birlikte, yalnızca nükleer yükün kabuğu olarak ve patlamanın gücünü artıran nükleer yakıtın bileşenlerinden biri olarak kullanılır.

Seyreltilmiş uranyum zararlı mıdır?

Seyreltilmiş uranyumlu mühimmat kullanımının insan sağlığına uzun vadeli etkileri hakkında kesin bilgi yoktur. Ancak bazı çevreciler, bu tür mermilerin kullanıldığı bölgelerde olası kanser salgınları konusunda endişelerini dile getirdi. Örneğin, 1991 yılında Irak'taki operasyon sırasında ABD, yaklaşık 14.000 seyreltilmiş uranyum tankı mermisi ve neredeyse bir milyon 30 milimetrelik mermi kullandı. Toplamda neredeyse 300 ton saf seyreltilmiş uranyum kullanıldı. Bu operasyonun ardından çok sayıda askerin kanser olduğu tespit edildi.

Yugoslavya'nın bombalanmasından sonra, daha önce tükenmiş uranyum mermileriyle bombalanan topraklarında ciddi şekilde kirlenmiş 8 yer keşfedildi. Yani BM çalışanlarının yerel kaynaklardan su kullanması yasaklandı. Ancak nedenler ve sonuçlar arasındaki bağlantı resmi olarak kanıtlanmamıştır.

Seyreltilmiş uranyumun kimyasal toksisitesi

Seyreltilmiş uranyum en büyük zararı radyoaktivitesi nedeniyle değil, kimyasal toksisitesi nedeniyle verir. Uranyum özellikle tuz şeklinde yutulduğunda karaciğerde, dalakta ve böbreklerde birikir.

Seyreltilmiş uranyumun radyasyon tehlikesi

Seyreltilmiş uranyumun toksisitesi sıvı halde vücuda girdiğinde maksimum ise, toz halinde en büyük radyasyon hasarına neden olur. Yemek borusu ve akciğerlerdeki tükenmiş uranyumun küçük parçacıklarından gelen alfa radyasyonu, kötü huylu kanserli tümörlerin gelişmesine neden olur. Tükenmiş uranyumdan kaynaklanan dış radyasyondan bahsedersek, o kadar önemsizdir ki sıradan bir kağıt parçasıyla bile durdurulabilir. Temel olarak vücuttaki uranyum kemiklerde yoğunlaşmıştır.

Seyreltilmiş uranyumun kullanımının yasaklanması

90'ın üzerinde sivil toplum örgütleri Seyreltilmiş uranyumun silah üretiminde kullanılmasının yasaklanmasını savundu. Bu konu BM ve Avrupa Parlamentosu'nda defalarca gündeme getirildi. Ama örneğin Avrupa Birliği'nde Fransa ve İngiltere bu konuyu her zaman veto etti. Aralık 2008 kararına göre Genel Kurul BM'nin seyreltilmiş uranyumlu silah kullanımının sonuçlarına ilişkin ek bir çalışma yürütmesi 141 devlet tarafından desteklendi, dördü karşı çıktı - Fransa, İngiltere, ABD ve İsrail, Rusya dahil 34 ülke çekimser kaldı.

Rusya'da tükenmiş uranyum nerede depolanıyor?

Rusya'nın tükenmiş uranyum rezervleri yaklaşık 700 milyon tondur kendi üretimi ve Avrupalı şirketlerden sembolik bir fiyatla 100 milyon tondan fazla satın alındı. Rusya'da tükenmiş uranyum yalnızca depolama için değil aynı zamanda hızlı nötron reaktörleri için yakıt olarak da kullanılıyor (). Ayrıca tükenmiş uranyum yeniden zenginleştirme prosedürüne tabi tutulur - yaklaşık% 15'i zenginleştirilmiş uranyuma gider.

Dört işleme tesisinin bölgeleri, tükenmiş uranyumun depolanması için başlangıç alanları olarak kullanılıyor:

Novouralsk, Sverdlovsk Bölgesi – Ural Elektrokimya Tesisi
Angarsk, Irkutsk bölgesi - Angarsk elektroliz kimya tesisi
Seversk, Tomsk Bölgesi – Sibirya Kimya Fabrikası
Zelenogorsk, Krasnoyarsk bölgesi– Elektrokimya tesisi

Gezegen ölçeğinde keşif. Yani Uranüs bilim adamlarının keşfini arayabilirsiniz. Gezegen 1781'de keşfedildi.

Onun keşfi bunlardan birine isim verilmesinin nedeniydi. periyodik tablonun elemanları. Uranüs metal 1789'da reçine harmanından izole edildi.

Yeni gezegen hakkındaki heyecan henüz azalmadı, bu nedenle yeni bir maddeye isim verme fikri yüzeyde kaldı.

18. yüzyılın sonlarında radyoaktivite kavramı henüz ortaya çıkmamıştı. Bu arada karasal uranyumun ana özelliği budur.

Onunla çalışan bilim adamları farkında olmadan ışınlandılar. Öncü kimdi ve elementin diğer özellikleri nelerdir, daha sonra anlatacağız.

Uranyumun özellikleri

Uranyum bir elementtir Martin Klaproth tarafından keşfedildi. Reçineyi kostikle kaynaştırdı. Füzyon ürünü tamamen çözünebilir değildi.

Klaproth, mineralin bileşiminde hiçbir şeyin bulunmadığını fark etti. Daha sonra bilim adamı bu engeli çözdü.

Yeşil altıgenler çözümden düştü. Kimyager onları sarı kana, yani potasyum hekzasiyanoferrat'a maruz bıraktı.

Çözeltiden kahverengi bir çökelti düştü. Klaproth bu oksidi keten tohumu yağıyla indirgeyerek kalsine etti. Bir toz aldım.

Zaten onu kahverengiyle karıştırarak tutuşturmam gerekiyordu. Sinterlenmiş kütlede yeni bir metalin taneleri bulundu.

Daha sonra öyle olmadığı ortaya çıktı saf uranyum ve onun dioksiti. Ayrı olarak, unsur yalnızca 60 yıl sonra, 1841'de alındı. Ve 55 yıl sonra Antoine Becquerel radyoaktivite olgusunu keşfetti.

Uranyumun radyoaktivitesi Bir elementin çekirdeğinin nötronları yakalama ve parçalama yeteneği nedeniyle. Aynı zamanda etkileyici bir enerji açığa çıkar.

Radyasyonun ve parçaların kinetik verilerinden kaynaklanmaktadır. Çekirdeklerin sürekli bölünmesini sağlamak mümkündür.

Zincirleme reaksiyon, doğal uranyumun 235'inci izotopuyla zenginleştirilmesiyle başlar. Metale eklenen bir şey değil.

Aksine, düşük radyoaktif ve verimsiz 238. nüklid ve 234. nüklid cevherden çıkarılır.

Karışımlarına tükenmiş, kalan uranyuma ise zenginleştirilmiş denir. Sanayicilerin ihtiyacı olan da tam olarak budur. Ancak bunun hakkında ayrı bir bölümde konuşacağız.

Uranüs yayılır, gama ışınlarıyla hem alfa hem de beta. Siyaha sarılı bir fotoğraf plakası üzerinde metalin etkisi görülerek keşfedildi.

Yeni elementin bir şeyler yaydığı belli oldu. Curie'ler bunun ne olduğunu araştırırken Marie, kimyagerin kan kanserine yakalanmasına neden olan ve kadının 1934'te öldüğü bir doz radyasyon aldı.

Beta radyasyonu sadece yok etmekle kalmaz insan vücudu ama aynı zamanda metalin kendisi. Uranyumdan hangi element oluşur? Cevap: Brevi.

Aksi takdirde buna protaktinyum denir. 1913 yılında uranyum üzerinde çalışırken keşfedildi.

İkincisi, dış etkiler ve reaktifler olmadan, yalnızca beta bozunmasından dolayı brevia'ya dönüşür.

Dışarıdan uranyum - kimyasal element - metalik parlaklığa sahip renkler.

92. maddenin ait olduğu tüm aktinitlerin görünüşü budur. Grup 90. sayı ile başlar ve 103. sayı ile biter.

Listenin başında yer alıyor radyoaktif element uranyum, oksitleyici bir madde olarak görev yapar. Oksidasyon durumları 2., 3., 4., 5., 6. olabilir.

Yani kimyasal olarak 92. metal aktiftir. Uranyumu toz haline getirirseniz havada kendiliğinden tutuşacaktır.

Her zamanki haliyle madde oksijenle temas ettiğinde oksitlenerek yanardöner bir filmle kaplanır.

Sıcaklık 1000 santigrat dereceye yükseltilirse, kimya element uranyum ile bağlantı . Metal nitrür oluşur. Bu madde sarı renk.

Suya atın ve saf uranyum gibi çözün. Onu ve tüm asitleri aşındırın. Element, hidrojeni organik maddeden uzaklaştırır.

Uranyum da onu aynı şekilde tuz çözeltilerinden dışarı iter,,,,,. Böyle bir çözelti çalkalanırsa 92. metalin parçacıkları parlamaya başlayacaktır.

uranyum tuzları kararsız, ışıkta veya organik maddelerin varlığında ayrışır.

Element belki de yalnızca alkalilere karşı kayıtsızdır. Metal onlarla reaksiyona girmez.

Uranyumun keşfi süper ağır bir elementin keşfidir. Kütlesi, metalin, daha doğrusu içindeki minerallerin cevherden izole edilmesini mümkün kılar.

Ezip suda uykuya dalmak yeterlidir. Önce uranyum parçacıkları çökecek. Madencilik burada başlıyor. Ayrıntılar bir sonraki bölümde.

Uranyum madenciliği

Ağır bir çökelti alan sanayiciler konsantreyi süzüyor. Amaç uranyumu çözelti haline getirmektir. Sülfürik asit kullanılır.

Tar için bir istisna yapılmıştır. Bu mineral asitte çözünmez, bu nedenle alkaliler kullanılır. Uranyumun 4 değerlik durumundaki zorlukların sırrı.

Asit liçi , ile geçmez. Bu minerallerde 92. metal de 4 değerliklidir.

Bu, sodyum hidroksit olarak bilinen hidroksit ile işlenir. Diğer durumlarda oksijen temizliği iyidir. Sülfürik asit üzerinde ayrı ayrı stok yapmaya gerek yoktur.

Sülfit mineralli cevherin 150 dereceye kadar ısıtılıp oksijen jeti gönderilmesi yeterlidir. Bu, sızan bir asit oluşumuna yol açar Uranüs.

Kimyasal element ve uygulaması saf metal formlarıyla ilişkilidir. Safsızlıkları gidermek için sorpsiyon kullanılır.

İyon değiştirme reçineleri üzerinde gerçekleştirilir. Organik solventlerle ekstraksiyona da uygundur.

Amonyum uranatları çökeltmek, nitrik asit içinde çözmek ve tabi tutmak için çözeltiye alkali eklemek kalır.

Sonuç 92. elementin oksitleri olacaktır. 800 dereceye kadar ısıtılır ve hidrojen ile indirgenir.

Ortaya çıkan oksit dönüştürülür uranyum florür saf metalin kalsiyum termal indirgeme yoluyla elde edildiği. Gördüğünüz gibi basit değil. Neden bu kadar çabalayasınız ki?

Uranyum uygulaması

92. metal nükleer reaktörlerin ana yakıtıdır. Yalın bir karışım sabit için uygundur ve enerji santralleri için zenginleştirilmiş bir element kullanılır.

235'inci izotop aynı zamanda nükleer silahların da temelini oluşturur. 92. metalden de ikincil nükleer yakıt elde edilebilmektedir.

Burada şu soruyu sormakta yarar var. uranyum hangi elemente dönüşür. 238. izotopundan bir radyoaktif, süper ağır madde daha elde edilir.

Tam 238. sırada uranyum Harika yarı ömür 4,5 milyar yıl sürer. Bu kadar uzun bir imha, düşük enerji tüketimine yol açar.

Uranyum bileşiklerinin kullanımını düşünürsek, oksitleri kullanışlı oluyor. Cam sanayinde kullanılırlar.

Oksitler boya görevi görür. Soluk sarıdan koyu yeşile kadar elde edilebilir. Ultraviyole ışınlarda malzeme floresans yayar.

Bu özellik sadece camlarda değil aynı zamanda uranyum sırlarında da kullanılmaktadır. İçlerindeki uranyum oksitler% 0,3 ila 6 arasındadır.

Sonuç olarak arka plan güvenlidir, saatte 30 mikronu geçmez. Uranyum elementlerinin fotoğrafı Daha doğrusu onun katılımıyla ürünler çok renkli. Bardak ve tabakların parıltısı göze çarpıyor.

Uranyum fiyatı

Bir kilogram zenginleştirilmemiş uranyum oksit için yaklaşık 150 dolar veriyorlar. Zirve değerleri 2007 yılında gözlendi.

Daha sonra maliyet kilo başına 300 dolara ulaştı. Uranyum cevherlerinin geliştirilmesi, 90-100 konvansiyonel birim fiyatla bile karlı kalacaktır.

Uranyum elementini kim keşfetti, yer kabuğundaki rezervlerinin ne olduğunu bilmiyordu. Artık sayıldılar.

Üretim fiyatı karlı olan geniş alanlar 2030 yılına kadar tükenecek.

Yeni yataklar keşfedilmezse veya metale alternatif bulunamazsa değeri artacaktır.

Son birkaç yılda nükleer enerji konusu giderek daha önemli hale geldi. Atom enerjisi üretimi için uranyum gibi bir malzemenin kullanılması gelenekseldir. Aktinit ailesine ait kimyasal bir elementtir.

Bu elementin kimyasal aktivitesi, serbest formda bulunmadığını belirler. Üretimi için uranyum cevherleri adı verilen mineral oluşumları kullanılır. Bu kimyasal elementin çıkarılmasının ekonomik olarak rasyonel ve karlı olduğunu düşünmemizi sağlayacak kadar miktarda yakıtı yoğunlaştırıyorlar. Açık şu an gezegenimizin bağırsaklarında bu metalin içeriği altın rezervlerini aşıyor 1000 kez(santimetre. ). Genel olarak bu kimyasal elementin toprakta birikmesi, su ortamı Ve kaynak olduğundan daha fazla değer veriliyor 5 milyon ton.

Serbest durumda uranyum, 3 allotropik modifikasyonla karakterize edilen gri-beyaz bir metaldir: eşkenar dörtgen kristal, dörtgen ve vücut merkezli kübik kafesler. Bu kimyasal elementin kaynama noktası 4200°C.

Uranyum kimyasal olarak aktif bir maddedir. Havada bu element yavaş yavaş oksitlenir, asitlerde kolayca çözünür, suyla reaksiyona girer, ancak alkalilerle etkileşime girmez.

Rusya'daki uranyum cevherleri genellikle çeşitli kriterlere göre sınıflandırılmaktadır. Çoğu zaman eğitim açısından farklılık gösterirler. Evet var endojen, ekzojen ve metamorfojenik cevherler. İlk durumda, etkisi altında oluşan mineral oluşumlarıdır. yüksek sıcaklıklar, nem ve pegmatit erir. Dışsal uranyum mineral oluşumları yüzey koşullarında meydana gelir. Doğrudan dünyanın yüzeyinde oluşabilirler. Bunun nedeni yeraltı suyunun dolaşımı ve yağış birikmesidir. Metamorfojenik mineral oluşumları, başlangıçta aralıklı uranyumun yeniden dağıtımının bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Uranyum içeriğinin düzeyine göre bu doğal oluşumlar şunlar olabilir:

süper zengin (%0,3'ün üzerinde);
zengin (%0,1 ila 0,3);
sıradan (%0,05 ila %0,1);
zayıf (%0,03'ten %0,05'e);
bilanço dışı (%0,01'den %0,03'e).

Uranyumun modern uygulamaları

Günümüzde uranyum en yaygın olarak roket motorları ve nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu malzemenin özellikleri dikkate alındığında nükleer silahın gücünün arttırılması da amaçlanıyor. Bu kimyasal element aynı zamanda resimde de uygulamasını bulmuştur. Sarı, yeşil, kahverengi ve siyah pigmentler olarak aktif olarak kullanılmaktadır. Uranyum ayrıca zırh delici mermiler için çekirdek yapımında da kullanılıyor.

Rusya'da Uranyum cevheri madenciliği: Bunun için neye ihtiyaç var?

Radyoaktif cevherlerin çıkarılması üç ana teknoloji ile gerçekleştirilmektedir. Cevher yatakları dünya yüzeyine mümkün olduğunca yakın yoğunlaşmışsa, bunların çıkarılması için açık teknolojinin kullanılması gelenekseldir. Çukur kazan buldozerlerin ve ekskavatörlerin kullanımını içerir. büyük beden ve elde edilen mineralleri damperli kamyonlara yükleyin. Daha sonra işleme kompleksine gider.

Bu mineral oluşumunun derin bir şekilde ortaya çıkmasıyla birlikte, 2 kilometre derinliğe kadar maden oluşturulmasını sağlayan yeraltı madencilik teknolojisinin kullanılması gelenekseldir. Üçüncü teknoloji öncekilerden önemli ölçüde farklıdır. Uranyum yataklarının geliştirilmesi için yerinde liç, içinden geçilebilecek kuyuların açılmasını içerir. sülfürik asit. Daha sonra, elde edilen çözeltinin dünya yüzeyine pompalanması için gerekli olan başka bir kuyu açılır. Daha sonra bu metalin tuzlarının özel bir reçine üzerinde toplanmasını sağlayan bir sorpsiyon sürecinden geçer. SPV teknolojisinin son aşaması reçinenin sülfürik asitle döngüsel olarak işlenmesidir. Bu teknoloji sayesinde bu metalin konsantrasyonu maksimum seviyeye ulaşır.

Rusya'da uranyum cevheri yatakları

Rusya, uranyum cevherlerinin çıkarılmasında dünya liderlerinden biri olarak kabul ediliyor. Geçtiğimiz birkaç on yılda, Rusya bu göstergede sürekli olarak ilk 7 lider ülke arasında yer aldı.

Bu doğal mineral oluşumlarının en büyük yatakları şunlardır:

Dünyanın en büyük uranyum madenciliği yatakları - önde gelen ülkeler

Avustralya, uranyum madenciliğinde dünya lideri olarak kabul ediliyor. Tüm dünya rezervlerinin %30'undan fazlası bu eyalette yoğunlaşmıştır. Avustralya'daki en büyük yataklar Olimpiyat Barajı, Beaverley, Ranger ve Balayı'dır.

Avustralya'nın ana rakibi, dünya yakıt rezervlerinin neredeyse %12'sini barındıran Kazakistan'dır. Kanada ve Güney Afrika, dünya uranyum rezervlerinin %11'ini, Namibya'da %8'ini, Brezilya'da ise %7'sini barındırmaktadır. Rusya %5 ile ilk yediyi kapattı. Skor tablosunda Namibya, Ukrayna ve Çin gibi ülkeler de yer alıyor.

Dünyanın en büyük uranyum yatakları:

Alan	Bir ülke	İşlemeyi başlat
Olimpiyat Barajı	Avustralya	1988
Rossing	Namibya	1976
MacArthur Nehri	Kanada	1999
İnkai	Kazakistan	2007
Hakimiyet	Güney Afrika	2007
Korucu	Avustralya	1980
Harasan	Kazakistan	2008

Rusya'da uranyum cevheri rezervleri ve üretim hacimleri

Ülkemizde keşfedilen uranyum rezervlerinin 400.000 tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. Aynı zamanda öngörülen kaynak göstergesi de 830 bin tonun üzerindedir. 2017 yılı itibarıyla Rusya'da faaliyet gösteren 16 uranyum yatağı bulunmaktadır. Üstelik bunların 15'i Transbaikalia'da yoğunlaşıyor. Streltsovskoye cevher sahası, uranyum cevherinin ana yatağı olarak kabul edilir. Yerli yatakların çoğunda madencilik, maden yöntemiyle yapılmaktadır.

Uranüs 18. yüzyılda keşfedildi. 1789 yılında Alman bilim adamı Martin Klaproth cevherden metal benzeri uranyum üretmeyi başardı. İlginç bir şekilde bu bilim adamı aynı zamanda titanyum ve zirkonyumun da kaşifidir.
Uranyum bileşikleri fotoğrafçılık alanında aktif olarak kullanılmaktadır. Bu öğe pozitifleri renklendirmek ve negatifleri geliştirmek için kullanılır.
Uranyum ile diğer kimyasal elementler arasındaki temel fark, doğal radyoaktivitedir. Uranyum atomları zamanla bağımsız olarak değişme eğilimindedir. Aynı zamanda insan gözünün göremeyeceği ışınlar yayarlar. Bu ışınlar 3 türe ayrılır - gama, beta, alfa radyasyonu (bkz.).

Bir nükleer santralde yakıt olarak düşük zenginleştirilmiş uranyum üretmek için ne kadar cevher gereklidir? Yakıt uranyumunun uranyum olduğu, uranyum-235 izotopunun içeriğinin% 4'e getirildiği genel olarak kabul edilmektedir. Doğal cevherde bu izotop sadece %0,7'dir, yani konsantrasyonunun 6 kat arttırılması gerekir.

1980'li yıllara kadar Avrupa ve ABD'nin uranyumu sadece "ızgaralar" üzerinde zenginleştirdiğini ve bu işe büyük miktarda elektrik harcadığını hatırlatayım. Teknolojik bir an ama dedikleri gibi büyük sonuçları var. Doğal uranyum hekzaflorür, 235. izotop tarafından durana kadar "emilebilir" - böylece minimum miktar "kuyruklarda" kalır. Peki difüzyon yöntemi söz konusu olduğunda bu ne anlama geliyor? Daha fazla "ızgara", orijinal hekzaflorür için daha fazla kap ve elbette daha fazla enerji maliyeti. Ve bunların hepsi maliyeti artırıyor, şımarık ekonomik göstergeler kârı azaltmak. Genel olarak ilgi çekici değil. Bu nedenle, uranyum-235'in batı "kuyruklarında" -% 0,3 ve% 0,4 daha fazla çalışmaya girmektedir. Bu tür "kuyruklar" ile resim şu şekildedir: 1 kg LEU, 8 kg cevher + 4,5 SWU (ayırma iş birimleri) gerektirir.

Kapitone ceketler için resim biraz farklıydı ve öyle de kalacak - sonuçta "iğnelerimizin" işi çok daha ucuz. Unutmayın - "iğne" 1 SWU başına 20-30 kat daha az elektrik gerektirir. Ayırma işini kaydet özel anlamöyle değildi, orijinal uranyum heksaflorür daha dikkatli bir şekilde "sıkıldı": uranyum-235'in% 0,2'si "kuyruklarımızda" kaldı,% 0,5'i daha fazla zenginleştirme çalışmasına gitti. Görünüşe göre fark sadece% 0,1, neden bu kadar önemsiz bir şeye dikkat edelim? Evet, her şey o kadar basit değil: 1 kg LEU elde etmek için "iğnelerimizde" 6,7 kg cevher + 5,7 SWU gereklidir. 1,3 kg daha az cevher - yani bağırsaklarımıza Demokratlardan çok daha ihtiyatlı davrandık.

Ama hepsi bu değil. Santrifüjlerimizde 1 SWU'nun maliyeti yaklaşık 20 dolar, "ızgaralarda" 1 SWU'nun maliyeti 70'ten 80'e kadar. Bu, Batı için cevher maliyetinin örneğin 100 dolar olduğu bir uranyum yatağının çok pahalı olduğu anlamına geliyor. Daha açık hale getirmek için hesap makinesinde 1 kg LEU'yu hesaplayalım.

1 kg LEU = 8 kg cevher + 4,5 SWU, yani.

1 kg LEU \u003d 8 x 100 + 4,5 x 70 \u003d 1.115 $.

Şimdi sayılarımızı koyarız ve şunu elde ederiz:

1 kg LEU = 6,7 kg cevher + 5,7 SWU

1 kg LEU = 6,7 x 100 + 5,7 x 20 = 784 ABD doları

Bu, uygar Batı için bizim için çok pahalı olan uranyum yatağının asıl mesele olduğu anlamına geliyor. Kabaca, bizim teknolojimiz için Dünya'da Batı teknolojisinden daha fazla uranyum var. Avrupa'nın Zippe santrifüjlerinde ustalaştığı andan itibaren, dünya istatistiklerindeki uranyum rezervleri dramatik bir şekilde arttı, ancak jeolog kardeşler bunun için parmağını bile kıpırdatmadı: daha önce keşfedilen yataklar ticari olarak karlı olarak kabul edilmeye başlandı, hepsi bu. Ancak URENCO 80'lerde santrifüjlerini çalıştırdı ve Avrupa ve Amerika'daki nükleer santraller çok daha erken ortaya çıktı, değil mi? Bu, geçen yüzyılın 40'lı yıllarının sonundan bu yana, uranyum yataklarının doğal cevherlerden tasarruf edilmeden son derece kapsamlı bir şekilde sömürüldüğü anlamına geliyor. Kabaca konuşursak, Batı, yeni alanlara atlayarak birbiri ardına "öldürdü". Ve son derece ekonomik olmayan Mordor'un acelesi yoktu: bir depozito buldular ve telaşsızca ve acele etmeden onu dibe kadar emdiler. Aynı zamanda Soğuk Savaş'ın tüm yıllarını da unutmamalıyız. nükleer ülkeler Silah sınıfı, yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum rezervleri çok aktif bir şekilde arttı ve bu, çok daha fazla doğal uranyum cevheri gerektiriyor. Kabaca 1 kg HEU başına 275 kg cevher tüketilmekte olup ülkelerdeki HEU hesabı nükleer kulüp yüzlerce ton gitti. Ve HEU sadece bir silah değil, gücünü denizaltı reaktörlerinden alıyor, birçok araştırma reaktöründen güç alıyor. Genel olarak insanlık uranyum cevherlerini çok çok yoğun bir şekilde harcadı ve savunmamızda söyleyebileceğimiz tek şey, ilk başlayanın biz olmadığımızdır.

Bilmeniz gereken bir şey daha var. Bize “şu kadar ton uranyum cevheri çıkarıldı” denildiğinde şunu anlamamız önemlidir. Konuşuyoruz bir çeşit çakıl taşı ya da metal külçesinden oluşan dağlarla ilgili değil. Uranyum endüstrisinde, tüm cevher rezervleri geleneksel olarak uranyum konsantresine, daha doğrusu U3 O8, nitröz oksite dönüştürülür. Geleneksel olarak sarı bir tozdu ve "sarı kek" olarak adlandırılıyordu, ancak artık bu biraz modası geçmiş. Cevher zenginleştirme sürecinde, bileşenlerinden biri kavurma olan tüm işleme döngüsü kullanılır. İÇİNDE son yıllar farklı bitkiler farklı sıcaklıklar kullanır, bu nedenle uranyum konsantresinin rengi koyu yeşilden siyaha kadar çok farklıdır. Ancak cevheri işleme prosedürü ayrı bir konu, oldukça büyük bir konu ve şimdilik yataklar ve üretimle ilgilenmeye çalışıyoruz. Bunu bir kenara bırakın ama unutmayın: uranyum cevheri hakkında söylenen her şey, uranyum konsantresi hakkında konuşmaktır. Ve haklı olarak - bu cevherler çok farklı, çok farklı miktarlarda uranyum içeriyorlar, bu nedenle böyle bir "standartlaştırma" olmadan yapmak imkansızdı.

İnsanlar bu metali ne zaman keşfettiler ve neden aslında "uranyum" olarak adlandırılıyor? Hikaye eski ama ilginç. Artık hepimiz radyasyonun ne olduğunu biliyoruz ve haklı olarak buna tahammül edemiyoruz ve ondan korkuyoruz. Ve daha önceki zamanlarda insanlar radyasyon hakkında hiçbir şey bilmiyorlardı - belki de bu yüzden bundan muzdarip değillerdi? .. Gümüş madenlerindeki cevherler ve mineraller arasında, ortaçağ madencileri genellikle ağır siyah bir mineral buldular - sözde katran harman. Bu engelin 1565'ten beri bilindiği kesin olarak biliniyor - daha sonra Saksonya'nın Cevher Dağları'nda keşfedildi, ancak bunun için herhangi bir özel uygulama bulamadılar. 1789 yılında Alman analitik kimyager Martin Klaproth bu mineralle ilgilenmeye başladı ve onu kimyasal olarak uygun şekilde analiz etmeye karar verdi. Cevher, laboratuvarına şu anda Çek Cumhuriyeti olan Jakhimovo madeninden getirildi. Becquerel ve Curie daha sonra aynı Jakhimivo'daki minerallerle ilgili keşiflerini yaptılar, bu yüzden bunu şu şekilde yazmayı öneriyorum:

Uranyumun "vatanı" Çek Cumhuriyeti'dir.

Martin Klaproth

Klaproth çok özenle çalıştı: mineralleri farklı sıcaklıklarda, havayla ve havasız eritti, her türlü asit ve kral suyunu döktü, ta ki sonunda açıkça görülebilen metal tanecikleri olan sinterlenmiş bir kütle elde edene kadar. Gökbilimcilerin Uranüs adını verdikleri daha önce bilinmeyen bir gezegeni keşfetmelerinin üzerinden 1789-8 yıl geçti. İşte Klaproth'un kendisi bu konuda şöyle yazmış: “Daha önce, gezegenlerin adlarını taşıyan 7 metale karşılık gelen yalnızca 7 gezegenin varlığı kabul ediliyordu. Bu bağlamda, geleneğe uygun olarak, yeni metale yeni keşfedilen gezegenin adının verilmesi tavsiye edilir. 'Uranyum' kelimesi Yunanca 'gökyüzü' kelimesinden gelir ve bu nedenle göksel metale atıfta bulunabilir." Keşiflerle tartışmıyorlar - bu yüzden şimdi bu "cennetsel metal" ile uğraşıyoruz.

Ancak Klaproth'un kendisi saf uranyum elde etmeyi başaramadı; bu ancak 1840'ta E.M. Peligo. 1896'da Becquerel, uranyum bileşiklerinin fotoğraf kağıdını ışınladığını keşfetti - radyoaktivite çalışması bu şekilde başladı. İnsanlık en zorlu ve korkunç silaha, en büyük "enerji rezervine" doğru yavaşça ilerledi ...

Uranyum cevheri

Dünyadaki jeologların bakış açısına göre uranyum cevheri sadece çok değil, çok da fazla. Ancak her uranyum minerali gururla "cevher" adını almaz: çok az uranyum ve çok fazla atık kaya içeren mineraller cevher olarak kabul edilmez. İyi cevherler, içinde %0,1'den fazla uranyum (1000 kg kaya başına 1 kg) bulunan mineraller olarak kabul edilir, ancak istisnalar da vardır. Örneğin, Güney Afrika Witwatersland yatağında uranyum, konsantrasyonu yalnızca %0,01 olan cevherden çıkarılıyor ve endüstriyel ölçekte çıkarılıyor. Nasıl yani? Evet, bu göksel metal basit değildir; genellikle altının bulunduğu kayalarda bulunur. Altın bu kayadan "çıkarıldığına" göre, neden onu yığın ve uranyuma "almayalım" - mantık bu. Cevher işlemenin temel amacı altın, yan olarak ise uranyumdur. "Sıklıkla"nın sayısal bir değeri de vardır: Dünyada çıkarılan uranyumun %12'si altının ve diğer madenlerin bir yan ürünüdür. Örneğin ABD'de uranyum genel olarak% 0,008 konsantrasyona sahip kayalardan - Florida fosforitlerinden elde edilir. Ana üretim fosfor, uranyum - yığına kadar ... Peki, bu tür egzotik şeylere dokunmazsanız, uranyum cevherleri içeriklerine göre 4 tür kaliteye ayrılır: zengin - uranyum içeriği 4'ten fazla %1; özel kişiler - %0,1'den %1,0'a; yoksullar - %0,03'ten 0,1'e ve yoksullar - %0,03'ten az.

Ve uranyum cevherleri, göksel metalin çıkarılması ve işlenmesi için hangi teknolojinin kullanıldığına bağlı olarak 5 sınıfa ayrılır. Kabaca - yatakların yanında ne tür işleme tesisleri oluşturulmalıdır. Bu da böyle bir gelenektir: Uranyumun konsantrasyonu her zaman küçük olduğundan, kimse milyonlarca ton kayayı herhangi bir yere taşımayı düşünmez. Maden, maden, taş ocağı ve uçtan uca; işleme için ihtiyacınız olan her şey.

Ancak bunlar, uranyum cevherlerinin sınıflandırılmasının her türü değildir: Hepimiz kârın çok önemli olduğu bir dünyada yaşadığımız için, belki de ana sınıflandırma, nihai ürünün (o uranyum konsantresi, sarı kek) maliyetine göre yapılır. Tüm ayrıntıların atlandığı bir tür genelleme göstergesi - cevherdeki uranyum konsantrasyonu neydi, nasıl çıkarıldı ve saflaştırıldı, altyapının maliyeti nedir. ÖNCE ne olduğu önemli değil, önemli olan sonucun nasıl ortaya çıktığıdır. Yalnızca 3 kategori vardır: 1) 1 kg konsantrenin maliyetinin kg başına 40 dolardan az olduğu mevduatlar; 2) maliyetin kilo başına 40 ila 80 dolar arasında olduğu durumlarda; 3) maliyet fiyatının kilo başına 80 ila 130 dolar olduğu yer. Bugün 130 dolardan daha pahalı olan her şey “kalkansızdır” çünkü çok pahalıdır. Peki bu ihmal-yüzeysellik ne kadar sürecek? 2006 yılına kadar IAEA, uranyumun süper pahalı olduğunu ve fiyatının kg başına 80 dolardan fazla olduğunu düşünüyordu, ancak şimdi santrifüjlerin yararlarına göre değerlendirilmesi gerektiğine karar verdi; zenginleştirmenin düşük maliyeti, cevherin güvenli bir şekilde kullanılmasını mümkün kılıyor 80 dolardan fazla. 10. nesil santrifüjlerimiz yeni kullanılmaya başlandı, bu nedenle bir süre sonra 130$ barının artık "kesilme" olmayacağı göz ardı edilemez. Ekonominin paramparça olduğu karanlık ve dehşet diyarında, BN-800 hızlı nötron reaktörünün endüstriyel operasyonu başladı;

Ancak projelere ve hipotezlere kendimizi kaptırmayalım; bugün sahip olduklarımıza odaklanalım. 2006 yılında Güneş'ten üçüncü gezegende 5.000.000 ton uranyum cevheri bulunduğuna inanılıyordu, bir sonraki IAEA raporu 2010 yılında yayınlandı. Bu raporda, santrifüjlerin günümüzde uranyum zenginleştirmenin tek yöntemi olarak ilk kez kabul edildiği ve "kesme" çubuğunun ilk kez 80 $/kg'dan 130 $/kg'a yükseltildiği yer aldı. Dünyadaki uranyum cevheri rezervlerinin yeni rakamı 6.306.300 tondur. Tekrar ediyorum - bu yeni yataklardan kaynaklanan bir artış değil, bu jeolojik cevherlerin endüstriyel cevherlere dönüştürülmesidir. Ve bunun basit bir nedeni vardı: IAEA, santrifüjler dışında her şeyin kötü olduğunu kabul etti ve biz bunu artık hatırlamayacağız. Geri kazanılabilir cevherlerdeki artış, ek arama yatırımı olmadan %26'ya ulaştı.

Uygarlık tarihinde teknolojinin gelişmesinin jeopolitik üzerinde çok sık ciddi bir etkisi olmadı ve uranyum ve santrifüjler de aynı durumda. O zamana kadar uzun yıllar dokunulmamış olan uranyum yataklarına ticari ilginin ortaya çıkmasının ne anlama geldiğini parmaklarımızla çözelim mi? İlk olarak, "atom kulübü" ülkeleri bu yatakların bulunduğu bölgelere ilgilerini gördüler. Mesela Kirovograd bölgesindeki yataklar sadece Ukrayna için ilgi çekici hale gelmedi ... İkincisi, "atom kulübü" üyesi olmayan ülkeler uranyumun kendilerine yetebileceğini gördüler. Ve bu benim teorik uydurmam değil: Az önce geçen Atomexpo-2016'ya 52 ülkeden delegasyon katıldı ve sadece 32 ülke en azından bir şekilde nükleer enerjiye sahipti. 20 ülke bu olasılığı hisseden yeni gelenler.

Hesap makinesi

Uranyumda ilginç olan şey - hesap makinesinin söylemesine izin verin. Uranyum-235 içeriğinin (aslında nükleer santral reaktörlerinde "yanan") ortalama% 0,72 olduğu 6.306.300 ton cevherimiz var. Dolayısıyla uranyum cevherinin tamamı uranyum-235'e dönüştürülürse elimizde 45.405 ton var. Enerji maliyeti açısından 1 ton uranyum-235, 2.000.000 ton benzine karşılık geliyor. Buna göre uranyum-235 rezervlerinin petrol eşdeğerine dönüştürülmesi 90,81 milyar ton petrol anlamına geliyor. Çok mu yoksa az mı? Bugün Dünya'da keşfedilen petrol rezervleri 200 milyar tondur. Uranyum rezervleri neredeyse yarı yarıya, neredeyse %50'dir. Peki beklentiler neler? Petrol üretim teknolojisi neredeyse mükemmelliğe getirildi, işleme teknolojisi benzer. Petrol rezervlerini artırmak için ya a) mevcut hidrokarbon fiyatlarına göre iki yıldır yavaşlayan daha fazla yeni yatak aramaya devam etmek; b) giderek daha az petrol olduğu için petrolün fiyatının yalnızca yıllar içinde artacağı konusunda hemfikir olun. Bolşeviklerin, Menşeviklerin ve diğerlerinin çokça bahsettiği kaya petrolü mevcut fiyat seviyesinde ilgi çekici değil, ancak er ya da geç rezervlerinin kullanılması gerekeceği an gelecek ve sadece ABD'de değil.

Ancak uranyumda biraz farklı bir tablo var, çok daha az net. En yeni nesil Rosatom santrifüjlerinde 1 SWU'nun maliyetinin ne kadar olacağını henüz açıklamadık ve zenginleştirme teknolojisinin uranyum cevheri rezervlerini nasıl artırabileceğini zaten gördük. BN-800'ün çalışması yeni başladı, BN-1200 henüz sadece çizimlerde, Proryv projesinin sonuçlarını ancak 2020'de göreceğiz. Ama aşırı alçakgönüllülük olmadan (sonunda mümkün olduğu kadar) şunu belirtelim: tarihsel gerçek: nükleer projenin tüm varlığı boyunca, eski Orta Makine İmalat Bakanlığı, eski Atom Enerjisi Bakanlığı ve mevcut Rosatom adına teknolojilerin geliştirilmesinde hiçbir hata olmadı. Bazı eksiklikler, kusurlar - evet vardı, ancak kabul edelim ki genel gelişim çizgisi bir kez bile bozulmadı.

Rosatom'un kapalı nükleer döngü mücadelesinin başarı ile sonuçlanacağına inanmamak için hiçbir neden yok - benim görüşüme göre elbette. Bu ifadenin çok cesur olduğunu mu düşünüyorsunuz? Ve bir an için etrafımıza bakalım, insanlığın asıl başarısının en son iPhone modeli olduğunu unutalım. Sadece teknolojilerimizin güvenilirliğine inanmakla kalmıyorlar, aynı zamanda sadece Macaristan, İran ve Finlandiya, Çin ve Hindistan gibi "eski müşteriler" değil, nükleer enerji santrallerinin inşası için de sözleşmeler imzalıyorlar. İlk kez Mısır, Vietnam, Belarus, Türkiye, Bangladeş, Endonezya'da nükleer santraller ortaya çıkacak ve bunlar Rus yapımı nükleer santraller olacak. Yani teknolojilerimize inanan tek kişi ben değilim. ilerici gelişme. Ve teknolojilerin geliştirilmesindeki bir sonraki adımla uranyum rezervlerinin hidrokarbon rezervlerinden daha fazla olabileceğinden emin olan tek kişi ben değilim ... Ve bir olası uranyum rezervini daha - yeni yatakları - göz ardı etmeyelim. Örneğin, bölgenin jeolojik keşif yoluyla gelişme düzeyinin hala% 60'ı büyük ölçüde aşmadığı bir ülke var - Rusya. Jeolojik keşif için hiç zamanın olmadığı ülkeler var - örneğin Afganistan, Eritre.

Ancak nükleer enerjinin geleceğinin değerlendirilmesi ayrı ve çok ciddi bir konudur ve sonraya bırakılmalıdır. Ve bu not, Uranyum Zindanlarına bir giriş notu olup, burada ne olduğunu, ne olduğunu ve nasıl böyle bir hayata geldiğimizi görmeyi teklif ediyorum. Ve elbette, güçlü ABD'den gelen yeni iPhone'larla ilgili hikayeler olmadan da işler yolunda gitmeyecek. Onlara sahibim ve her zamanki gibi hiçbir şey icat etmeye gerek yoktu.

Temas halinde

Makale, uranyum gibi bir kimyasal elementin ne zaman keşfedildiğini ve bu maddenin günümüzde hangi endüstrilerde kullanıldığını anlatıyor.

Uranyum - enerji ve askeri endüstrinin kimyasal bir elementi

İnsanlar her zaman yüksek verimli enerji kaynakları bulmaya ve ideal olarak sözde olanı yaratmaya çalıştılar.Ne yazık ki, varlığının imkansızlığı 19. yüzyılda teorik olarak kanıtlandı ve haklı gösterildi, ancak bilim adamları hala bunu gerçekleştirme umudunu kaybetmedi. yayınlayabilecek bir tür cihazın hayali çok sayıdaÇok uzun süre "temiz" enerji.

Kısmen bu, uranyum gibi bir maddenin keşfiyle hayata geçirildi. Bu isimdeki kimyasal element, günümüzde tüm şehirlere, denizaltılara, kutup gemilerine vb. enerji sağlayan nükleer reaktörlerin geliştirilmesinin temelini oluşturdu. Doğru, enerjileri "temiz" olarak adlandırılamaz, ancak son yıllarda birçok şirket geniş satış için kompakt trityum bazlı "atomik piller" geliştiriyor - hareketli parçaları yok ve sağlık açısından güvenli.

Ancak bu yazıda uranyum adı verilen kimyasal bir elementin keşfinin tarihini ve çekirdeklerinin fisyon reaksiyonunu detaylı olarak analiz edeceğiz.

Tanım

Uranyum atom numarası 92 olan kimyasal bir elementtir. periyodik tablo Mendeleev. Atom kütlesi 238.029'dur. U sembolü ile gösterilir. Normal şartlarda yoğun, ağır gümüş renkli bir metaldir. Radyoaktivitesi hakkında konuşursak, uranyumun kendisi zayıf radyoaktiviteye sahip bir elementtir. Aynı zamanda tamamen kararlı izotoplar da içermez. Uranyum-338 ise mevcut izotoplar arasında en kararlı olanı olarak kabul ediliyor.

Ne olduğuyla verilen eleman, bunu çözdük ve şimdi keşfinin tarihini ele alıyoruz.

Hikaye

Doğal uranyum oksit gibi bir madde eski çağlardan beri insanlar tarafından biliniyor ve eski ustalar bunu, kapların ve diğer ürünlerin suya dayanıklılığı için çeşitli seramiklerin yanı sıra dekorasyonlarını kaplamak için kullanılan sır yapmak için kullandılar.

Bu kimyasal elementin keşfi tarihinde önemli bir tarih 1789'du. İşte o zaman kimyager ve Alman doğumlu Martin Klaproth ilk metalik uranyumu elde edebildi. Ve yeni element, adını sekiz yıl önce keşfedilen gezegenin onuruna aldı.

Neredeyse 50 yıl boyunca o dönemde elde edilen uranyum saf metal olarak kabul edildi, ancak 1840 yılında Fransız kimyager Eugene-Melchior Peligot, Klaproth tarafından elde edilen malzemenin uygun olmasına rağmen kanıtlayabildi. dış işaretler kesinlikle bir metal değil, uranyum oksit. Kısa bir süre sonra aynı Peligo, çok ağır bir metal olan gerçek uranyumu aldı. gri renk. O zaman uranyum gibi bir maddenin atom ağırlığı ilk kez belirlendi. 1874 yılında kimyasal element Dmitri Mendeleev tarafından ünlü eserine yerleştirildi. periyodik sistem Elementler ve Mendeleev maddenin atom ağırlığını iki katına çıkardı. Ve sadece 12 yıl sonra hesaplamalarında yanılmadığı deneysel olarak kanıtlandı.

Radyoaktivite

Ancak bilimsel çevrelerde bu elemente olan gerçekten yaygın ilgi, Becquerel'in uranyumun araştırmacının adını taşıyan ışınlar yaydığı gerçeğini keşfetmesiyle 1896'da başladı - Becquerel ışınları. Daha sonra bu alandaki en ünlü bilim adamlarından biri olan Marie Curie, bu olguyu radyoaktivite olarak adlandırdı.

Sonraki önemli tarih uranyum araştırmasında 1899 yılı şöyle kabul edilir: O zaman Rutherford, uranyum radyasyonunun homojen olmadığını ve iki türe - alfa ve beta ışınlarına - bölündüğünü keşfetti. Ve bir yıl sonra, Paul Villar (Villard), bugün bildiğimiz üçüncü, son radyoaktif radyasyon türünü keşfetti - sözde gama ışınları.

Yedi yıl sonra, 1906'da Rutherford, radyoaktivite teorisine dayanarak, amacı çeşitli minerallerin yaşını belirlemek olan ilk deneyleri gerçekleştirdi. Bu çalışmalar, diğer şeylerin yanı sıra, teori ve pratiğin oluşmasına da temel oluşturdu.

Uranyum çekirdeğinin bölünmesi

Ancak, muhtemelen hem barışçıl hem de askeri amaçlarla uranyumun yaygın olarak çıkarılmasının ve zenginleştirilmesinin başladığı en önemli keşif, uranyum çekirdeklerinin fisyon sürecidir. 1938'de oldu, keşif Alman fizikçiler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından gerçekleştirildi. Daha sonra bu teori birkaç Alman fizikçinin çalışmalarında bilimsel olarak doğrulandı.

Keşfettikleri mekanizmanın özü şuydu: Uranyum-235 izotopunun çekirdeği bir nötronla ışınlanırsa, serbest bir nötron yakalandığında bölünmeye başlar. Ve artık hepimizin bildiği gibi, bu sürece muazzam miktarda enerjinin salınması eşlik ediyor. Bu esas olarak radyasyonun kendisinin ve çekirdeğin parçalarının kinetik enerjisinden kaynaklanır. Artık uranyum fisyonunun nasıl gerçekleştiğini biliyoruz.

Bu mekanizmanın keşfi ve sonuçları, uranyumun hem barışçıl hem de askeri amaçlarla kullanılmasının başlangıç noktasıdır.

Askeri amaçlarla kullanımından bahsedersek, ilk kez uranyum çekirdeğinin sürekli fisyon reaksiyonu gibi bir süreç için koşullar yaratmanın mümkün olduğu teorisi (bir nükleer bombayı patlatmak için büyük enerjiye ihtiyaç duyulduğundan) ortaya çıktı. Sovyet fizikçileri Zeldovich ve Khariton tarafından kanıtlandı. Ancak böyle bir reaksiyonun oluşması için uranyumun zenginleştirilmesi gerekiyor çünkü normal haliyle istenilen özellikler sahip değildir.

Bu elementin tarihini öğrendik, şimdi nerede kullanıldığını anlayacağız.

Uranyum izotoplarının uygulamaları ve çeşitleri

Uranyumun zincirleme fisyon reaksiyonu gibi bir sürecin keşfedilmesinden sonra fizikçiler bunun nerede kullanılabileceği sorusuyla karşı karşıya kaldılar?

Şu anda uranyum izotoplarının kullanıldığı iki ana alan bulunmaktadır. Bu barışçıl (veya enerji) bir endüstri ve ordudur. Hem birinci hem de ikinci, uranyum-235 izotopunun reaksiyonunu kullanır, yalnızca çıkış gücü farklıdır. Basitçe söylemek gerekirse, bir nükleer reaktörde, bu süreci bir nükleer bombanın patlamasını gerçekleştirmek için gerekli olan güçle yaratmaya ve sürdürmeye gerek yoktur.

Böylece uranyum fisyon reaksiyonunun kullanıldığı ana endüstriler listelendi.

Ancak uranyum-235 izotopunun elde edilmesi son derece karmaşık ve maliyetli bir teknolojik görevdir ve her eyaletin zenginleştirme tesisleri kurmaya gücü yetmez. Örneğin, uranyum 235 izotop içeriğinin% 3-5 olacağı yirmi ton uranyum yakıtı elde etmek için, 153 tondan fazla doğal "ham" uranyumun zenginleştirilmesi gerekecektir.

Uranyum-238 izotopu esas olarak nükleer silahların tasarımında güçlerini artırmak için kullanılır. Ayrıca, bir nötron yakalayıp bunu beta bozunma süreci takip ettiğinde, bu izotop en sonunda çoğu modern nükleer reaktör için ortak bir yakıt olan plütonyum-239'a dönüşebilir.

Bu tür reaktörlerin tüm eksikliklerine (yüksek maliyet, bakımın karmaşıklığı, kaza tehlikesi) rağmen, işletmeleri çok hızlı bir şekilde kendini amorti ediyor ve klasik termik veya hidroelektrik santrallerle kıyaslanamayacak kadar fazla enerji üretiyorlar.

Reaksiyon aynı zamanda yaratılmasını da mümkün kıldı nükleer silah Toplu yıkım. Bu farklı büyük güç, göreceli kompaktlık ve geniş arazi alanlarını insan yerleşimi için uygunsuz hale getirebilmesi. Doğru, modern olarak atom silahları Uranyum değil plütonyum kullanılıyor.

tükenmiş uranyum

Ayrıca tükenmiş gibi çeşitli uranyum da vardır. O çok farklı düşük seviye radyoaktivite ve bu nedenle insanlar için tehlikeli değildir. Yine askeri alanda kullanılıyor, örneğin Amerikan Abrams tankının zırhına ilave güç kazandırmak için ekleniyor. Ek olarak, neredeyse tüm yüksek teknolojili ordularda çeşitli ordular bulabilirsiniz.Yüksek kütlelerine ek olarak, çok ilginç bir özelliğe daha sahiptirler - merminin yok edilmesinden sonra parçaları ve metal tozu kendiliğinden tutuşur. Ve bu arada, böyle bir mermi ilk kez İkinci Dünya Savaşı sırasında kullanıldı. Görüldüğü gibi uranyum insan faaliyetinin çeşitli alanlarında kullanılan bir elementtir.

Çözüm

Bilim adamlarına göre 2030 civarında büyük mevduat uranyum, bundan sonra ulaşılması zor katmanlarının gelişimi başlayacak ve fiyatı artacaktır. Bu arada, insanlara kesinlikle zararsızdır; bazı madenciler nesillerdir bunun üretimi üzerinde çalışmaktadır. Artık bu kimyasal elementin keşif tarihini ve çekirdeklerinin fisyon reaksiyonunun nasıl kullanıldığını anladık.

Bu arada bilinen ilginç gerçek- uranyum bileşikleri uzun zamandır porselen ve cam için boya olarak kullanıldı (1950'lere kadar sözde.