ev Çeşitli

Uranyum cevherinin rengi. Uranyumun ana uygulamaları

Tükenmiş uranyum, uranyum izotoplarının bir karışımıdır ve esas olarak uranyum-238'den oluşur. Uranyum-235'in fraksiyonu ağırlıkça %0.711'den az olduğunda uranyumun tükendiği genel olarak kabul edilir, bu da radyasyon oluşturur. Aynı zamanda, kural olarak,% 0,3'ten daha az paya sahip tükenmiş uranyum askeri amaçlar için kullanılır.

Tükenmiş uranyum radyoaktif midir?

Bunu anlamak için, görünüş sürecini incelemek yeterlidir. Seyreltilmiş uranyum, nükleer santraller veya askeri amaçlar için uranyumun zenginleştirilmesi sırasında üretilir. Bunu yapmak için, doğal uranyum, uranyum-235 izotopu ile zenginleştirilir. Sonuç olarak, radyoaktif izotopların (234 ve 235) büyük kısmı zenginleştirme işlemi sırasında çıkarılır ve zenginleştirilmiş uranyum ile kalırken, tükenmiş uranyum 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'ta, ABD ve SSCB'deki bilim adamları, nükleer silah programının başlangıcında, uranyumu zenginleştirme sürecinde, daha sonra benzetme ile adlandırılan - tükenmiş bir uranyum yan ürünü aldılar. O yıllarda kesinlikle işe yaramaz bir atık olarak kabul edildi ve kural olarak gömüldü.

Tükenmiş uranyum nasıl depolanır?

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

Seyreltilmiş uranyum nerelerde kullanılır?

Seyreltilmiş uranyum kullanımı, çok yüksek yoğunluğu (19.1 g/cm³) ve geniş nötron yakalama kesiti nedeniyle popüler hale geldi. Bu nedenle, uranyum aşağıdaki alanlarda uygulama bulmuştur:

Havacılıkta ve gemi yapımında - uçaklarda, roket sahnelerinde, yelkenli teknelerin omurgalarında karşı ağırlık olarak;
Tıpta - radyasyon tedavisi sırasında koruma (), diş porseleninin ayrılmaz bir parçası - parlaklık için;
Nükleer enerjide ayrılmaz bir parçadır MOX yakıtı, radyoaktif maddelere karşı koruma;
Endüstride ve radyografide, radyoaktif maddelere karşı koruma. Yirminci yüzyılın sonuna kadar, cam ve porselen üzerindeki boyalara seyreltilmiş uranyum eklendi. Aynı zamanda, birçok kişi yanlışlıkla porselenin kendisinde uranyum bulunduğuna inanıyor. Bununla birlikte, özellikle laboratuvarlarda bu kadar yaygın olmazdı - kimyasal spatulalar, porselen kupalar ve bardaklar, harçlar ve havanlar, boya eklenmeden sıradan porselenden yapılır;
Askeri alanda - mermi ve zırh üretimi için.

Mermilerde tükenmiş uranyum

Ordu, zenginleştirilmiş uranyum atığını ilk kullananlardan biridir. 1970'te Pentagon, mühimmatlarının yeni zırhlıların zırhını delemediğini keşfetti. Sovyet tankları. Sonuç olarak, zırh delici mermiler için yeni bir malzeme olarak tükenmiş uranyum seçildi - ucuz ve uygun fiyatlı bir malzeme, yüksek yoğunluklu - uranyum altın ve tungsten yoğunluğuna yakındır. Bu, aerodinamik sürtünmeyi azaltırken daha küçük mermilerin kütle olarak diğer metal mermilerin çoğuna eşit olmasını sağlar. Tükenmiş uranyum, düşük toksisitesi ve radyoaktivitesi nedeniyle daha sonra ABD, SSCB, İngiltere ve Fransa'da hem zırh hem de silah yapımında kullanılmaya başlandı. zırh delici mermiler yüksek kinetik enerji ile. Benzer tükenmiş uranyum silahları, yirminci yüzyılın sonlarında Yugoslavya'nın bombalanmasında, her iki ABD operasyonunda da Irak'ta kullanıldı.

Tank zırhında tükenmiş uranyum

Seyreltilmiş uranyum yalnızca zırh delici mermilerde değil, aynı zamanda çelik levhalar arasında bir katman olarak tank zırhında da kullanılır. Bu nedenle, 1998'den sonra Abrams tankları, kulenin ön kısımlarında tükenmiş uranyumu (sözde uranyum seramikleri) taşıyor.

Tükenmiş uranyum nükleer silahlarda kullanılıyor mu?

İşin garibi, ancak nükleer silahlarda sadece kullanmazlar, aynı zamanda tükenirler. Bununla birlikte, yalnızca bir nükleer yükün kabuğu olarak ve patlamanın gücünü artıran nükleer yakıtın bileşenlerinden biri olarak kullanılır.

Seyreltilmiş uranyum zararlı mı?

Tükenmiş uranyum mühimmatının kullanımının insan sağlığı üzerindeki uzun vadeli etkileri hakkında kesin bir bilgi yok. Bununla birlikte, bazı çevreciler, bu tür mermilerin kullanıldığı alanlarda olası kanser salgınları hakkında endişelerini dile getirdiler. Örneğin, 1991'de Irak'taki operasyon sırasında ABD, yaklaşık 14.000 tükenmiş uranyum tank mermisi ve neredeyse bir milyon 30 milimetre mermi kullandı. Toplamda yaklaşık 300 ton saf tükenmiş uranyum kullanıldı. Bu operasyondan sonra birçok askerin kanser olduğu tespit edildi.

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

Tükenmiş uranyumun kimyasal toksisitesi

Tükenmiş uranyum, radyoaktivitesiyle değil, kimyasal toksisitesiyle en büyük zarara neden olur. Özellikle tuzlar şeklinde yutulduğunda, uranyum karaciğer, dalak ve böbreklerde birikir.

Tükenmiş uranyumun radyasyon tehlikesi

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

Seyreltilmiş uranyum kullanımının yasaklanması

90'ın üzerinde sivil toplum örgütleri silah üretiminde seyreltilmiş uranyum kullanımının yasaklanmasını savundu. Bu konu BM ve Avrupa Parlamentosu'nda defalarca gündeme geldi. Ancak örneğin Avrupa Birliği'ndeki Fransa ve İngiltere bu konuyu her zaman veto etti. Aralık 2008 kararına kadar Genel Kurul BM, tükenmiş uranyumlu silahların kullanımının sonuçları hakkında ek bir çalışma yürütmesi için 141 devlet tarafından desteklendi, dördü karşı çıktı - Fransa, Büyük Britanya, ABD ve İsrail, Rusya da dahil olmak üzere 34 kişi çekimser kaldı.

Tükenmiş uranyum Rusya'da nerede depolanır?

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

Tükenmiş uranyumun depolanması için ilk sahalar olarak dört işleme işletmesinin toprakları kullanılmaktadır:

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

Gezegensel ölçekte keşif. Böylece Uranüs'ün bilim adamlarının keşfini arayabilirsiniz. Gezegen 1781'de keşfedildi.

Keşfi, bunlardan birini adlandırmanın nedeniydi. periyodik tablonun elementleri. Uranüs metal, 1789'da reçine blendinden izole edildi.

Yeni gezegenin etrafındaki yutturmaca henüz azalmadı, bu nedenle yeni bir maddeyi adlandırma fikri yüzeyde yatıyor.

18. yüzyılın sonunda hala radyoaktivite kavramı yoktu. Bu arada, bu karasal uranyumun ana özelliğidir.

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

Uranyumun özellikleri

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

Klaproth, sözde olmadığını ve mineralin bileşiminde olduğunu fark etti. Ardından, bilim adamı engeli çözdü.

Yeşil altıgenler çözeltiden düştü. Kimyager onları sarı kana, yani potasyum hekzasiyanoferrata maruz bıraktı.

Çözeltiden kahverengi bir çökelti düştü. Klaproth bu oksidi keten tohumu yağı ile indirgedi ve kalsine etti. Toz aldım.

Onu zaten yakmak zorunda kaldım, kahverengi ile karıştırdım. Sinterlenmiş kütlede yeni bir metalin tanecikleri bulundu.

Daha sonra öyle olmadığı ortaya çıktı saf uranyum, ve onun dioksiti. Ayrı olarak, element sadece 60 yıl sonra, 1841'de alındı. Ve 55'ten sonra, Antoine Becquerel radyoaktivite fenomenini keşfetti.

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

Radyasyon ve fragmanların kinetik verilerinden kaynaklanmaktadır. Çekirdeklerin sürekli fisyonunu sağlamak mümkündür.

Zincirleme reaksiyon, doğal uranyum 235. izotopu ile zenginleştirildiğinde başlar. Metale eklenen bir şey değildir.

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

Karışımlarına tükenmiş, kalan uranyuma zenginleştirilmiş denir. Bu tam da sanayicinin ihtiyacı olan şeydir. Ancak, bunun hakkında ayrı bir bölümde konuşacağız.

Uranüs yayar, gama ışınları ile hem alfa hem de beta. Metalin siyaha sarılmış bir fotoğraf plakası üzerindeki etkisini görerek keşfedildiler.

Yeni elementin bir şeyler yaydığı ortaya çıktı. Curies ne olduğunu araştırırken, Marie kimyagerin kan kanseri geliştirmesine neden olan bir doz radyasyon aldı ve kadın 1934'te öldü.

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

Aksi takdirde, protaktinyum denir. 1913'te, tam uranyum üzerinde çalışırken keşfedildi.

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

harici olarak uranyum kimyasal bir elementtir- metalik parlaklığa sahip renkler.

92. maddenin ait olduğu tüm aktinitler böyle görünür. Grup 90. sayı ile başlar ve 103. ile biter.

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

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

Normal formunda, madde oksijenle temas ettiğinde oksitlenir ve yanardöner bir filmle kaplanır.

Sıcaklık 1000 santigrat dereceye yükseltilirse, kimya uranyum elementi 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 onu aynı şekilde tuz çözeltilerinden dışarı iter,,,,,. Böyle bir çözelti çalkalanırsa, 92. metalin parçacıkları parlamaya başlayacaktır.

uranyum tuzları kararsız, ışıkta veya organiklerin varlığında ayrışır.

Element, belki de sadece alkalilere kayıtsızdır. Metal onlarla reaksiyona girmez.

Uranyumun keşfi süper ağır bir elementin keşfidir. Kütlesi, metali, daha doğrusu onunla birlikte mineralleri cevherden izole etmeyi mümkün kılar.

Ezmek ve suda uykuya dalmak yeterlidir. Önce uranyum parçacıkları çökecek. Madenciliğin başladığı yer burasıdır. Detaylar bir sonraki bölümde.

uranyum madenciliği

Ağır bir tortu alan sanayiciler konsantreyi süzerler. Amaç, uranyumu çözelti haline getirmektir. Sülfürik asit kullanılır.

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

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

Bu, sodyum hidroksit olarak bilinen hidroksit ile işlenir. Diğer durumlarda, oksijen tahliyesi iyidir. Sülfürik asit için ayrıca stok yapmaya gerek yoktur.

Cevheri sülfit mineralleri ile 150 dereceye kadar ısıtmak ve üzerine bir oksijen jeti yönlendirmek yeterlidir. Bu, sızan bir asit oluşumuna yol açar. Uranüs.

Kimyasal element ve uygulaması saf metal formları ile ilişkilidir. Sorpsiyon safsızlıkları gidermek için kullanılır.

İyon değiştirici reçineler üzerinde gerçekleştirilir. Organik çözücülerle ekstraksiyon için de uygundur.

Amonyum uranatları çökeltmek, nitrik asitte çözmek ve maruz bırakmak için çözeltiye alkali eklemek kalır.

Sonuç, 92. elementin oksitleri olacaktır. 800 dereceye kadar ısıtılırlar ve hidrojen ile indirgenirler.

Elde edilen oksit dönüştürülür uranyum florür, saf metalin kalsiyum termal indirgemesi ile elde edildiği. , gördüğünüz gibi, basit değil. Neden bu kadar çabalasın?

uranyum uygulaması

92. metal, nükleer reaktörler için ana yakıttır. Sabit için yağsız bir karışım uygundur ve enerji santralleri için zenginleştirilmiş bir element kullanılır.

235. izotop aynı zamanda nükleer silahların temelidir. İkincil nükleer yakıt da 92. metalden elde edilebilir.

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

tam 238'de uranyumİyi yarım hayat 4,5 milyar yıl sürer. Böyle uzun bir tahribat, düşük enerji tüketimine yol açar.

Uranyum bileşiklerinin kullanımını düşünürsek, oksitleri işe yarar. Cam endüstrisinde kullanılırlar.

Oksitler boya görevi görür. Soluk sarıdan koyu yeşile kadar elde edilebilir. Ultraviyole ışınlarında malzeme flüoresans yapar.

Bu özellik sadece camlarda değil, 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, katılımıyla ürünler çok renkli. Bardakların ve tabakların ışıltısı göze çarpıyor.

uranyum fiyatı

Bir kilogram zenginleştirilmemiş uranyum oksit için yaklaşık 150 dolar veriyorlar. Tepe değerler 2007 yılında gözlendi.

Sonra maliyet kilo başına 300 dolara ulaştı. Uranyum cevherlerinin geliştirilmesi, 90-100 konvansiyonel birim fiyatında bile kârlı kalacaktır.

uranyum elementini kim keşfetti, yerkabuğundaki rezervlerinin ne olduğunu bilmiyordu. Şimdi sayıldılar.

Kârlı bir üretim fiyatına sahip geniş alanlar 2030 yılına kadar tükenecek.

Yeni birikintiler keşfedilmezse veya metale alternatif bulunmazsa, değeri sürünür.

Son birkaç yılda, nükleer enerji konusu giderek daha alakalı hale geldi. Atom enerjisi üretimi için uranyum gibi bir malzeme kullanmak gelenekseldir. Aktinid 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 ekstraksiyonunu ekonomik olarak rasyonel ve karlı olarak düşünmemize izin verecek miktarda yakıtı yoğunlaştırırlar. Üzerinde şu an gezegenimizin bağırsaklarında, bu metalin içeriği, dünyadaki altın rezervlerini aşıyor. 1000 kez(santimetre. ). Genel olarak, bu kimyasal elementin toprakta, suda ve Kaya değerinden fazla 5 milyon ton.

Serbest durumda, uranyum, 3 allotropik modifikasyon ile 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 yavaşça oksitlenir, asitlerde kolayca çözünür, suyla reaksiyona girer, ancak alkalilerle etkileşime girmez.

Rusya'daki uranyum cevherleri genellikle çeşitli kriterlere göre sınıflandırılır. Çoğu zaman eğitim açısından farklılık gösterirler. Evet var endojen, eksojen ve metamorfojenik cevherler. İlk durumda, etkisi altında oluşan mineral oluşumlarıdır. yüksek sıcaklıklar, nem ve pegmatit erir. Yüzey koşullarında dışsal uranyum mineral oluşumları meydana gelir. Doğrudan dünyanın yüzeyinde oluşabilirler. Bunun nedeni yeraltı suyunun sirkülasyonu ve yağış birikimidir. Metamorfojenik mineral oluşumları, başlangıçta aralıklı uranyumun yeniden dağıtılmasının 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 kadar).

Uranyumun modern uygulamaları

Bugün, uranyum en yaygın olarak roket motorları ve nükleer reaktörler için yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu malzemenin özellikleri göz önüne alındığında, bir nükleer silahın gücünü arttırması da amaçlanmaktadır. Bu kimyasal element, uygulamasını boyamada da bulmuştur. Aktif olarak sarı, yeşil, kahverengi ve siyah pigmentler olarak kullanılır. Uranyum ayrıca zırh delici mermiler için çekirdek yapmak için kullanılır.

Rusya'da uranyum cevheri madenciliği: Bunun için ne gerekiyor?

Radyoaktif cevherlerin çıkarılması üç ana teknoloji ile gerçekleştirilir. Maden yatakları dünya yüzeyine mümkün olduğunca yakın yoğunlaşmışsa, çıkarılması için açık teknolojinin kullanılması gelenekseldir. Delik kazmak için buldozerlerin ve ekskavatörlerin kullanımını içerir. büyük beden ve elde edilen mineralleri damperli kamyonlara yükleyin. Sonra işleme kompleksine gider.

Bu mineral oluşumunun derin bir oluşumu ile, 2 kilometre derinliğe kadar bir madenin oluşturulmasını sağlayan yeraltı madenciliği teknolojisinin kullanılması gelenekseldir. Üçüncü teknoloji, öncekilerden önemli ölçüde farklıdır. Uranyum yataklarının geliştirilmesi için yerinde liç, içinden geçerek kuyuların açılmasını içerir. sülfürik asit. Daha sonra, ortaya çıkan çözeltiyi yeryüzüne pompalamak için gerekli olan başka bir kuyu açılır. Daha sonra, bu metalin tuzlarının özel bir reçine üzerinde toplanmasına izin veren bir sorpsiyon işleminden geçer. SPV teknolojisinin son aşaması, reçinenin sülfürik asit ile döngüsel olarak işlenmesidir. Bu teknoloji sayesinde bu metalin konsantrasyonu maksimum hale gelir.

Rusya'da uranyum cevheri yatakları

Rusya, uranyum cevherlerinin çıkarılmasında dünya liderlerinden biri olarak kabul ediliyor. Son 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 edilir. Tüm dünya rezervlerinin %30'undan fazlası bu eyalette yoğunlaşmıştır. En büyük Avustralya yatakları Olympic Barajı, Beaverley, Ranger ve Honeymoon'dur.

Avustralya'nın ana rakibi, dünya yakıt rezervlerinin neredeyse %12'sini içeren Kazakistan'dır. Kanada ve Güney Afrika'nın her biri dünya uranyum rezervlerinin %11'ini, Namibya - %8, Brezilya - %7'sini içermektedir. Rusya ilk yediyi %5 ile kapatıyor. Lider tablosunda Namibya, Ukrayna ve Çin gibi ülkeler de yer alıyor.

Dünyanın en büyük uranyum yatakları:

Alan	Ülke	İşleme başla
olimpiyat barajı	Avustralya	1988
rossing	Namibya	1976
MacArthur Nehri	Kanada	1999
İnkai	Kazakistan	2007
egemenlik	Güney Afrika	2007
korucu	Avustralya	1980
kharasan	Kazakistan	2008

Rusya'da uranyum cevheri rezervleri ve üretim hacimleri

Ülkemizde keşfedilen uranyum rezervlerinin 400.000 tondan fazla olduğu tahmin edilmektedir. Aynı zamanda, tahmin edilen kaynakların göstergesi 830 bin tondan fazladır. 2017 yılı itibarıyla Rusya'da faaliyet gösteren 16 uranyum yatağı bulunmaktadır. Ayrıca bunların 15'i Transbaikalia'da yoğunlaşmıştır. Streltsovskoye cevher sahası, uranyum cevherinin ana yatağı olarak kabul edilir. Çoğu yerli yatakta madencilik, maden yöntemiyle yapılır.

Uranüs 18. yüzyılda keşfedildi. 1789'da Alman bilim adamı Martin Klaproth, cevherden metal benzeri uranyum üretmeyi başardı. İlginçtir ki 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 ve diğer kimyasal elementler arasındaki temel fark, doğal radyoaktivitedir. Uranyum atomları zamanla bağımsız olarak değişme eğilimindedir. Aynı zamanda insan gözünün göremediği ışınlar yayarlar. Bu ışınlar 3 tipe ayrılır - gama, beta, alfa radyasyonu (bkz.).

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

1980'lere kadar Avrupa ve ABD'nin uranyumu sadece "şebekeler" üzerinden zenginleştirdiğini ve bu iş için çok büyük miktarda elektrik harcadığını hatırlatmama izin verin. Teknolojik bir an, ama dedikleri gibi, büyük sonuçları var. Doğal uranyum heksaflorür, 235. izotop tarafından durana kadar "emilebilir" - böylece minimum miktar "kuyruklarda" kalır. Ancak difüzyon yöntemi söz konusu olduğunda bu ne anlama geliyor? Daha fazla "ızgara", orijinal heksaflorür için daha fazla kap ve tabii ki daha fazla enerji maliyeti. Ve bunların hepsi maliyeti artırır, ganimet ekonomik göstergeler karları azaltmak. Genel olarak ilginç değil. Bu nedenle, uranyum-235'in batı "kuyruklarında" -% 0,3 ve% 0,4 daha fazla çalışmaya gidiyor. Bu tür "kuyruklar" ile resim aşağıdaki gibidir: 1 kg LEU, 8 kg cevher + 4,5 SWU (ayırma iş birimleri) gerektirir.

Kapitone ceketler için resim biraz farklıydı ve öyle kalıyor - sonuçta, “iğnelerimizin” işi çok daha ucuz. Unutmayın - "iğne", 1 SWU başına 20-30 kat daha az elektrik gerektirir. Ayırma işini kaydet özel anlam değildi, orijinal uranyum heksaflorür daha dikkatli "sıkıştırıldı": Uranyum-235'in %0,2'si "kuyruklarımızda" kaldı, %0,5'i daha fazla zenginleştirme çalışmasına gitti. Fark sadece% 0.1 gibi görünüyor, neden böyle bir önemsemeye dikkat ettin? 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 ila 80 arasındadır. Bu, Batı için cevher maliyetinin, örneğin 100 dolar olduğu bir uranyum yatağının çok pahalı olduğu anlamına gelir. Netleştirmek için hesap makinesinde 1 kg LEU hesaplayalım.

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

1 kg LEU \u003d 8 x 100 + 4,5 x 70 \u003d 1115 $.

Ve şimdi sayılarımızı koyuyoruz ve şunu elde ediyoruz:

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

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

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 önemli ölçüde arttı, ancak jeolog kardeşler bunun için parmak kaldırmadı: daha önce keşfedilen mevduatlar ticari olarak karlı olarak kabul edilmeye başlandı, hepsi bu. Ama 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, doğal cevherlerden tasarruf edilmeden uranyum yataklarından son derece kapsamlı bir şekilde yararlanıldığı anlamına gelir. Kabaca konuşursak, Batı bir tarlayı birbiri ardına "öldürdü", yenilerine atladı. Ve korkunç derecede ekonomik olmayan Mordor'un acelesi yoktu: bir depozito buldular ve onu telaşsız ve acele etmeden dibe çektiler. Aynı zamanda, Soğuk Savaş'ın tüm yıllarının nükleer ülkeler silah sınıfı, yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum rezervlerini çok aktif bir şekilde artırdı ve bu çok daha doğal uranyum cevheri gerektiriyor. Kabaca, 1 kg HEU başına 275 kg cevher tüketilir ve ülkelerdeki HEU hesabı nükleer kulüp yüzlerce ton gitti. HEU sadece bir silah değil, denizaltı reaktörlerinden güç alıyor, birçok araştırma reaktöründen güç alıyor. Genel olarak, insanlık uranyum cevherlerini çok, çok yoğun bir şekilde harcadı ve savunmamızda söyleyebileceğimiz tek şey, ilk başlayan biz değiliz.

Bilmen gereken bir şey daha var. Bize “çok tonlarca uranyum cevheri çıkarıldı” denildiğinde, şunu anlamak önemlidir. Konuşuyoruz bir tür çakıl veya metal külçe dağlarıyla 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 şimdi bu biraz modası geçmiş. Cevher zenginleştirme sürecinde, bileşenlerinden biri kavurma olan tüm bir işleme döngüsü kullanılır. İÇİNDE son yıllar farklı bitkiler farklı sıcaklıklar kullanır, bu nedenle uranyum konsantresinin rengi çok farklıdır - koyu yeşilden siyaha. Ancak cevher işleme prosedürü ayrı bir konudur, oldukça geniştir ve şimdilik mevduat ve üretimle ilgilenmeye çalışıyoruz. Bir kenara koyun, ama unutmayın: uranyum cevheri hakkındaki tüm konuşmalar, uranyum konsantresi hakkındadır. Ve haklı olarak - bu cevherler çok farklı, çok farklı miktarlarda uranyum içeriyorlar, bu yüzden böyle bir “standartlaştırma” olmadan yapmak imkansızdı.

İnsanlar bu metali ne zaman keşfetti ve neden ona "uranyum" deniyor? Hikaye eski ama ilginç. Artık hepimiz radyasyonun ne olduğunu biliyoruz ve haklı olarak ona tahammül edemiyoruz ve ondan korkuyoruz. Ve daha eski zamanlarda, insanlar radyasyon hakkında hiçbir şey bilmiyorlardı - belki de bu yüzden bundan acı çekmediler? .. Gümüş madenlerindeki cevherler ve mineraller arasında, ortaçağ madencileri genellikle ağır siyah bir mineral buldular - sözde katran harman. Snag'ın 1565'ten beri bilindiği kesin olarak biliniyor - daha sonra Saksonya'nın Ore Dağları'nda keşfedildi, ancak bunun için herhangi bir özel uygulama bulamadılar. 1789'da Alman analitik kimyager Martin Klaproth bu mineralle ilgilenmeye başladı ve onu kimyasal olarak uygun şekilde analiz etmeye karar verdi. Cevher, şimdi Çek Cumhuriyeti'nde bulunan Jakhimovo madeninden laboratuvarına getirildi. Becquerel ve Curie daha sonra aynı Jakhimivo'dan gelen mineraller üzerinde keşiflerini yaptılar, bu yüzden bunu şöyle yazmayı öneriyorum:

Uranyumun "vatanı" Çek Cumhuriyeti'dir.

Martin Klaproth

Klaproth çok özenle çalıştı: mineralleri farklı sıcaklıklarda, hava ile ve havasız eritti, her türlü asit ve aqua regia'yı döktü, sonunda açıkça görülebilen metal tanecikleri olan sinterlenmiş bir kütle elde edene kadar. Gökbilimcilerin Uranüs adını verdikleri daha önce bilinmeyen bir gezegeni keşfetmelerinden 1789-8 yıl sonraydı. İşte Klaproth'un bu konuda yazdığı şey: “Daha önce, gezegenlerin isimlerini taşıyan 7 metale karşılık gelen sadece 7 gezegenin varlığı kabul edildi. Bu bağlamda, geleneği takip ederek, yeni keşfedilen gezegenden sonra yeni metali adlandırmak tavsiye edilir. "Uranyum" kelimesi Yunanca "gökyüzü" kelimesinden gelir ve bu nedenle göksel metale atıfta bulunabilir." Kaşiflerle tartışmıyorlar - bu yüzden şimdi bu “göksel metal” ile uğraşıyoruz.

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

Uranyum cevheri

Dünyadaki jeologların bakış açısından, uranyum cevheri sadece çok değil, çoktur. Ancak her uranyum minerali gururla "cevher" adını almaz: İçinde çok az uranyum ve çok fazla atık kaya bulunan mineraller cevher olarak kabul edilmez. İyi cevherler, %0,1'den fazla uranyum (1000 kg kaya başına 1 kg) içeren mineraller olarak kabul edilir, ancak istisnalar vardır. örneğin, Güney Afrika, Witwatersland yatağında uranyum, konsantrasyonunun sadece %0,01 olduğu cevherden çıkarılır ve endüstriyel ölçekte çıkarılır. Nasıl yani? Evet, bu göksel metal basit değil - genellikle altının bulunduğu aynı kayalarda bulunur. Altın bu kayadan “çıkarıldığına” göre, neden yığına ve uranyuma “toplamıyorsunuz” - mantık bu. Cevher işlemenin temel amacı olarak altın, yan olarak uranyum. "Çoğu zaman"ın sayısal bir değeri de vardır: Dünyada çıkarılan uranyumun %12'si altın ve diğer madenlerin bir yan ürünüdür. Örneğin ABD'de uranyum, genel olarak %0,008'lik bir konsantrasyona sahip kayalardan - Florida fosforitlerinden - elde edilir. Ana üretim fosfor, uranyum - yığına ... Eh, böyle egzotik şeylere dokunmazsanız, uranyum cevherleri içeriklerine göre 4 türe ayrılır: zengin - uranyum içeriği daha fazla %1; özel - %0,1 ila %1,0; fakir - %0.03'ten %0.1'e ve fakir - %0.03'ten az.

Ve uranyum cevherleri, göksel metali çıkarmak ve işlemek için hangi teknolojinin kullanıldığına bağlı olarak 5 sınıfa ayrılır. Kabaca - yatakların yanında ne tür işleme tesisleri oluşturulmalıdır. Bu aynı zamanda böyle bir gelenek: Uranyum konsantrasyonu her zaman küçük olduğundan, hiç kimse milyonlarca ton kayayı herhangi bir yere taşımayı düşünmez. Maden, maden, taş ocağı ve uçtan uca - işleme için ihtiyacınız olan her şey.

Bununla birlikte, bu, uranyum cevherlerinin tüm sınıflandırma türleri değildir: hepimizin kârın en önemli olduğu bir dünyada yaşadığımız zamandan beri, belki de ana sınıflandırma nihai ürünün (o uranyum konsantresi, sarı kek) maliyetine göredir. Tüm detayların atıldığı bir tür genelleştirici gösterge - cevherdeki uranyum konsantrasyonu neydi, nasıl çıkarıldı ve saflaştırıldı, altyapı maliyeti ne kadardı. ÖNCE ne olduğu önemli değil, önemli olan sonucun nasıl olduğu. 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 arasında olduğu durumlarda. 130 dolardan daha pahalı olan her şey bugün “kalkansız” çünkü çok pahalı. Ama böyle bir ihmal-yüzeysellik ne kadar sürecek? 2006 yılına kadar IAEA, uranyumu süper pahalı ve 80 $/kg'dan fazla bir fiyat olarak görüyordu, ancak şimdi santrifüjleri değerlerine göre değerlendirmenin gerekli olduğuna karar verdi - düşük zenginleştirme maliyeti, cevheri güvenli bir şekilde kullanmayı mümkün kılıyor. 80 dolardan fazla. 10. nesil santrifüjlerimiz yeni kullanılmaya başlandı, bu nedenle bir süre sonra 130 dolarlık barın artık “kesilmeyeceği” göz ardı edilemez. Paramparça edilmiş bir ekonomi ile karanlık ve korku aleminde, BN-800 hızlı nötron reaktörünün endüstriyel operasyonu başladı, BN-1200 tasarlanıyor, 2020'de Proryv altında bir öncü reaktörün piyasaya sürülmesi de planlanıyor. 2030 yılına kadar kapalı bir nükleer döngünün uygulanması için umut var.

Ancak, projelere ve hipotezlere kapılmayalım - bugün sahip olduklarımıza odaklanalım. 2006 yılında Güneş'ten gelen üçüncü gezegende 5.000.000 ton uranyum cevheri bulunduğuna inanılıyordu, bir sonraki IAEA raporu 2010'da yayınlandı. Bu raporda, santrifüjlerin bugün ilk kez uranyum zenginleştirmenin tek yöntemi olarak kabul edildiği, "cut-off" çıtası ilk kez 80$/kg'dan 130$/kg'a yükseltildiği görüldü. Dünyadaki uranyum cevheri rezervleri için yeni rakam 6.306.300 ton. Tekrar ediyorum - bu yeni yataklardan kaynaklanan bir artış değil, bu jeolojik cevherlerin endüstriyel cevherlere dönüştürülmesidir. Ve basit bir nedenle gerçekleşti - IAEA, santrifüjler dışındaki her şeyin kötü olduğunu kabul etti ve artık onu hatırlamayacağız. Keşif için ek yatırım yapılmadan geri kazanılabilir cevherlerdeki artış %26'ya ulaştı.

Uygarlık tarihinde pek sık olmamakla birlikte, teknolojinin gelişmesi jeopolitik üzerinde ciddi bir etki yarattı ve uranyum ve santrifüjler aynı durumda. O zamana kadar yıllarca dokunulmamış olan uranyum yataklarına yönelik ticari ilginin ortaya çıkmasının ne anlama geldiğini parmaklarımızla anlayalım? İlk olarak, "atom kulübü" ülkeleri, bu mevduatların bulunduğu bölgelere olan ilgilerini gördüler. Örneğin Kirovograd bölgesindeki mevduatlar sadece Ukrayna için ilgi çekici hale gelmedi... İkincisi, "atom kulübüne" üye olmayan ülkeler uranyumun kendileri için yeterli olabileceğini gördüler. Ve bu benim teorik uydurmam değil: Az önce geçen Atomexpo-2016'ya 52 ülkeden delegasyon katıldı ve en azından bir şekilde sadece 32 ülke nükleer güce sahipti. 20 ülke, geleceği hisseden yeni gelenler.

Hesap makinesi

Uranyumda ilginç olan şey - hesap makinesinin söylemesine izin verin. Uranyum-235 (aslında nükleer santral reaktörlerinde “yanan”) içeriğinin ortalama %0,72 olduğu 6.306.300 ton cevherimiz var. Bu nedenle, tüm uranyum cevheri uranyum-235'e dönüştürülürse, elimizde 45.405 ton var. Enerji maliyeti açısından 1 ton uranyum-235, 2.000.000 ton benzine tekabül etmektedir. Buna göre uranyum-235 rezervlerinin petrol eşdeğerine dönüştürülmesi 90,81 milyar ton petroldür. Çok mu yoksa biraz mı? Bugün Dünya'da keşfedilen petrol rezervleri 200 milyar tondur. Uranyum rezervleri neredeyse yarısı, neredeyse %50'si. Ve beklentiler nelerdir? Petrol üretim teknolojisi neredeyse mükemmelliğe getirildi, işleme teknolojisi benzer. Petrol rezervlerini artırmak için ya a) mevcut hidrokarbon fiyatlarında iki yıldır yavaşlayan daha fazla yeni yatak aramaya devam etmek; b) gitgide daha az olduğu için petrolün sadece yıllar içinde fiyatının artacağını kabul etmek. Bolşeviklerin, Menşeviklerin ve diğerlerinin çok fazla konuştuğu şeyl yağı, evet, mevcut fiyat seviyesinde ilginç değil, ancak er ya da geç rezervlerinin kullanılması gerektiği an gelecek ve sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde değil .

Ancak uranyum ile - biraz farklı bir resim, çok daha az açık. En son nesil Rosatom santrifüjlerinde 1 SWU'nun maliyetinin ne olacağı henüz açıklanmadı - ve zenginleştirme teknolojisinin uranyum cevheri rezervlerini nasıl artırabileceğini zaten gördük. BN-800'ün çalışması yeni başladı, BN-1200 hala sadece çizimlerde, Proryv projesinin sonuçlarını sadece 2020'de göreceğiz. Ama hadi aşırı tevazu olmadan (sonunda mümkün olduğu kadar) belirtelim tarihsel gerçek: nükleer projenin varlığı boyunca, eski Orta Makine İnşaat Bakanlığı, eski Atom Enerjisi Bakanlığı ve mevcut Rosatom adına teknolojilerin geliştirilmesinde hiçbir hata olmadı. Bazı eksiklikler, kusurlar - evet, vardı, ancak genel gelişim çizgisi, kabul edelim, bir kez bile kırılmadı.

Rosatom'un kapalı bir nükleer döngü için verdiği mücadelenin başarıyla sonuçlanacağına inanmamak için hiçbir neden yok - bence, elbette. Sizce bu ifade çok mu iddialı? Ve bir an için etrafa bakalım, insanlığın ana başarısının en son iPhone modeli olduğunu unutmamıza izin verin. Sadece teknolojilerimizin güvenilirliğine inanmakla kalmıyorlar, aynı zamanda Macaristan, İran ve Finlandiya, Çin ve Hindistan gibi sadece "eski müşteriler" değil, nükleer santrallerin inşası için sözleşmeler imzalıyorlar. İlk kez Mısır, Vietnam, Beyaz Rusya, Türkiye, Bangladeş, Endonezya'da nükleer santraller kurulacak ve bunlar Rus yapımı nükleer santraller olacak. Yani, teknolojilerimize inanan tek kişi ben değilim. ilerici gelişme. Ve teknolojilerin geliştirilmesindeki bir sonraki sıçramayla, uranyum rezervlerinin hidrokarbon rezervlerinden daha büyük olabileceğinden emin olan tek kişi ben değilim ... Ve bir olası uranyum rezervini - yeni mevduatları - iskonto etmeyelim. Örneğin, jeolojik keşiflerle bölgenin gelişme seviyesinin hala% 60'ı aşmadığı bir ülke var - Rusya. Jeolojik keşif için hiç zamanın olmadığı ülkeler var - örneğin Afganistan, Eritre.

Ancak nükleer enerjiye ilişkin beklentiler, daha sonraya bırakılması gereken ayrı ve çok ciddi bir konudur. Ve bu not, Uranium Dungeons'a bir giriş notudur, burada görmeyi teklif etmek istiyorum: ne oldu, ne oldu ve böyle bir hayata nasıl geldik. Ve elbette, güçlü ABD'den yeni iPhone'lar hakkında hikayeler olmadan işler de yürümeyecek. 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 zamanımızda hangi endüstrilerde kullanıldığını anlatıyor.

Uranyum - enerji ve askeri endüstrinin kimyasal bir elementi

Her zaman, insanlar yüksek verimli enerji kaynakları bulmaya ve ideal olarak sözde olanı yaratmaya çalıştılar.Ne yazık ki, varlığının imkansızlığı 19. yüzyılda teorik olarak kanıtlandı ve doğrulandı, ancak bilim adamları hala hiçbir zaman yapma umudunu kaybetmediler. bir tür cihazın rüyasının gerçekleşmesi çok uzun bir süre için büyük miktarlarda "temiz" enerji sağlayabilecektir.

Kısmen bu, uranyum gibi bir maddenin keşfiyle hayata geçirildi. Bu ada sahip kimyasal bir element, zamanımızda 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” geliştirmektedir - hareketli parçaları yoktur ve sağlık için güvenlidir.

Bununla birlikte, bu yazıda uranyum adı verilen kimyasal bir elementin keşfinin tarihini ve çekirdeğinin fisyon reaksiyonunu ayrıntılı olarak analiz edeceğiz.

Tanım

Uranyum atom numarası 92 olan kimyasal bir elementtir. periyodik tablo Mendeleyev. Atom kütlesi 238.029'dur. U sembolü ile gösterilir. Normal şartlar altında yoğun, ağır gümüş renkli bir metaldir. Radyoaktivitesinden bahsedersek, uranyumun kendisi zayıf radyoaktiviteye sahip bir elementtir. Ayrıca tamamen kararlı izotoplar içermez. Ve uranyum-338, mevcut izotopların en kararlısı olarak kabul edilir.

ne olduğu ile verilen eleman, bunu çözdük ve şimdi keşfinin tarihini düşünün.

Tarih

Doğal uranyum oksit gibi bir madde, eski zamanlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir ve eski ustalar, kapların ve diğer ürünlerin su geçirmezliği için çeşitli seramikleri ve ayrıca süslemelerini kaplamak için kullanılan sır yapmak için kullandılar.

Bu kimyasal elementin keşif tarihinde önemli bir tarih 1789 idi. O zaman kimyager ve Almanya doğumlu Martin Klaproth ilk metalik uranyumu elde edebildi. Ve yeni element, adını sekiz yıl önce keşfedilen gezegenin onuruna aldı.

Neredeyse 50 yıl boyunca, o sırada elde edilen uranyum saf bir metal olarak kabul edildi, ancak 1840'ta Fransız kimyager Eugene-Melchior Peligot, Klaproth tarafından elde edilen malzemenin uygun olmasına rağmen kanıtlayabildi. dış işaretler, hiç bir metal değil, uranyum oksit. Biraz sonra, aynı Peligo gerçek uranyum aldı - çok ağır bir metal gri renk. O zaman uranyum gibi bir maddenin atom ağırlığı ilk olarak belirlendi. 1874'teki 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 bu elemente bilimsel çevrelerde gerçekten yaygın ilgi, Becquerel'in uranyumun araştırmacının adını taşıyan ışınlar yaydığı gerçeğini keşfettiği 1896'da başladı - Becquerel ışınları. Daha sonra, bu alandaki en ünlü bilim adamlarından biri olan Marie Curie, bu fenomene radyoaktivite adını verdi.

Sonraki önemli tarih uranyum çalışmasında, 1899 olarak kabul edilir: o zaman Rutherford, uranyum radyasyonunun homojen olmadığını ve iki türe ayrıldığını keşfetti - alfa ve beta ışınları. 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 oluşumu için temel oluşturdu.

Uranyum çekirdeklerinin bölünmesi

Ancak, muhtemelen, hem barışçıl hem de askeri amaçlar için uranyumun yaygın olarak madenciliği ve zenginleştirilmesinin başladığı en önemli keşif, uranyum çekirdeğinin fisyon sürecidir. Bu 1938'de oldu, keşif Alman fizikçiler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından gerçekleştirildi. Daha sonra, bu teori birkaç Alman fizikçinin çalışmalarında bilimsel onay aldı.

Keşfettikleri mekanizmanın özü şuydu: uranyum-235 izotopunun çekirdeği bir nötron ile ışınlanırsa, o zaman serbest bir nötron yakalayarak bölünmeye başlar. Ve artık hepimizin bildiği gibi, bu sürece muazzam miktarda enerjinin serbest bırakılması eşlik ediyor. Bu, esas olarak radyasyonun kendisinin ve çekirdeğin parçalarının kinetik enerjisi nedeniyle olur. Artık uranyum fisyonunun nasıl gerçekleştiğini biliyoruz.

Bu mekanizmanın ve sonuçlarının keşfi, uranyumun hem barışçıl hem de askeri amaçlarla kullanılması için başlangıç noktasıdır.

Askeri amaçlar için kullanımı hakkında konuşursak, ilk kez uranyum çekirdeğinin sürekli fisyon reaksiyonu gibi bir süreç için koşullar yaratmanın mümkün olduğu teorisi (çünkü bir nükleer bombayı patlatmak için büyük enerjiye ihtiyaç duyulduğu için) oldu. Sovyet fizikçileri Zeldovich ve Khariton tarafından kanıtlandı. Ancak böyle bir reaksiyon yaratmak için uranyum zenginleştirilmelidir, çünkü normal durumunda istenen özellikler o sahip değil.

Bu elementin tarihi ile tanıştık, şimdi nerede kullanıldığını anlayacağız.

Uranyum izotoplarının uygulamaları ve türleri

Uranyumun zincirleme fisyon reaksiyonu gibi bir sürecin keşfinden sonra fizikçiler, bunun nerede kullanılabileceği sorusuyla karşı karşıya kaldılar.

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

Böylece uranyum fisyon reaksiyonunun kullanıldığı ana endüstriler listelendi.

Ancak uranyum-235 izotopunu elde etmek son derece karmaşık ve maliyetli bir teknolojik iştir ve her devlet zenginleştirme tesisleri inşa etmeyi göze alamaz. Örneğin, uranyum 235 izotopunun içeriğinin %3-5 arasında olacağı yirmi ton uranyum yakıtı elde etmek için, 153 tondan fazla doğal, "ham" uranyumu zenginleştirmek gerekecektir.

Uranyum-238 izotopu, esas olarak güçlerini artırmak için nükleer silahların tasarımında kullanılır. Ayrıca, bir nötron yakalayıp ardından bir beta bozunma süreci izlediğinde, bu izotop 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, operasyonları çok hızlı bir şekilde karşılığını verir ve klasik termik veya hidroelektrik santrallerle kıyaslanamayacak kadar fazla enerji üretirler.

Reaksiyon aynı zamanda yaratmayı da mümkün kıldı. nükleer silah Toplu yıkım. Bu farklı büyük güç, göreceli kompaktlık ve geniş arazileri insan yerleşimi için uygunsuz hale getirebilmesi. Doğru, modern atom silahları uranyum değil plütonyum kullanılır.

tükenmiş uranyum

Tükenmiş gibi çeşitli uranyum da var. Çok düşük bir radyoaktivite seviyesine sahiptir, bu da insanlar için tehlikeli olmadığı anlamına gelir. Askeri alanda tekrar kullanılır, örneğin Amerikan Abrams tankının zırhına ek güç kazandırmak için eklenir. Ek olarak, hemen hemen tüm yüksek teknoloji ordularında çeşitli olanları bulabilirsiniz.Yüksek kütlelerine ek olarak, çok ilginç bir özelliği daha var - merminin yok edilmesinden sonra, parçaları ve metal tozu kendiliğinden tutuşuyor. Ve bu arada, İkinci Dünya Savaşı sırasında ilk kez böyle bir mermi kullanıldı. Görüldüğü gibi uranyum, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında kullanılmış bir elementtir.

Çözüm

Bilim adamlarına göre, 2030 civarında, tüm büyük mevduat Uranyum, bundan sonra ulaşılması zor katmanlarının gelişimi başlayacak ve fiyatı yükselecek. Bu arada, insanlara kesinlikle zararsızdır - bazı madenciler nesillerdir üretimi üzerinde çalışıyor. Şimdi bu kimyasal elementin keşfinin tarihini ve çekirdeğinin fisyon reaksiyonunun nasıl kullanıldığını anladık.

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