حقایقی جالب درباره اورانیوم که نمی‌دانستید

اورانیوم یک عنصر شیمیایی است که برای مصارف متعددی استفاده می شود، اما رایج ترین کاربرد آن تولید انرژی در نیروگاه های هسته ای است. این فلز سنگین نیز به دلیل قابلیت استفاده در سلاح های کشتار جمعی از شهرت منفی برخوردار است.

به گزارش روزیاتو، با در نظر گرفتن درگیری های اخیر در اوکراین و تهدید احتمالی روسیه برای استفاده از سلاح هسته ای، در این متن به حقایقی درباره اورانیوم می پردازیم که احتمالاً نمی دانستید.

من کشف می کنم

اورانیوم در سال 1789 توسط شیمیدان آلمانی مارتین هاینریش کلاپروت کشف شد. کلاپروت در حال مطالعه رزین معدنی بود که پس از مشاهده واکنش های شیمیایی غیر معمول، به این نتیجه رسید که این رزین نیست و در واقع عنصر جدیدی را کشف کرده است.

نامگذاری

کلاپروت نام این عنصر جدید را از سیاره تازه کشف شده اورانوس، اورانیوم گذاشت.

پیری

اورانوس از دوران باستان وجود داشته است. سوابق استفاده از آن به سال 79 پس از میلاد برمی گردد، زمانی که اکسید اورانیوم به عنوان رنگ آمیزی برای شیشه و در لعاب های سرامیکی استفاده می شد.

درخشیدن

هنگامی که از اورانیوم برای رنگ آمیزی شیشه استفاده می شود، در تاریکی زیر نور سیاه می درخشد.

رنگ اورانیوم

اورانیوم خالص به رنگ نقره ای است اما در مجاورت هوا به سرعت اکسید می شود.

اورانیوم خالص

در سال 1841، شیمیدان فرانسوی یوژن ملکیور پلیگوت موفق به جداسازی اورانیوم خالص شد. او این کار را با حرارت دادن تتراکلرید اورانیوم با پتاسیم انجام داد.

رادیواکتیویته

در سال 1896، آنتوان هانری بکرل، فیزیکدان فرانسوی، کشف کرد که اورانیوم رادیواکتیو است. او پس از قرار دادن نمونه ای از آن بر روی یک صفحه عکاسی که در معرض نور قرار نگرفته بود، متوجه این موضوع شد.

ماری کوری، دانشمند معروف لهستانی، پس از کشف بکرل، اصطلاح «رادیواکتیویته» را ابداع کرد. ماری کوری و همسرش، دانشمند فرانسوی پیر کوری، پیشگام مطالعه رادیواکتیویته بودند.

منشا اورانیوم

اعتقاد بر این است که اورانیوم حدود 6.6 میلیارد سال پیش در یک ابرنواختر شکل گرفته و به زمین رسیده است. واپاشی آهسته رادیواکتیو این عنصر منبع اصلی گرما در داخل سیاره است.

اورانیوم رایج تر از نقره است

اورانیوم چهل و هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین است و 40 برابر بیشتر از نقره یافت می شود.

میزان پوسیدگی

سرعت پوسیدگی بیشتر انواع اورانیوم نسبتاً آهسته است و به نوع اورانیوم بستگی دارد. به عنوان مثال، U-238 دارای نیمه عمر 4.5 میلیارد سال و U-234 دارای نیمه عمر 245500 سال است. استثنا اورانیوم 214 است که به صورت مصنوعی تولید می شود و نیمه عمر آن نیم میلی ثانیه است!

اورانیوم پرتوزاترین عنصر نیست

نرخ واپاشی پایین به این معنی است که اورانیوم به طور کلی بسیار رادیواکتیو نیست. پرتوزاترین عنصر در واقع پلونیوم است که نیمه عمر آن 138 روز است.

شکافت هسته ای

اورانیوم 235 به دلیل واکنشی به نام شکافت هسته ای پتانسیل انفجار بالایی دارد و این واکنش مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. در این واکنش، هسته اورانیوم 235 به دو قسمت تقسیم می شود و یک نوترون اضافی را جذب می کند و انرژی زیادی آزاد می کند. این فرآیند به اورانیوم 235 اجازه می دهد تا به عنوان ایزوتوپ شکافت پذیر در تولید انرژی هسته ای و همچنین در تولید سلاح های هسته ای استفاده شود.

یک بمب هسته ای

شکافت هسته ای اصل اساسی بمب های اتمی است. برای مثال بمبی که در هیروشیما منفجر شد کمتر از یک کیلوگرم اورانیوم داشت و قدرت انفجاری آن معادل حدود 15 کیلوتن TNT بود. تنها 1.38 درصد اورانیوم موجود در بمب شکافته شد. در مجموع بمب Little Boy حاوی 64 کیلوگرم اورانیوم بود.

غنی سازی اورانیوم برای شکافت

برای افزایش راندمان شکافت اورانیوم، باید آن را غنی کرد. نیروگاه های هسته ای از اورانیوم غنی شده برای تولید برق استفاده می کنند.

اورانیوم ضعیف شده

محصول باقی مانده اورانیوم ضعیف شده است که سپس در مواردی مانند گلوله یا زره تانک استفاده می شود. اورانیوم ضعیف شده تقریباً نیمی از اورانیوم طبیعی رادیواکتیو دارد.

اکسید اورانیوم جامد

کیک زرد نامی است که به اکسید اورانیوم جامد داده شده است. این شکل از اورانیوم یک پودر زرد رنگ است که اغلب قبل از غنی سازی تجاری می شود.

مال من

اورانیوم در 20 کشور استخراج می شود. اکثریت از قزاقستان، نامیبیا، کانادا، استرالیا، نیجر و روسیه هستند.

همه ما در معرض اورانیوم هستیم

همه ما به طور طبیعی در معرض مقادیر بسیار کمی اورانیوم هستیم. این قرار گرفتن در معرض از طریق غذا، آب، خاک و هوا رخ می دهد، اگرچه این سطح از قرار گرفتن در معرض خطر است.

چه کسی از انرژی هسته ای استفاده می کند؟

حدود 10 درصد از برق جهان در راکتورهای هسته ای تولید می شود. به عنوان مثال، ایالات متحده حدود 20 درصد برق خود را از منابع هسته ای تامین می کند، در حالی که کشورهایی مانند بلژیک، سوئد و اوکراین 30 درصد یا بیشتر از برق خود را از منابع هسته ای دریافت می کنند. از سوی دیگر فرانسه بیش از 70 درصد برق خود را از راکتورهای هسته ای تامین می کند.

سایر کاربردهای انرژی هسته ای

ما از دهه 1950 از ایزوتوپ های رادیویی تولید شده مصنوعی برای اهداف مختلف استفاده کرده ایم و تأثیر آنها بر زندگی ما چشمگیر بوده است.

دارو

رادیوایزوتوپ ها به طور گسترده برای تشخیص و تحقیقات استفاده می شوند. برای مثال، پرتودرمانی که برای درمان سرطان استفاده می‌شود، از رادیوایزوتوپ‌ها استفاده می‌کند. اشعه گاما همچنین برای استریل کردن طیف وسیعی از وسایل پزشکی استفاده می شود.

محصولات غذایی

رادیوایزوتوپ ها همچنین در نگهداری مواد غذایی از کشتن آفات تا کنترل رسیدن میوه ها و سبزیجات استفاده می شوند.

محصولات کشاورزی و دام

رادیوایزوتوپ ها در محصولات کشاورزی و دامپروری نیز مفید هستند. از آنها برای تولید محصولاتی استفاده می شود که در برابر بیماری ها و عوامل جوی مقاوم تر هستند.

معاهده منع گسترش سلاح های هسته ای

اورانیوم برای تولید انرژی استفاده می شود و به کشورهایی که معاهده منع گسترش سلاح های هسته ای (NPT) را امضا کرده اند فروخته می شود. NPT به بازرسی بین المللی اجازه می دهد تا تأیید کند که اورانیوم برای مقاصد صلح آمیز استفاده می شود.

خلع سلاح

پس از خلع سلاح هسته ای گسترده در دهه 1990، مقادیر زیادی اورانیوم که قبلاً برای استفاده نظامی در نظر گرفته شده بود، برای تولید برق در دسترس قرار گرفت. طبق گزارش انجمن جهانی هسته ای، در دو دهه منتهی به سال 2013، یک دهم برق ایالات متحده توسط اورانیوم تسلیحاتی روسیه تولید می شد.