Uranyumun atom ağırlığı. Uranyumun molar kütlesi. Uranüs Nasıl Keşfedildi?
(Pauling'e göre)
U←U 3+ -1.66V
U←U 2+ -0.1V
| sen | 92 |
| 238,0289 | |
| 5f 3 6d 1 7s 2 | |
| Uranüs | |
Uranüs(eski ad Uranya) periyodik sistemde atom numarası 92 olan, atom kütlesi 238.029 olan bir kimyasal elementtir; U sembolü ile gösterilir ( Uranyum), aktinit ailesine aittir.
Tarih
Antik çağlarda bile (MÖ 1. yüzyıl), seramik için sarı sır yapmak için doğal uranyum oksit kullanılmıştır. Uranyum üzerine yapılan araştırmalar, ürettiği zincirleme reaksiyon gibi gelişmiştir. İlk başta, bir zincirleme reaksiyonun ilk dürtüleri gibi özellikleri hakkında bilgi, vakadan vakaya uzun aralarla geldi. Uranyum tarihindeki ilk önemli tarih, Alman doğa filozofu ve kimyager Martin Heinrich Klaproth'un Sakson reçine cevherinden çıkarılan altın sarısı "toprağı" siyah metal benzeri bir maddeye indirgediği 1789'dur. O zamanlar bilinen en uzak gezegenin onuruna (sekiz yıl önce Herschel tarafından keşfedildi), Klaproth, yeni maddeyi bir element olarak kabul ederek ona uranyum adını verdi.
Elli yıl boyunca Klaproth'un uranyumu bir metal olarak kabul edildi. Sadece 1841'de, Fransız kimyager Eugene Melchior Peligot (1811-1890)], karakteristik metalik parlaklığına rağmen Klaproth'un uranyumunun bir element değil, bir oksit olduğunu kanıtladı. ÜÇ 2. 1840 yılında Peligo, çelik grisi bir ağır metal olan gerçek uranyum elde etmeyi ve atom ağırlığını belirlemeyi başardı. Uranyum çalışmasında bir sonraki önemli adım, 1874'te D. I. Mendeleev tarafından atıldı. Geliştirdiği periyodik sisteme dayanarak masasının en uzak hücresine uranyum yerleştirdi. Daha önce uranyumun atom ağırlığı 120'ye eşit kabul ediliyordu. Büyük kimyager bu değeri ikiye katladı. 12 yıl sonra Mendeleev'in tahmini, Alman kimyager Zimmermann'ın deneyleriyle doğrulandı.
Uranyum çalışması 1896'da başladı: Fransız kimyager Antoine Henri Becquerel, Marie Curie'nin daha sonra radyoaktivite olarak yeniden adlandırdığı Becquerel ışınlarını yanlışlıkla keşfetti. Aynı zamanda, Fransız kimyager Henri Moissan, saf metalik uranyum elde etmek için bir yöntem geliştirmeyi başardı. 1899'da Rutherford, uranyum preparatlarının radyasyonunun tekdüze olmadığını, iki tür radyasyon olduğunu keşfetti - alfa ve beta ışınları. Farklı bir elektrik yükü taşırlar; madde ve iyonlaşma kabiliyeti bakımından aynı aralıktan uzaktır. Kısa bir süre sonra, Mayıs 1900'de Paul Villard üçüncü bir radyasyon türü keşfetti - gama ışınları.
Ernest Rutherford, Frederick Soddy (Soddy, Frederick, 1877-1956; Nobel Kimya Ödülü, 1921). 1913'te F. Soddy kavramını tanıttı. izotoplar(Yunanca ισος - "eşit", "aynı" ve τόπος - "yer") ve 1920'de izotopların kayaların jeolojik yaşını belirlemek için kullanılabileceğini tahmin etti. 1928'de Niggot fark etti ve 1939'da A.O.K. Nier (Nier, Alfred Otto Carl, 1911 - 1994) yaşı hesaplamak için ilk denklemleri yarattı ve izotop ayrımı için bir kütle spektrometresi uyguladı.
1939'da Frederic Joliot-Curie ve Alman fizikçiler Otto Frisch ve Lisa Meitner, nötronlarla ışınlandığında bir uranyum çekirdeğinde meydana gelen bilinmeyen bir fenomeni keşfettiler. Uranyumdan çok daha hafif yeni elementlerin oluşmasıyla bu çekirdeğin patlayıcı bir yıkımı oldu. Bu yıkım, patlayıcı nitelikteydi, muazzam hızlarla farklı yönlere dağılmış ürün parçaları. Böylece nükleer reaksiyon adı verilen bir fenomen keşfedildi.
1939-1940'ta. Yu.B. Khariton ve Ya.B. Zel'dovich teorik olarak ilk kez, doğal uranyumun uranyum-235 ile hafif bir zenginleştirilmesiyle, atom çekirdeğinin sürekli bölünmesi için koşullar yaratmanın, yani sürece bir zincir karakteri verin.
Doğada olmak
Uraninit cevheri
Uranyum doğada yaygın olarak dağılmıştır. Uranyum clark, %1.10 -3'tür (ağırlıkça). Litosferin 20 km kalınlığındaki bir tabakasındaki uranyum miktarının 1,3 10 14 ton olduğu tahmin ediliyor.
Uranyumun büyük bir kısmı, yüksek içerikli asidik kayalarda bulunur. silikon. Önemli bir uranyum kütlesi, özellikle organik madde bakımından zengin olan tortul kayaçlarda yoğunlaşmıştır. Uranyum, toryum ve nadir toprak minerallerinde (ortit, sfen CaTiO3 , monazit (La,Ce)PO4 , zirkon ZrSiO4 , ksenotim YPO4, vb.) safsızlık olarak büyük miktarlarda bulunur. En önemli uranyum cevherleri pitchblende (zift zifti), uraninit ve karnotittir. Ana mineraller - uranyum uyduları molibden MoS 2, galen PbS, kuvars SiO 2, kalsit CaCO 3, hidromuskovit vb.
| Mineral | Mineralin ana bileşimi | Uranyum içeriği, % |
|---|---|---|
| Uraninit | UO2 , UO3 + ThO2 , CeO2 | 65-74 |
| Karnotit | K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 2H 2 O | ~50 |
| Kasolit | PbO 2 UO 3 SiO 2 H 2 O | ~40 |
| Samarskit | (Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th) (Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6 | 3.15-14 |
| branerit | (U, Ca, Fe, Y, Th) 3 Ti 5 O 15 | 40 |
| Tüyamunit | CaO 2UO 3 V 2 O 5 nH 2 O | 50-60 |
| zeynerit | Cu(UO 2) 2 (AsO 4) 2 nH 2 O | 50-53 |
| Otenit | Ca(UO 2) 2 (PO 4) 2 nH 2 O | ~50 |
| Schrekingerite | Ca 3 NaUO 2 (CO 3) 3 SO 4 (OH) 9H 2 O | 25 |
| Ouranofanlar | CaO UO 2 2SiO 2 6H 2 O | ~57 |
| fergusonit | (Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O 4 | 0.2-8 |
| Thorbernite | Cu(UO 2) 2 (PO 4) 2 nH 2 O | ~50 |
| tabut | U(SiO4) 1-x (OH) 4x | ~50 |
Doğada bulunan uranyumun ana formları uraninit, pitchblende (katran zifti) ve uranyum siyahıdır. Yalnızca oluşum biçimleri bakımından farklılık gösterirler; bir yaş bağımlılığı vardır: uraninit esas olarak eski (Kambriyen öncesi kayaçlar), ziftli - volkanojenik ve hidrotermal - esas olarak Paleozoik ve daha genç yüksek ve orta sıcaklık oluşumlarında bulunur; uranyum siyahı - esas olarak genç - Senozoyik ve daha genç oluşumlarda - esas olarak düşük sıcaklıktaki tortul kayaçlarda.
Yerkabuğundaki uranyum içeriği% 0,003'tür, dünyanın yüzey tabakasında dört tür tortu şeklinde oluşur. Birincisi, bunlar uranyum açısından çok zengin, ancak nadir bulunan uraninit veya zift uranyum (uranyum dioksit UO2) damarlarıdır. Bunlara radyum birikintileri eşlik eder, çünkü radyum uranyumun izotopik bozunmasının doğrudan bir ürünüdür. Bu tür damarlar Zaire, Kanada'da (Büyük Ayı Gölü) bulunur, Çek Cumhuriyeti ve Fransa. Uranyumun ikinci kaynağı, diğer önemli minerallerin cevherleriyle birlikte toryum ve uranyum cevheri yığınlarıdır. Konglomeralar genellikle çıkarmak için yeterli miktarları içerir. altın ve gümüş rengi ve eşlik eden elementler uranyum ve toryumdur. Bu cevherlerin büyük yatakları Kanada, Güney Afrika, Rusya ve Avustralya. Üçüncü uranyum kaynağı, uranyuma ek olarak önemli miktarda mineral içeren karnotit (potasyum uranil vanadat) açısından zengin tortul kayaçlar ve kumtaşlarıdır. vanadyum ve diğer unsurlar. Bu tür cevherler batı eyaletlerinde bulunur. Amerika Birleşik Devletleri. Demir-uranyum şeylleri ve fosfat cevherleri dördüncü yatak kaynağını oluşturur. Şeyllerde bulunan zengin yataklar İsveç. Fas ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bazı fosfat cevherleri, önemli miktarlarda uranyum ve fosfat yatakları içerir. Angola ve Orta Afrika Cumhuriyeti uranyum açısından daha da zengindir. Çoğu linyit ve bazı kömürler genellikle uranyum safsızlıkları içerir. Kuzey ve Güney Dakota'da (ABD) bulunan uranyum açısından zengin linyit yatakları ve bitümlü kömürler ispanya ve Çek Cumhuriyeti
uranyum izotopları
Doğal uranyum üçünün karışımından oluşur. izotoplar: 238 U - %99,2739 (yarı ömür T 1/2 \u003d 4,468 × 10 9 yıl), 235 U - %0,7024 ( T 1/2 \u003d 7,038 × 10 8 yıl) ve 234 U - %0,0057 ( T 1/2 = 2,455×10 5 yıl). Son izotop birincil değil, radyojeniktir; 238 U radyoaktif serisinin bir parçasıdır.
Doğal uranyumun radyoaktivitesi esas olarak 238 U ve 234 U izotoplarından kaynaklanır; dengede spesifik aktiviteleri eşittir. Doğal uranyumdaki izotop 235 U'nun spesifik aktivitesi, 238 U'nun aktivitesinden 21 kat daha azdır.
Kütle numaraları 227 ile 240 arasında olan uranyumun bilinen 11 yapay radyoaktif izotopu vardır. Bunların en uzun ömürlüsü 233 U'dur ( T 1/2 \u003d 1.62 × 10 5 yıl), toryumun nötronlarla ışınlanmasıyla elde edilir ve termal nötronlar tarafından kendiliğinden fisyon yapabilir.
Uranyum izotopları 238 U ve 235 U, iki radyoaktif serinin atalarıdır. Bu serilerin son elemanları izotoplardır. öncülük etmek 206Pb ve 207Pb.
Doğal koşullar altında, izotoplar esas olarak dağıtılır 234 kişi: 235 kişi : 238 kişi= 0,0054: 0,711: 99,283. Doğal uranyumun radyoaktivitesinin yarısı izotoptan kaynaklanır. 234 kişi. İzotop 234 kişiçürüme ile oluşan 238 kişi. Son ikisi için, diğer izotop çiftlerinin aksine ve uranyumun yüksek göç kabiliyetine bakılmaksızın, oranın coğrafi sabitliği karakteristiktir. Bu oranın değeri uranyumun yaşına bağlıdır. Çok sayıda doğal ölçüm, önemsiz dalgalanmalarını gösterdi. Yani rulolarda standarda göre bu oranın değeri 0,9959 -1,0042, tuzlarda - 0,996 - 1,005 arasında değişmektedir. Uranyum içeren minerallerde (nasturan, siyah uranyum, sirtolit, nadir toprak cevherleri) bu oranın değeri 137,30 ile 138,51 arasında değişir; ayrıca, U IV ve U VI formları arasındaki fark belirlenmemiştir; sphene'de - 138.4. Bazı göktaşlarında izotop eksikliği tespit edildi 235 kişi. Karasal koşullar altındaki en düşük konsantrasyonu, 1972'de Fransız araştırmacı Buzhigues tarafından Afrika'nın Oklo kasabasında (Gabon'da bir yatak) bulundu. Böylece normal uranyum %0,7025 uranyum 235 U içerirken Oklo'da %0,557'ye düşer. Bu, Los Angeles'taki California Üniversitesi'nden George W. Wetherill ve Chicago Üniversitesi'nden Mark G. Inghram ve University of Kimyager Paul K. Kuroda tarafından tahmin edilen, izotop yanmasına yol açan doğal bir nükleer reaktör hipotezini destekledi. Süreci 1956'da açıklayan Arkansas. Ek olarak, aynı bölgelerde doğal nükleer reaktörler bulundu: Okelobondo, Bangombe ve diğerleri Şu anda yaklaşık 17 doğal nükleer reaktör bilinmektedir.
Fiş
Uranyum üretiminin ilk aşaması konsantrasyondur. Kaya ezilir ve suyla karıştırılır. Ağır asılı madde bileşenleri daha hızlı yerleşir. Kaya birincil uranyum mineralleri içeriyorsa, hızla çökelirler: bunlar ağır minerallerdir. İkincil uranyum mineralleri daha hafiftir, bu durumda ağır atık kaya daha erken çöker. (Ancak, her zaman gerçekten boş olmaktan çok uzaktır; uranyum da dahil olmak üzere pek çok faydalı element içerebilir).
Bir sonraki aşama, konsantrelerin yıkanması, uranyumun çözeltiye aktarılmasıdır. Asit ve alkali liçi uygulayın. İlki daha ucuz, çünkü uranyum çıkarmak için sülfürik asit kullanılıyor. Ancak hammaddede, örneğin uranyumda olduğu gibi katran, uranyum dört değerlikli bir durumdaysa, bu yöntem uygulanamaz: dört değerlikli uranyum sülfürik asitte pratik olarak çözülmez. Bu durumda, ya alkalin liçine başvurmak ya da uranyumu altı değerlikli duruma önceden oksitlemek gerekir.
Asitle yıkamayı ve uranyum konsantresinin sülfürik asitle reaksiyona giren dolomit veya manyezit içerdiği durumlarda kullanmayın. Bu durumlarda, kostik soda (hidroksit sodyum).
Cevherlerden uranyum sızıntısı sorunu, oksijen tasfiyesi ile çözülür. 150 °C'ye ısıtılmış uranyum cevheri ile sülfid minerallerinin karışımına bir oksijen akışı beslenir. Bu durumda, uranyumu yıkayan kükürt minerallerinden sülfürik asit oluşur.
Bir sonraki aşamada, uranyum elde edilen çözeltiden seçici olarak izole edilmelidir. Modern yöntemler - ekstraksiyon ve iyon değişimi - bu sorunu çözmeye izin verir.
Çözelti sadece uranyum değil, diğer katyonları da içerir. Bazıları belirli koşullar altında uranyumla aynı şekilde davranır: aynı organik çözücülerle çıkarılır, aynı iyon değiştirici reçineler üzerinde biriktirilir ve aynı koşullar altında çökelir. Bu nedenle, uranyumun seçici izolasyonu için, her aşamada bir veya daha fazla istenmeyen arkadaştan kurtulmak için birçok redoks reaksiyonu kullanmak gerekir. Modern iyon değiştirici reçinelerde, uranyum çok seçici bir şekilde salınır.
Yöntemler iyon değişimi ve ekstraksiyon ayrıca iyidirler çünkü zayıf çözeltilerden uranyumun tamamen çıkarılmasına izin verirler (uranyum içeriği litre başına bir gramın onda biri kadardır).
Bu işlemlerden sonra uranyum katı bir duruma - oksitlerden birine veya UF 4 tetraflorüre - aktarılır. Ancak bu uranyumun hala büyük bir termal nötron yakalama kesiti ile safsızlıklardan arındırılması gerekiyor - bor, kadmiyum hafniyum. Nihai üründeki içerikleri yüzde yüz binde birini ve milyonda birini geçmemelidir. Bu safsızlıkları gidermek için ticari olarak saf bir uranyum bileşiği nitrik asit içinde çözülür. Bu durumda, tributil fosfat ve diğer bazı maddelerle ekstraksiyon üzerine ek olarak istenen koşullara saflaştırılan uranil nitrat UO2 (NO 3) 2 oluşur. Daha sonra bu madde kristalleşir (veya çökeltilmiş peroksit UO 4 ·2H 2 O) ve dikkatlice tutuşmaya başlar. Bu işlemin bir sonucu olarak, hidrojen ile UO 2'ye indirgenen uranyum trioksit UO 3 oluşur.
430 ila 600 °C sıcaklıktaki uranyum dioksit UO2, tetraflorür UF4 elde etmek için kuru hidrojen florür ile işlenir. Metalik uranyum kullanılarak bu bileşikten indirgenir kalsiyum veya magnezyum.
Fiziki ozellikleri
Uranyum çok ağır, gümüşi beyaz, parlak bir metaldir. Saf haliyle çelikten biraz daha yumuşak, dövülebilir, esnek ve hafif paramanyetik özelliklere sahiptir. Uranyumun üç allotropik formu vardır: alfa (prizmatik, 667,7 °C'ye kadar kararlı), beta (dörtgen, 667,7 °C ila 774,8 °C arasında kararlı), gama (774, 8 °C ila 774,8 °C arasında mevcut olan vücut merkezli kübik bir yapıya sahip) erime noktası).
Bazı uranyum izotoplarının radyoaktif özellikleri (doğal izotoplar izole edilmiştir):
Kimyasal özellikler
Uranyum, +III ila +VI arasında oksidasyon durumları sergileyebilir. Uranyum (III) bileşikleri kararsız kırmızı çözeltiler oluşturur ve güçlü indirgeyici maddelerdir:
4UCl3 + 2H2O → 3UCl4 + UO2 + H2
Uranyum (IV) bileşikleri en kararlı olanlardır ve yeşil sulu çözeltiler oluştururlar.
Uranyum(V) bileşikleri kararsızdır ve sulu çözeltide kolayca orantısızdır:
2UO 2 Cl → UO 2 Cl 2 + UO 2
Kimyasal olarak uranyum çok aktif bir metaldir. Havada hızla oksitlenir, yanardöner bir oksit film ile kaplanır. İnce uranyum tozu havada kendiliğinden tutuşur; 150-175 °C sıcaklıkta tutuşarak U308 oluşturur. 1000 °C'de uranyum nitrojenle birleşerek sarı uranyum nitrür oluşturur. Su, uranyum tozunun ince öğütülmesinin yanı sıra, düşük sıcaklıklarda yavaş ve yüksek sıcaklıklarda hızlı bir şekilde metali aşındırabilir. Uranyum, hidroklorik, nitrik ve diğer asitlerde çözünerek dört değerlikli tuzlar oluşturur, ancak alkalilerle etkileşime girmez. Uranüs yer değiştirir hidrojen inorganik asitlerden ve metallerin tuz çözeltilerinden, örneğin Merkür, gümüş rengi, bakır, teneke, platinvealtın. Güçlü sallama ile uranyumun metal parçacıkları parlamaya başlar. Uranyumun dört oksidasyon durumu vardır - III-VI. Altı değerlikli bileşikler arasında uranyum trioksit (uranil oksit) UO3 ve uranyum klorür UO2Cl2 bulunur. Uranyum tetraklorür UCl4 ve uranyum dioksit UO2, dört değerlikli uranyum örnekleridir. Dört değerlikli uranyum içeren maddeler genellikle kararsızdır ve havaya uzun süre maruz kaldıklarında altı değerlikli uranyuma dönüşürler. Uranil klorür gibi uranil tuzları, parlak ışık veya organiklerin varlığında ayrışır.
Uygulama
Nükleer yakıt
En büyük uygulamaya sahip izotop kendi kendini idame ettiren bir nükleer zincirleme reaksiyonun mümkün olduğu uranyum 235 U. Bu nedenle, bu izotop nükleer reaktörlerde ve nükleer silahlarda yakıt olarak kullanılır. U 235 izotopunun doğal uranyumdan ayrılması karmaşık bir teknolojik problemdir (bkz. izotop ayrımı).
İzotop U 238, yüksek enerjili nötronlarla bombardımanın etkisi altında bölünebilir, bu özellik termonükleer silahların gücünü artırmak için kullanılır (termonükleer reaksiyonla üretilen nötronlar kullanılır).
Nötron yakalamanın ardından β bozunmasının bir sonucu olarak, 238 U daha sonra nükleer yakıt olarak kullanılan 239 Pu'ya dönüştürülebilir.
Toryumdan reaktörlerde yapay olarak üretilen uranyum-233 (toryum-232 bir nötronu yakalar ve toryum-233'e dönüşür, bu da protaktinyum-233'e ve ardından uranyum-233'e dönüşür), gelecekte nükleer enerji için yaygın bir nükleer yakıt haline gelebilir. fabrikalar (şimdiden bu çekirdeği yakıt olarak kullanan reaktörler var, örneğin Hindistan'da KAMINI) ve atom bombası üretimi (kritik kütle yaklaşık 16 kg).
Uranyum-233 ayrıca gaz fazlı nükleer roket motorları için en umut verici yakıttır.
Jeoloji
Uranyumun kullanımının ana dalı, jeolojik süreçlerin sırasını netleştirmek için minerallerin ve kayaçların yaşının belirlenmesidir. Bu, Jeokronoloji ve Teorik Jeokronoloji tarafından yapılır. Karışım ve madde kaynakları probleminin çözümü de esastır.
Problemin çözümü, denklemlerle açıklanan radyoaktif bozunma denklemlerine dayanmaktadır.
nerede 238 bin, 235 bin— uranyum izotoplarının modern konsantrasyonları; ; — bozunma sabitleri sırasıyla uranyum atomları 238 kişi ve 235 kişi.
Kombinasyonları çok önemlidir:
.
Kayaçların farklı konsantrasyonlarda uranyum içermesi nedeniyle, farklı radyoaktiviteleri vardır. Bu özellik jeofizik yöntemlerle kayaç seçiminde kullanılır. Bu yöntem en yaygın olarak petrol jeolojisinde jeofizik kuyu araştırmaları için kullanılır, bu kompleks özellikle γ-log veya nötron gama günlüğü, gama-gama günlüğü vb. İçerir. Onların yardımıyla rezervuarlar ve mühürler tanımlanır.
Diğer uygulamalar
Küçük bir uranyum ilavesi, cama (uranyum camı) güzel bir sarı-yeşil floresan verir.
Boyamada sarı pigment olarak sodyum uranat Na 2 U 2 O 7 kullanılmıştır.
Uranyum bileşikleri, porselen boyamak için boya olarak ve seramik sırlar ve emayeler için kullanıldı (renklerle renklendirildi: oksidasyon derecesine bağlı olarak sarı, kahverengi, yeşil ve siyah).
Bazı uranyum bileşikleri ışığa duyarlıdır.
20. yüzyılın başında uranil nitrat Negatifleri geliştirmek ve pozitifleri (fotoğraf baskıları) kahverengi lekelemek (renk tonu) için yaygın olarak kullanıldı.
Niyobyum karbür ve zirkonyum karbür içeren bir alaşımdaki uranyum-235 karbür, nükleer jet motorları için yakıt olarak kullanılır (çalışma sıvısı hidrojen + heksandır).
Güçlü manyetostriktif malzemeler olarak demir ve seyreltilmiş uranyum (uranyum-238) alaşımları kullanılır.
seyreltilmiş uranyum
seyreltilmiş uranyum
Doğal uranyumdan 235U ve 234U çıkarıldıktan sonra geriye kalan malzeme (uranyum-238) 235. izotopta tükendiği için "tükenmiş uranyum" olarak adlandırılır. Bazı raporlara göre, Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık 560.000 ton seyreltilmiş uranyum hekzaflorür (UF 6) depolanıyor.
Tükenmiş uranyum, esas olarak ondan 234 U'nun çıkarılması nedeniyle doğal uranyumun yarısı kadar radyoaktiftir.Uranyumun ana kullanımının enerji üretimi olması nedeniyle, seyreltilmiş uranyum, ekonomik değeri düşük, az kullanımlı bir üründür.
Temel olarak, kullanımı yüksek uranyum yoğunluğu ve nispeten düşük maliyeti ile ilişkilidir. Seyreltilmiş uranyum, radyasyon kalkanı (ironik bir şekilde) için ve uçak kontrol yüzeyleri gibi havacılık uygulamalarında balast olarak kullanılır. Her Boeing 747 uçağı, bu amaçla 1.500 kg seyreltilmiş uranyum içerir. Bu malzeme ayrıca yüksek hızlı jiroskop rotorlarında, büyük volanlarda, uzay iniş araçlarında ve yarış yatlarında balast olarak, petrol kuyuları açarken kullanılır.
Zırh delici mermi çekirdekleri
Seyreltilmiş uranyumdan yaklaşık 20 mm çapında 30 mm kalibreli bir merminin (A-10 uçağının GAU-8 topları) ucu (astarı).
Seyreltilmiş uranyumun en ünlü kullanımı, zırh delici mermiler için çekirdek olarak kullanılmasıdır. %2 Mo veya %0,75 Ti ile alaşım haline getirildiğinde ve ısıl işlem gördüğünde (metalin su veya yağda 850 °C'ye kadar hızlı söndürülmesi, ayrıca 450 °C'de 5 saat daha tutulması), metalik uranyum çelikten daha sert ve güçlü hale gelir (gerilme mukavemeti) saf uranyum için 450 MPa olmasına rağmen 1600 MPa'dan fazladır). Yüksek yoğunluğuyla birleştiğinde bu, sertleştirilmiş uranyum külçesini son derece etkili bir zırh delme aracı yapar ve etkinlik açısından daha pahalı olan tungstene benzer. Ağır uranyum ucu ayrıca mermideki kütle dağılımını değiştirerek aerodinamik stabilitesini geliştirir.
Stabilla tipindeki benzer alaşımlar, tank ve tanksavar toplarının ok şeklindeki tüylü kabuklarında kullanılır.
Zırhın imha sürecine, uranyum külçesinin toz haline getirilmesi ve zırhın diğer tarafında havada tutuşturulması eşlik eder (bkz. Piroforisite). Çöl Fırtınası Operasyonu sırasında savaş alanında yaklaşık 300 ton tükenmiş uranyum kaldı (çoğunlukla bunlar, A-10 saldırı uçağının 30 mm GAU-8 topunun mermi kalıntılarıdır, her mermi 272 g uranyum alaşımı içerir) ).
Bu tür mermiler, NATO birlikleri tarafından Yugoslavya'daki çatışmalarda kullanıldı. Uygulamalarının ardından, ülke topraklarının ekolojik radyasyon kirliliği sorunu tartışıldı.
İlk kez, uranyum Üçüncü Reich'te mermiler için bir çekirdek olarak kullanıldı.
Seyreltilmiş uranyum, M-1 Abrams tankı gibi modern tank zırhında kullanılır.
fizyolojik eylem
Mikro miktarlarda (%10 -5 -10 -8) bitki, hayvan ve insan dokularında bulunur. Bazı mantarlar ve algler tarafından büyük ölçüde birikir. Uranyum bileşikleri gastrointestinal sistemde (yaklaşık %1), akciğerlerde - %50 oranında emilir. Vücuttaki ana depolar: dalak, böbrekler, iskelet, karaciğer, akciğerler ve bronko-pulmoner lenf düğümleri. İnsan ve hayvanların organ ve dokularındaki içeriği 10 −7 g'ı geçmez.
Uranyum ve bileşikleri zehirli. Uranyum ve bileşiklerinin aerosolleri özellikle tehlikelidir. Suda çözünen uranyum bileşiklerinin aerosolleri için havadaki MPC 0,015 mg/m³, uranyumun çözünmeyen formları için MPC 0,075 mg/m³'tür. Vücuda girdiğinde, uranyum genel bir hücresel zehir olarak tüm organlara etki eder. Uranyumun moleküler etki mekanizması, enzimlerin aktivitesini inhibe etme kabiliyeti ile ilişkilidir. Her şeyden önce böbrekler etkilenir (idrarda protein ve şeker görülür, oligüri). Kronik zehirlenme ile hematopoietik ve sinir sistemi bozuklukları mümkündür.
2005–2006 için U içeriğine göre ton olarak ülkelere göre üretim
2006 yılında şirketler tarafından üretim:
Cameco - 8,1 bin ton
Rio Tinto - 7 bin ton
AREVA - 5 bin ton
Kazatomprom - 3,8 bin ton
JSC TVEL — 3,5 bin ton
BHP Billiton - 3 bin ton
Navoi MMC - 2,1 bin ton ( Özbekistan, Navoi)
Uranyum Bir - 1 bin ton
Heathgate - 0,8 bin ton
Denison Madenleri - 0,5 bin ton
Rusya'da üretim
SSCB'de ana uranyum cevheri bölgeleri Ukrayna (Zheltorechenskoye, Pervomayskoye yatakları vb.), Kazakistan (Kuzey - Balkashinskoye cevher sahası vb.; Güney - Kyzylsay cevher sahası vb.); Vostochny idi; hepsi esas olarak volkanojenik-hidrotermal tipe); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoye, vb.); Orta Asya, başta Özbekistan olmak üzere Uchkuduk şehrinde bir merkez ile siyah şeyllerde mineralizasyon ile. Birçok küçük cevher oluşumu ve tezahürü vardır. Rusya'da Transbaikalia, ana uranyum cevheri bölgesi olarak kaldı. Rus uranyumunun yaklaşık %93'ü Çita bölgesindeki (Krasnokamensk şehri yakınında) yataklarda çıkarılmaktadır. Madencilik, JSC Atomredmetzoloto'nun (Uranium Holding) bir parçası olan Priargunsky Endüstriyel Madencilik ve Kimya Derneği (PIMCU) tarafından maden yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
Kalan %7, ZAO Dalur (Kurgan Bölgesi) ve OAO Khiagda'dan (Buryatia) yerinde liç yoluyla elde edilir.
Ortaya çıkan cevherler ve uranyum konsantresi, Chepetsk Mekanik Fabrikasında işlenir.
Kazakistan'da madencilik
Dünyadaki uranyum rezervlerinin yaklaşık beşte biri Kazakistan'da yoğunlaşmıştır (%21 ve dünyada 2. sırada). Toplam uranyum kaynakları yaklaşık 1,5 milyon tondur ve bunun yaklaşık 1,1 milyon tonu yerinde liç ile çıkarılabilir.
2009 yılında Kazakistan, uranyum madenciliği açısından dünyada birinci oldu.
Ukrayna'da üretim
Ana işletme, Zhovti Vody şehrinde bulunan Doğu Madencilik ve İşleme Tesisidir.
Fiyat
Uranyumun kilogramı ve hatta gramı için on binlerce dolar olduğu hakkındaki efsanelere rağmen, piyasadaki gerçek fiyatı çok yüksek değil - zenginleştirilmemiş uranyum oksit U308'in maliyeti kilogram başına 100 ABD dolarından daha az. Bunun nedeni, zenginleştirilmemiş uranyum üzerinde bir nükleer reaktör başlatmak için onlarca hatta yüzlerce ton yakıta ihtiyaç duyulmasıdır ve nükleer silahların üretimi için, uygun konsantrasyonlar elde etmek için büyük miktarda uranyum zenginleştirilmelidir. bomba.
Ve Satürn), her şeyden önce, Güneş etrafındaki olağandışı hareketiyle, yani diğer tüm gezegenlerin aksine, Uranüs "geriye dönük" döner. Bu ne demek? Ve eğer Dünyamız da dahil olmak üzere diğer gezegenler hareketli topaçlar gibiyse (burulma, gündüz ve gece değişimi nedeniyle), o zaman Uranüs yuvarlanan bir top gibidir ve sonuç olarak gündüz / gece değişimi de çünkü bu gezegenlerde mevsimler çok farklı.
Uranüs'ü kim keşfetti
Ama bu sıra dışı gezegen hakkındaki hikayemize keşif tarihiyle başlayalım. Uranüs gezegeni, 1781'de İngiliz astronom William Herschel tarafından keşfedildi. İlginç bir şekilde, olağandışı hareketini gözlemleyen astronom, ilk önce onu zannetti ve ancak birkaç yıllık gözlemlerden sonra gezegen statüsü aldı. Herschel ona "Georg'un Yıldızı" adını vermek istedi, ancak bilim topluluğu, gökyüzünün kişileştirilmesi olan eski tanrı Uranüs'ün onuruna Johann Bode - Uranüs tarafından önerilen adı tercih etti.
Antik mitolojideki tanrı Uranüs, tanrıların en eskisi, her şeyin ve herkesin (diğer tanrılar dahil) yaratıcısı ve aynı zamanda yüce tanrı Zeus'un (Jüpiter) büyükbabasıdır.
Uranüs gezegeninin özellikleri
Uranyum, Dünyamızdan 14,5 kat daha ağırdır. Yine de bu, dev gezegenler arasında en hafif gezegen, dolayısıyla yanındaki gezegen daha küçük olmasına rağmen kütlesi Uranüs'ünkinden daha büyük. Bu gezegenin göreceli hafifliği, önemli bir kısmı buz olan bileşiminden kaynaklanmaktadır ve Uranüs'teki buz en çeşitlidir: amonyak, su ve metan buzu vardır. Uranüs'ün yoğunluğu 1,27 g/cm3'tür.
Uranüs'ün Sıcaklığı
Uranüs'teki sıcaklık nedir? Güneş'e olan uzaklığı göz önüne alındığında, elbette çok soğuk ve buradaki mesele sadece uzaklığında değil, aynı zamanda Uranüs'ün iç ısısının diğer gezegenlerden kat kat daha az olması. Gezegenin ısı akışı son derece küçüktür, Dünya'nınkinden daha azdır. Sonuç olarak, güneş sistemindeki en düşük sıcaklıklardan biri, Güneş'ten daha da uzakta olan Neptün'ün sıcaklığından bile daha düşük olan -224 C olan Uranüs'te kaydedildi.
Uranüs'te yaşam var mı
Yukarıdaki paragrafta açıklanan sıcaklıkta, Uranüs'teki yaşamın kökeninin mümkün olmadığı açıktır.
Uranüs'ün atmosferi
Uranüs'te atmosfer nasıl? Bu gezegenin atmosferi, sıcaklık ve yüzey tarafından belirlenen katmanlara ayrılmıştır. Atmosferin dış tabakası, gezegenin koşullu yüzeyinden 300 km uzaklıkta başlar ve atmosferik korona olarak adlandırılır, burası atmosferin en soğuk kısmıdır. Yüzeye daha yakın olan stratosfer ve troposferdir. İkincisi, gezegenin atmosferinin en alçak ve en yoğun kısmıdır. Uranüs'ün troposferi karmaşık bir yapıya sahiptir: kaotik bir şekilde birbiriyle karıştırılmış su bulutları, amonyak bulutları, metan bulutlarından oluşur.
Uranüs atmosferinin bileşimi, yüksek helyum ve moleküler içeriği nedeniyle diğer gezegenlerin atmosferlerinden farklıdır. Ayrıca, Uranüs'ün atmosferinin büyük bir kısmı, atmosferdeki tüm moleküllerin %2,3'ünü oluşturan kimyasal bir bileşik olan metana aittir.
Uranüs gezegeninin fotoğrafları
Uranüs'ün yüzeyi
Uranüs'ün yüzeyi üç katmandan oluşur: kayalık bir çekirdek, buzlu bir manto ve gaz halindeki hidrojen ve helyumdan oluşan bir dış kabuk. Uranüs'ün yüzeyinin bir parçası olan bir başka önemli unsuru da belirtmekte fayda var - bu, gezegenin imzası olarak adlandırılan mavi rengi oluşturan metan buzu.
Ayrıca spektroskopi kullanan bilim adamları, üst atmosferde karbon monoksit ve karbondioksit tespit ettiler.
Evet ve Uranüs'ün de meslektaşı kadar büyük ve güzel olmasa da halkaları var (ancak diğer dev gezegenler gibi). Aksine, Uranüs'ün halkaları, çapları bir mikrometreden bir metrenin kesirlerine kadar değişen çok sayıda çok koyu ve küçük parçacıklardan oluştuğu için sönük ve neredeyse görünmezdir. İlginç bir şekilde, Uranüs'ün halkaları, Satürn hariç diğer gezegenlerin halkalarından daha önce keşfedildi, hatta gezegenin kaşifi W. Herschel, Uranüs'ün halkalarını gördüğünü iddia etti, ancak daha sonra ona inanmadılar. o zamanın teleskopları, diğer gökbilimcilerin Herschel'in gördüklerini doğrulayabilmesi için yeterli güce sahip değildi. Sadece iki yüzyıl sonra, 1977'de Amerikalı astronomlar Jameson Eliot, Douglas Mincom ve Edward Dunham, Kuiper gözlemevini kullanarak Uranüs'ün halkalarını kendi gözleriyle gözlemlemeyi başardılar. Dahası, bilim adamları basitçe gezegenin atmosferini gözlemleyecekleri ve onu beklemeden içindeki halkaların varlığını keşfettikleri için bu tesadüfen oldu.
Şu anda, en parlakı epsilon halkası olan Uranüs'ün 13 halkası biliniyor. Bu gezegenin halkaları nispeten genç; onlar doğumundan sonra oluşmuşlar. Uranüs'ün halkalarının gezegenin bazı yok edilmiş uydularının kalıntılarından oluştuğuna dair bir hipotez var.
Uranüs'ün uyduları
Aylardan bahsetmişken, Uranüs'ün kaç uydusu olduğunu düşünüyorsunuz? Ve 27 tanesine sahip (en azından şu anda biliniyor). En büyüğü: Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon ve Titania. Uranüs'ün tüm uyduları, tamamen buzdan oluşan Miranda dışında, kaya ve buz karışımıdır.
Uranüs'ün uyduları, gezegenin kendisine kıyasla böyle görünüyor.
Pek çok uydunun atmosferi yoktur ve bazıları iç uydular olarak da adlandırılan gezegenin halkaları içinde hareket eder ve hepsinin Uranüs'ün halka sistemi ile güçlü bir bağlantısı vardır. Bilim adamları, birçok uydunun Uranüs tarafından ele geçirildiğine inanıyor.
Uranüs'ün Dönüşü
Uranüs'ün Güneş etrafında dönmesi bu gezegenin belki de en ilginç özelliğidir. Uranüs, yukarıda yazdığımız gibi, diğer tüm gezegenlerden farklı bir şekilde, yani “gerileme” yaparak tıpkı bir topun dünya üzerinde yuvarlanması gibi döner. Bunun bir sonucu olarak, Uranüs'te (her zamanki anlamıyla) gece ve gündüz değişimi yalnızca gezegenin ekvatorunun yakınında meydana gelir, ayrıca orada, yaklaşık olarak Dünya'daki kutup enlemlerinde olduğu gibi, ufkun çok altında yer alır. Gezegenin kutuplarına gelince, burada her 42 Dünya yılında bir “kutup günü” ve “kutup gecesi” birbirinin yerine geçer.
Uranüs'teki yıla gelince, oradaki bir yıl bizim 84 Dünya yılımıza eşittir, bu süre zarfında gezegen Güneş etrafındaki yörüngesinde bir daire çizer.
Uranüs'e uçuş ne kadar sürer?
Dünyadan Uranüs'e uçmak ne kadar sürer? Modern teknolojilerle en yakın komşularımız olan Venüs, Mars'a uçuş birkaç yıl alıyorsa, o zaman Uranüs gibi uzak gezegenlere uçuş on yıllar alabilir. Şimdiye kadar sadece bir uzay aracı böyle bir yolculuk yaptı: 1977'de NASA tarafından fırlatılan Voyager 2, 1986'da Uranüs'e uçtu, gördüğünüz gibi, tek yönlü yolculuk neredeyse on yıl sürdü.
Ayrıca Cassini aparatını Satürn'ün çalışmasıyla uğraşan Uranüs'e göndermesi gerekiyordu, ancak daha sonra Cassini'yi son zamanlarda öldüğü Satürn'ün yakınında, geçen Eylül 2017'de bırakmaya karar verildi.
- Keşfedilmesinden üç yıl sonra, Uranüs gezegeni hicivli bir kitapçığa sahne oldu. Bilim kurgu yazarları, bilim kurgu eserlerinde bu gezegenden sıklıkla bahseder.
- Uranüs gece gökyüzünde ve çıplak gözle görülebilir, sadece nereye bakacağınızı bilmeniz gerekir ve gökyüzü tamamen karanlık olmalıdır (bu, ne yazık ki modern şehirlerde mümkün değildir).
- Uranüs gezegeninde su vardır. Bu sadece Uranüs'teki su buz gibi donmuş.
- Uranüs gezegeni, güneş sistemindeki "en soğuk gezegen" unvanını güvenle alabilir.
Uranüs gezegeni, video
Ve son olarak, Uranüs gezegeni hakkında ilginç bir video.
Bu makale İngilizce olarak mevcuttur - .
URANUS (kendisinden kısa bir süre önce keşfedilen Uranüs gezegeninin onuruna verilen isim; lat. uranium * a. uranium; n. Uran; f. uranium; ve. uranio), U, periyodik sistemin III. grubunun radyoaktif bir kimyasal elementidir. Mendeleev'in atom numarası 92, atom kütlesi 238.0289, aktinitleri ifade eder. Doğal uranyum üç izotop karışımından oluşur: 238 U (%99,282, T 1/2 4,468,10 9 yıl), 235 U (%0,712, T 1/2 0,704,10 9 yıl), 234 U (%0,006), T 1/2 0.244.10 6 yıl). Kütle numaraları 227'den 240'a kadar olan 11 yapay radyoaktif uranyum izotopu da bilinmektedir.
Uranyum, 1789 yılında Alman kimyacı M. G. Klaproth tarafından UO 2 formunda keşfedildi. Metalik uranyum, 1841'de Fransız kimyager E. Peligot tarafından elde edildi. Uzun bir süre uranyum çok sınırlı bir kullanıma sahipti ve ancak 1896'da radyoaktivitenin keşfiyle birlikte çalışılmaya ve kullanılmaya başlandı.
uranyumun özellikleri
Serbest durumda uranyum açık gri bir metaldir; 667,7°C'nin altında, 667,7-774°C sıcaklık aralığında eşkenar dörtgen (a=0,28538 nm, b=0,58662 nm, c=0,49557 nm) kristal kafes (a-modifikasyonu) ile karakterize edilir - dörtgen (a = 1,0759) nm, c = 0,5656 nm; R-modifikasyonu), daha yüksek bir sıcaklıkta - vücut merkezli kübik kafes (a = 0,3538 nm, g-modifikasyonu). Yoğunluk 18700 kg / m3, erime t 1135 ° C, kaynama t yaklaşık 3818 ° C, molar ısı kapasitesi 27.66 J / (mol.K), elektrik direnci 29.0.10 -4 (Ohm.m), termal iletkenlik 22, 5 W/(m.K), doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı 10.7.10 -6 K -1 . Uranyumun süper iletken duruma geçiş sıcaklığı 0,68 K'dir; zayıf paramanyetik, özgül manyetik alınganlık 1.72.10 -6 . 235 U ve 233 U çekirdekleri kendiliğinden, ayrıca yavaş ve hızlı nötronların yakalanması sırasında, 238 U sadece hızlı (1 MeV'den fazla) nötronların yakalanması sırasında bölünür. Yavaş nötronlar yakalandığında 238 U, 239 Pu'ya dönüşür. Uranyumun sulu çözeltilerdeki kritik kütlesi (%93,5 235U), açık bir top için yaklaşık 50 kg olmak üzere 1 kg'dan azdır; 233 U için kritik kütle, 235 U kritik kütlesinin yaklaşık 1/3'üdür.
Doğada eğitim ve içerik
Uranyumun ana tüketicisi nükleer enerji mühendisliğidir (nükleer reaktörler, nükleer santraller). Ayrıca uranyum nükleer silah yapımında da kullanılıyor. Uranyum kullanımının diğer tüm alanları, keskin bir şekilde ikincil öneme sahiptir.
Son birkaç yılda, nükleer enerji konusu giderek daha alakalı hale geldi. Atom enerjisi üretimi için uranyum gibi bir malzemenin kullanılması alışılmış bir durumdur. Aktinit ailesine ait kimyasal bir elementtir.
Bu elementin kimyasal aktivitesi, serbest formda bulunmadığı gerçeğini belirler. Üretimi için uranyum cevheri adı verilen mineral oluşumları kullanılır. Bu kimyasal elementin çıkarılmasını ekonomik olarak rasyonel ve karlı olarak görmemizi sağlayan miktarda yakıtı konsantre ediyorlar. Şu anda, gezegenimizin bağırsaklarında, bu metalin içeriği, dünyadaki altın rezervlerini aşıyor. 1000 kez(santimetre. ). Genel olarak, bu kimyasal elementin toprak, su ve kayadaki birikintilerinin 1000'den fazla olduğu tahmin edilmektedir. 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 malzemedir. 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, ekzojen ve metamorfojenik cevherler. İlk durumda, yüksek sıcaklıkların, nemin ve pegmatit erimelerinin etkisi altında oluşan mineral oluşumlardır. Eksojen uranyum mineral oluşumları yüzey koşullarında meydana gelir. Doğrudan dünyanın yüzeyinde oluşabilirler. Bu, yeraltı suyunun sirkülasyonu ve yağış birikiminden kaynaklanmaktadır. Metamorfojenik mineral oluşumları, başlangıçta aralıklı uranyumun yeniden dağılımının bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Uranyum içeriğinin düzeyine göre bu doğal oluşumlar şunlar olabilir:
- aşırı zengin (%0,3'ün üzerinde);
- zengin (%0,1 ila %0,3);
- sıradan (%0,05 ila %0,1);
- zayıf (%0,03 ila %0,05);
- bilanço dışı (%0,01'den %0,03'e).
Uranyumun modern uygulamaları
Günümüzde uranyum en çok roket motorları ve nükleer reaktörler için yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu malzemenin özellikleri göz önüne alındığında, bir nükleer silahın gücünü artırması da amaçlanmaktadır. Bu kimyasal element, resimdeki uygulamasını da bulmuştur. Sarı, yeşil, kahverengi ve siyah pigmentler olarak aktif olarak kullanılmaktadır. 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. Cevher yatakları, dünyanın yüzeyine mümkün olduğunca yakın konsantre edilirse, çıkarılmaları için açık teknoloji kullanmak gelenekseldir. Büyük çukurlar kazan ve ortaya çıkan mineralleri damperli kamyonlara yükleyen buldozerlerin ve ekskavatörlerin kullanımını içerir. Sonra işleme kompleksine gider.
Bu mineral oluşumunun derin oluşumuyla, 2 kilometre derinliğe kadar bir maden oluşturulmasını sağlayan yeraltı madenciliği teknolojisinin kullanılması gelenekseldir. Üçüncü teknoloji, öncekilerden önemli ölçüde farklıdır. Uranyum yataklarının geliştirilmesi için yerinde liç, sülfürik asidin yataklara pompalandığı kuyuların açılmasını içerir. Daha sonra, elde edilen çözeltiyi dünya yüzeyine pompalamak 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 asit ile döngüsel olarak işlenmesidir. Bu teknoloji sayesinde bu metalin konsantrasyonu maksimum olur.
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 önde gelen ülke arasında yer aldı.
Bu doğal mineral oluşumlarının en büyük birikintileri şunlardır:
Dünyanın en büyük uranyum madenciliği yatakları - önde gelen ülkeler
Avustralya, uranyum madenciliğinde dünya lideri olarak kabul edilir. Tüm dünya rezervlerinin %30'dan fazlası bu eyalette yoğunlaşmıştır. Avustralya'daki en büyük yataklar Olympic Dam, Beaverley, Ranger ve Honeymoon'dur.
Avustralya'nın ana rakibi, dünya yakıt rezervlerinin yaklaşık %12'sine sahip olan Kazakistan'dır. Kanada ve Güney Afrika, dünya uranyum rezervlerinin %11'ini, Namibya - %8'ini, Brezilya - %7'sini içermektedir. İlk yediyi %5 ile Rusya kapatıyor. Afiş ayrıca Namibya, Ukrayna ve Çin gibi ülkeleri de içerir.
Dünyanın en büyük uranyum yatakları şunlardır:
| Tarla | Bir ülke | İşleme başla |
| Olimpiyat Barajı | Avustralya | 1988 |
| Rossing | Namibya | 1976 |
| MacArthur Nehri | Kanada | 1999 |
| İnkailer | Kazakistan | 2007 |
| hakimiyet | Güney Afrika | 2007 |
| Korucu | Avustralya | 1980 |
| Harasan | Kazakistan | 2008 |
Rusya'daki uranyum cevheri rezervleri ve üretim hacimleri
Ülkemizde keşfedilen uranyum rezervlerinin 400.000 tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. Aynı zamanda, tahmin edilen kaynakların göstergesi 830 bin tonun üzerindedir. 2017 yılı itibarıyla Rusya'da faaliyet gösteren 16 uranyum yatağı bulunmaktadır. Ayrıca, 15 tanesi Transbaikalia'da yoğunlaşmıştır. Streltsovskoye cevher sahası, uranyum cevherinin ana yatağı olarak kabul edilir. Yerli yatakların çoğunda madencilik maden yöntemiyle yapılmaktadır.
- Uranüs 18. yüzyılda keşfedildi. 1789'da 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 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 türe ayrılır - gama, beta, alfa radyasyonu (bkz.).
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
İnsanlar her zaman yüksek verimli enerji kaynakları bulmaya ve ideal olarak sözde yaratmaya çalıştılar.Ne yazık ki, varlığının imkansızlığı teorik olarak kanıtlandı ve 19. yüzyılda haklı çıkarıldı, ancak bilim adamları hala gerçekleştirme umudunu asla kaybetmedi. çok uzun bir süre büyük miktarlarda "temiz" enerji sağlayabilecek bir tür cihazın hayali.
Kısmen bu, uranyum gibi bir maddenin keşfiyle hayata geçirildi. Bu ada sahip bir kimyasal 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" geliştiriyor - bunların hareketli parçaları yok ve sağlık için güvenli.
Ancak bu yazımızda uranyum adı verilen kimyasal bir elementin keşfinin tarihini ve çekirdeğinin fizyon reaksiyonunu detaylı bir şekilde inceleyeceğiz.
Tanım
Uranyum, periyodik tabloda atom numarası 92 olan kimyasal bir elementtir. Atom kütlesi 238.029'dur. U sembolü ile gösterilir. Normal şartlar altında yoğun, ağır gümüş renkli bir metaldir. Radyoaktivitesi hakkında konuşursak, uranyumun kendisi zayıf radyoaktiviteye sahip bir elementtir. Ayrıca tamamen kararlı izotoplar içermez. Ve uranyum-338, mevcut izotopların en kararlısı olarak kabul edilir.
Bu elementin ne olduğunu anladık ve şimdi keşif tarihini ele alacağız.
Tarih
Doğal uranyum oksit gibi bir madde, eski zamanlardan beri insanlar tarafından biliniyor ve eski zanaatkarlar, kapların ve diğer ürünlerin su geçirmezliği için çeşitli seramiklerin yanı sıra dekorasyonlarını kaplamak için kullanılan sır yapmak için kullandılar.
Bu kimyasal elementin keşfi tarihinde önemli bir tarih 1789'du. 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, elde edilen uranyum saf bir metal olarak kabul edildi, ancak 1840'ta Fransız kimyager Eugene-Melchior Peligot, uygun dış işaretlere rağmen Klaproth tarafından elde edilen malzemenin bir metal olmadığını kanıtlayabildi. ama uranyum oksit. Biraz sonra aynı Peligo, çok ağır bir gri metal olan gerçek uranyum aldı. O zaman uranyum gibi bir maddenin atom ağırlığı ilk kez belirlendi. 1874'teki kimyasal element, Dmitri Mendeleev tarafından ünlü periyodik element tablosuna yerleştirildi ve Mendeleyev, 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, 1896'da Becquerel'in uranyumun araştırmacının adını taşıyan ışınlar - Becquerel ışınları yaydığını keşfettiğinde başladı. Daha sonra bu alandaki en ünlü bilim adamlarından biri olan Marie Curie, bu olguya radyoaktivite adını verdi.
Uranyum çalışmasında bir sonraki önemli tarih 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, hem barışçıl hem de askeri amaçlar için yaygın uranyum madenciliği ve zenginleştirmesinin başlaması sayesinde muhtemelen en önemli keşif, uranyum çekirdeklerinin fisyon sürecidir. 1938'de oldu, keşif Alman fizikçiler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından yapıldı. Daha sonra, bu teori birkaç Alman fizikçinin çalışmalarında bilimsel olarak onaylandı.
Buldukları mekanizmanın özü şuydu: Uranyum-235 izotopunun çekirdeği bir nötronla ışınlanırsa, o zaman serbest bir nötron yakalayarak bölünmeye başlar. Ve artık hepimizin bildiği gibi, bu sürece muazzam miktarda enerjinin salınması eşlik ediyor. Bu, esas olarak radyasyonun kinetik enerjisinden ve çekirdeğin parçalarından kaynaklanır. Artık uranyum fisyonunun nasıl gerçekleştiğini biliyoruz.
Bu mekanizmanın keşfi ve sonuçları, uranyumun hem barışçıl hem de askeri amaçlarla kullanılmasının başlangıç noktasıdır.
Askeri amaçlar için kullanımından bahsedersek, o zaman ilk kez uranyum çekirdeğinin sürekli fisyon reaksiyonu gibi bir süreç için koşullar yaratmanın mümkün olduğu teorisi (bir nükleer bombayı patlatmak için büyük enerji gerektiğinden) Sovyet fizikçiler Zeldovich ve Khariton tarafından kanıtlandı. Ancak böyle bir reaksiyon yaratmak için uranyumun zenginleştirilmesi gerekir, çünkü normal durumunda gerekli özelliklere sahip değildir.
Bu elementin tarihini tanıdık, 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 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, bir nükleer bombanın patlamasını gerçekleştirmek için gerekli olan 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 görevdir ve her eyalet zenginleştirme tesisleri inşa etmeyi göze alamaz. Örneğin, uranyum 235 izotop içeriğinin %3-5 olacağı yirmi ton uranyum yakıtı elde etmek için, 153 tondan fazla doğal, "ham" uranyum zenginleştirmek gerekecektir.
Uranyum-238 izotopu esas olarak nükleer silahların tasarımında güçlerini artırmak için kullanılır. Ayrıca, bir nötron yakaladığında ve bunu bir beta bozunma süreci takip ettiğinde, 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, işletilmeleri çok hızlı bir şekilde amorti eder ve klasik termik veya hidroelektrik santrallerle kıyaslanamayacak kadar daha fazla enerji üretirler.
Tepki aynı zamanda nükleer kitle imha silahlarının yaratılmasına da izin verdi. Muazzam gücü, göreceli kompaktlığı ve geniş arazileri insan yerleşimi için uygun hale getirme kabiliyeti ile ayırt edilir. Doğru, modern atom silahları uranyum değil, plütonyum kullanıyor.
seyreltilmiş uranyum
Tükenmiş gibi çok çeşitli uranyum da var. Çok düşük bir radyoaktivite seviyesine sahiptir, bu da insanlar için tehlikeli olmadığı anlamına gelir. Yine askeri alanda kullanılır, örneğin Amerikan Abrams tankının zırhına ek güç vermek için eklenir. Ek olarak, hemen hemen tüm yüksek teknoloji ordularında çeşitlilerini bulabilirsiniz.Yüksek kütlelerine ek olarak, çok ilginç bir özelliğe daha sahiptirler - merminin imha edilmesinden sonra, parçaları ve metal tozu kendiliğinden tutuşur. Ve bu arada, ilk kez İkinci Dünya Savaşı sırasında böyle bir mermi kullanıldı. Gördüğümüz gibi uranyum, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında kullanılan bir elementtir.
Çözüm
Bilim adamlarının tahminlerine göre, 2030 civarında tüm büyük uranyum yatakları tamamen tükenecek, ardından ulaşılması zor katmanlarının gelişimi başlayacak ve fiyat yükselecek. Bu arada, insanlar için kesinlikle zararsızdır - bazı madenciler nesillerdir üretimi üzerinde çalışmaktadır. Şimdi bu kimyasal elementin keşif tarihini ve çekirdeklerinin fisyon reaksiyonunun nasıl kullanıldığını anladık.
Bu arada, ilginç bir gerçek biliniyor - uranyum bileşikleri uzun süredir porselen ve cam için boya olarak kullanılıyor (1950'lere kadar sözde.