სტატიაში საუბარია იმაზე, თუ როდის არის ასეთი ქიმიური ელემენტიურანის მსგავსად და რა ინდუსტრიებში გამოიყენება ეს ნივთიერება ჩვენს დროში.

ურანი ენერგეტიკისა და სამხედრო მრეწველობის ქიმიური ელემენტია

ადამიანები ყოველთვის ცდილობდნენ ეპოვათ ენერგიის მაღალეფექტური წყაროები და იდეალურ შემთხვევაში შეექმნათ ე.წ. ოცნება რაიმე სახის მოწყობილობაზე, რომელიც შეძლებს დიდი რაოდენობით "სუფთა" ენერგიის მიწოდებას ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში.

ეს ნაწილობრივ განხორციელდა ისეთი ნივთიერების აღმოჩენით, როგორიცაა ურანი. ამ სახელწოდებით ქიმიურმა ელემენტმა საფუძველი ჩაუყარა ბირთვული რეაქტორების განვითარებას, რომლებიც ჩვენს დროში ენერგიას აწვდიან მთელ ქალაქებს, წყალქვეშა ნავებს, პოლარულ გემებს და ა.შ. მართალია, მათ ენერგიას არ შეიძლება ეწოდოს "სუფთა", მაგრამ ბოლო წლებიბევრი კომპანია ავითარებს ტრიტიუმზე დაფუძნებულ კომპაქტურ „ატომურ ბატარეებს“ ფართო გასაყიდად - მათ არ აქვთ მოძრავი ნაწილები და უსაფრთხოა ჯანმრთელობისთვის.

თუმცა, ამ სტატიაში დეტალურად განვიხილავთ ქიმიური ელემენტის ურანის აღმოჩენის ისტორიას და მისი ბირთვების დაშლის რეაქციას.

განმარტება

ურანი არის ქიმიური ელემენტი, რომელსაც აქვს ატომური ნომერი 92 პერიოდული ცხრილიმენდელეევი. მისი ატომური მასა არის 238,029. იგი მითითებულია სიმბოლო U. In ნორმალური პირობებიარის მკვრივი, მძიმე მეტალი ვერცხლისფერი შეფერილობის. თუ მის რადიოაქტიურობაზე ვსაუბრობთ, მაშინ თავად ურანი სუსტი რადიოაქტიურობის მქონე ელემენტია. ის ასევე არ შეიცავს სრულიად სტაბილურ იზოტოპებს. და არსებული იზოტოპებიდან ყველაზე სტაბილურად ითვლება ურანი-338.

ჩვენ გავარკვიეთ რა არის ეს ელემენტი და ახლა გადავხედავთ მისი აღმოჩენის ისტორიას.

ამბავი

ისეთი ნივთიერება, როგორიცაა ბუნებრივი ურანის ოქსიდი, ხალხისთვის ცნობილია უძველესი დროიდან და უძველესი ხელოსნები მას იყენებდნენ მინანქრის დასამზადებლად, რომელსაც იყენებდნენ სხვადასხვა კერამიკის დასაფარად წყალგაუმტარი ჭურჭლისა და სხვა პროდუქტებისთვის, ასევე მათი დეკორაციისთვის.

ამ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ისტორიაში მნიშვნელოვანი თარიღი იყო 1789 წელი. სწორედ მაშინ ქიმიკოსმა და დაბადებულმა გერმანელმა მარტინ კლაპროტმა შეძლო პირველი მეტალის ურანის მოპოვება. და ახალმა ელემენტმა მიიღო სახელი რვა წლით ადრე აღმოჩენილი პლანეტის პატივსაცემად.

თითქმის 50 წლის განმავლობაში, იმ დროს მიღებული ურანი ითვლებოდა სუფთა ლითონად, თუმცა 1840 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა ევგენი-მელქიორ პელიგომ შეძლო დაემტკიცებინა, რომ კლაპროტის მიერ მიღებული მასალა, მიუხედავად შესაფერისი გარეგანი ნიშნებისა, არ იყო მეტალი. ყველა, ურანის ოქსიდის გარდა. ცოტა მოგვიანებით, იგივე პელიგომ მიიღო ნამდვილი ურანი - ძალიან მძიმე ნაცრისფერი ლითონი. სწორედ მაშინ დადგინდა პირველად ისეთი ნივთიერების ატომური წონა, როგორიცაა ურანი. ქიმიური ელემენტი 1874 წელს მოათავსა დიმიტრი მენდელეევმა თავის ცნობილ ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში, მენდელეევმა გააორმაგა ნივთიერების ატომური წონა. და მხოლოდ 12 წლის შემდეგ ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ ის არ ცდებოდა თავის გამოთვლებში.

რადიოაქტიურობა

მაგრამ მართლაც ფართო ინტერესი ამ ელემენტის მიმართ არის სამეცნიერო წრეებიდაიწყო 1896 წელს, როდესაც ბეკერელმა აღმოაჩინა ის ფაქტი, რომ ურანი ასხივებს სხივებს, რომლებსაც მკვლევარის სახელი ეწოდა - ბეკერელის სხივები. მოგვიანებით ამ დარგის ერთ-ერთმა ყველაზე ცნობილმა მეცნიერმა მარი კიურიმ ამ მოვლენას რადიოაქტიურობა უწოდა.

ურანის შესწავლის შემდეგ მნიშვნელოვან თარიღად ითვლება 1899 წელი: სწორედ მაშინ აღმოაჩინა რეზერფორდმა, რომ ურანის გამოსხივება არაერთგვაროვანია და იყოფა ორ ტიპად - ალფა და ბეტა სხივებად. ერთი წლის შემდეგ პოლ ვილარმა (ვილარდმა) აღმოაჩინა ჩვენთვის დღეს ცნობილი რადიოაქტიური გამოსხივების მესამე და ბოლო სახეობა - ე.წ. გამა სხივები.

შვიდი წლის შემდეგ, 1906 წელს, რეზერფორდმა რადიოაქტიურობის თეორიაზე დაყრდნობით ჩაატარა პირველი ექსპერიმენტები, რომელთა მიზანი იყო სხვადასხვა მინერალების ასაკის დადგენა. ამ კვლევებმა, სხვა საკითხებთან ერთად, საფუძველი ჩაუყარა თეორიისა და პრაქტიკის ჩამოყალიბებას

ურანის ბირთვული დაშლა

მაგრამ, ალბათ, ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენა, რომლის წყალობითაც დაიწყო ურანის ფართოდ მოპოვება და გამდიდრება როგორც მშვიდობიანი, ასევე სამხედრო მიზნებისთვის, არის ურანის ბირთვების დაშლის პროცესი. ეს მოხდა 1938 წელს, აღმოჩენა გერმანელმა ფიზიკოსებმა ოტო ჰანმა და ფრიც შტრასმანმა განახორციელეს. მოგვიანებით ამ თეორიამ მიიღო მეცნიერული დადასტურება კიდევ რამდენიმე გერმანელი ფიზიკოსის ნაშრომებში.

მათ მიერ აღმოჩენილი მექანიზმის არსი შემდეგი იყო: თუ ურანი-235-ის იზოტოპის ბირთვს ნეიტრონით ასხივებთ, მაშინ, თავისუფალი ნეიტრონის დაჭერით, ის იწყებს დაშლას. და, როგორც ახლა ყველამ ვიცით, ამ პროცესს თან ახლავს უზარმაზარი ენერგიის გამოყოფა. ეს ძირითადად ხდება გამოსხივების კინეტიკური ენერგიისა და ბირთვის ფრაგმენტების გამო. ახლა ჩვენ ვიცით, როგორ ხდება ურანის ბირთვების დაშლა.

ამ მექანიზმის აღმოჩენა და მისი შედეგები არის ამოსავალი წერტილი ურანის გამოყენების როგორც მშვიდობიანი, ასევე სამხედრო მიზნებისთვის.

თუ ვსაუბრობთ მის გამოყენებაზე სამხედრო მიზნებისთვის, მაშინ პირველად არის თეორია, რომ შესაძლებელია შეიქმნას პირობები ისეთი პროცესისთვის, როგორიცაა ურანის ბირთვის დაშლის უწყვეტი რეაქცია (დეტონაციის შემდეგ ატომური ბომბიუზარმაზარი ენერგიაა საჭირო), დაამტკიცეს საბჭოთა ფიზიკოსებმა ზელდოვიჩმა და ხარიტონმა. მაგრამ ასეთი რეაქციის შესაქმნელად, ურანი უნდა გამდიდრდეს, რადგან ნორმალურ მდგომარეობაში მას არ გააჩნია საჭირო თვისებები.

ჩვენ გავეცანით ამ ელემენტის ისტორიას, ახლა მოდით გავარკვიოთ სად გამოიყენება.

ურანის იზოტოპების გამოყენება და ტიპები

ისეთი პროცესის აღმოჩენის შემდეგ, როგორიცაა ურანის ჯაჭვური დაშლის რეაქცია, ფიზიკოსებს დაუსვეს კითხვა, სად შეიძლება მისი გამოყენება?

ამჟამად, არსებობს ორი ძირითადი სფერო, სადაც ურანის იზოტოპები გამოიყენება. ეს არის მშვიდობიანი (ან ენერგეტიკული) ინდუსტრია და სამხედრო. როგორც პირველი, ასევე მეორე იყენებს ურანი-235 იზოტოპის რეაქციას, მხოლოდ გამომავალი სიმძლავრე განსხვავდება. მარტივად რომ ვთქვათ, ბირთვულ რეაქტორში არ არის საჭირო ამ პროცესის შექმნა და შენარჩუნება იმავე სიმძლავრით, რაც საჭიროა ბირთვული ბომბის აფეთქებისთვის.

ასე რომ, ჩამოთვლილია ძირითადი ინდუსტრიები, რომლებიც იყენებენ ურანის დაშლის რეაქციას.

მაგრამ ურანი-235 იზოტოპის მოპოვება უჩვეულოდ რთული და ძვირადღირებული ტექნოლოგიური ამოცანაა და ყველა სახელმწიფოს არ შეუძლია გამდიდრების ქარხნების აშენების საშუალება. მაგალითად, ოცი ტონა ურანის საწვავის მისაღებად, რომელშიც ურანის 235 იზოტოპის შემცველობა იქნება 3-5%-მდე, საჭირო იქნება 153 ტონაზე მეტი ბუნებრივი, „ნედლი“ ურანის გამდიდრება.

ურანი-238-ის იზოტოპი ძირითადად გამოიყენება დიზაინის სქემაში ბირთვული იარაღებირომ გაზარდოს მისი ძალა. ასევე, როდესაც ის იჭერს ნეიტრონს ბეტა დაშლის შემდგომი პროცესით, ეს იზოტოპი საბოლოოდ გადაიქცევა პლუტონიუმ-239-ად, საერთო საწვავი თანამედროვე ბირთვული რეაქტორებისთვის.

მიუხედავად ასეთი რეაქტორების ყველა მინუსისა (მაღალი ღირებულება, ტექნიკური სირთულე, ავარიის რისკი), მათი ფუნქციონირება ძალიან სწრაფად ანაზღაურდება და ისინი წარმოქმნიან შეუდარებლად მეტ ენერგიას, ვიდრე კლასიკური თბო ან ჰიდროელექტროსადგურები.

რეაქციამ ასევე შესაძლებელი გახადა მასობრივი განადგურების ბირთვული იარაღის შექმნა. იგი გამოირჩევა უზარმაზარი სიმტკიცით, შედარებით კომპაქტურობით და იმით, რომ შეუძლია დიდი ფართობები გახადოს ადამიანის საცხოვრებლად უვარგისი. მართალია, თანამედროვე ატომური იარაღი იყენებს პლუტონიუმს და არა ურანს.

გაფუჭებული ურანი

ასევე არსებობს ურანის სახეობა, რომელსაც გაფუჭებულს უწოდებენ. მას აქვს რადიოაქტიურობის ძალიან დაბალი დონე, რაც ნიშნავს, რომ ის არ არის საშიში ადამიანებისთვის. იგი კვლავ გამოიყენება სამხედრო სფეროში, მაგალითად, მას ემატება ამერიკული აბრამსის ტანკის ჯავშანტექნიკა, რათა მას დამატებითი ძალა მიეცეს. გარდა ამისა, თითქმის ყველა მაღალტექნოლოგიურ არმიაში შეგიძლიათ იპოვოთ სხვადასხვა, გარდა მაღალი მასისა, მათ აქვთ კიდევ ერთი ძალიან საინტერესო თვისება - ჭურვის განადგურების შემდეგ, მისი ფრაგმენტები და ლითონის მტვერი სპონტანურად აალდება. და სხვათა შორის, ასეთი ჭურვი პირველად გამოიყენეს მეორე მსოფლიო ომის დროს. როგორც ვხედავთ, ურანი არის ელემენტი, რომელიც გამოიყენება ადამიანის საქმიანობის მრავალფეროვან სფეროებში.

დასკვნა

მეცნიერთა პროგნოზით, დაახლოებით 2030 წელს ურანის ყველა დიდი საბადო მთლიანად ამოიწურება, რის შემდეგაც დაიწყება მისი ძნელად მისადგომი ფენების განვითარება და ფასი გაიზრდება. სხვათა შორის, ის თავისთავად აბსოლუტურად უვნებელია ხალხისთვის - ზოგიერთი მაღაროელი მის მოპოვებაზე მთელი თაობის განმავლობაში მუშაობდა. ახლა ჩვენ გვესმის ამ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ისტორია და როგორ გამოიყენება მისი ბირთვების დაშლის რეაქცია.

სხვათა შორის, ცნობილია საინტერესო ფაქტი- ურანის ნაერთები დიდი ხანის განმვლობაშიგამოიყენებოდა ფაიფურის და მინის საღებავად (ე.წ. 1950-იან წლებამდე.

საიდან გაჩნდა ურანი?სავარაუდოდ, ის სუპერნოვას აფეთქებების დროს ჩნდება. ფაქტია, რომ რკინაზე მძიმე ელემენტების ნუკლეოსინთეზისთვის ნეიტრონების ძლიერი ნაკადი უნდა არსებობდეს, რაც სწორედ სუპერნოვას აფეთქების დროს ხდება. როგორც ჩანს, მაშინ, მის მიერ წარმოქმნილი ახალი ვარსკვლავური სისტემების ღრუბლიდან კონდენსაციის დროს, ურანი, რომელიც შეგროვდა პროტოპლანეტურ ღრუბელში და იყო ძალიან მძიმე, უნდა ჩაიძიროს პლანეტების სიღრმეში. მაგრამ ეს ასე არ არის. ურანი არის რადიოაქტიური ელემენტი და მისი დაშლისას გამოყოფს სითბოს. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ თუ ურანი თანაბრად იყო განაწილებული პლანეტის მთელ სისქეზე, ყოველ შემთხვევაში, იგივე კონცენტრაციით, როგორც ზედაპირზე, ის ზედმეტ სითბოს გამოყოფს. უფრო მეტიც, მისი დინება უნდა შესუსტდეს ურანის მოხმარებისას. ვინაიდან მსგავსი არაფერი დაფიქსირებულა, გეოლოგები თვლიან, რომ ურანის მინიმუმ მესამედი და, შესაძლოა, მთელი, კონცენტრირებულია დედამიწის ქერქში, სადაც მისი შემცველობა 2,5∙10-4%-ია. რატომ მოხდა ეს არ განიხილება.

სად მოიპოვება ურანი?დედამიწაზე არც ისე ცოტაა ურანი - სიუხვით 38-ე ადგილზეა. და ამ ელემენტის უმეტესი ნაწილი გვხვდება დანალექ ქანებში - ნახშირბადოვანი ფიქლები და ფოსფორიტები: შესაბამისად 8∙10 –3 და 2,5∙10 –2%-მდე. მთლიანობაში, დედამიწის ქერქი შეიცავს 10 14 ტონა ურანს, მაგრამ მთავარი პრობლემა ის არის, რომ ის ძალიან გაფანტულია და არ ქმნის ძლიერ საბადოებს. სამრეწველო მნიშვნელობააქვს დაახლოებით 15 ურანის მინერალი. ეს არის ურანის tar - მისი საფუძველია ოთხვალენტიანი ურანის ოქსიდი, ურანის მიკა - სხვადასხვა სილიკატები, ფოსფატები და უფრო რთული ნაერთები ვანადიუმით ან ტიტანით, ექვსვალენტური ურანის საფუძველზე.

რა არის ბეკერელის სხივები?ვოლფგანგ რენტგენის მიერ რენტგენის აღმოჩენის შემდეგ ფრანგი ფიზიკოსიანტუან-ანრი ბეკერელი დაინტერესდა ურანის მარილების ბრწყინვალებით, რომელიც ჩნდება ზემოქმედების ქვეშ. მზის სინათლე. უნდოდა გაეგო აქაც იყო თუ არა რენტგენი. მართლაც, ესწრებოდნენ - მარილი აანთო ფოტოგრაფიულ ფირფიტას შავი ქაღალდის მეშვეობით. თუმცა, ერთ-ერთ ექსპერიმენტში მარილი არ იყო განათებული, მაგრამ ფოტოგრაფიული ფირფიტა მაინც ჩაბნელდა. როდესაც მარილსა და ფოტოგრაფიულ ფირფიტას შორის ლითონის ობიექტი მოთავსდა, ქვეშ ჩაბნელება ნაკლები იყო. მაშასადამე, ახალი სხივები არ გაჩენილა სინათლის მიერ ურანის აგზნების გამო და ნაწილობრივ არ გადიოდა მეტალში. მათ თავდაპირველად "ბეკერელის სხივებს" უწოდებდნენ. შემდგომში გაირკვა, რომ ეს ძირითადად ალფა სხივებია ბეტა სხივების მცირე დამატებით: ფაქტია, რომ ურანის ძირითადი იზოტოპები დაშლის დროს ასხივებენ ალფა ნაწილაკებს, ხოლო შვილობილი პროდუქტები ასევე განიცდიან ბეტა დაშლას.

რამდენად რადიოაქტიურია ურანი?ურანს არ აქვს სტაბილური იზოტოპები, ისინი ყველა რადიოაქტიურია. ყველაზე დიდხანს ცოცხლობს ურანი-238, ნახევარგამოყოფის პერიოდი 4,4 მილიარდი წელია. შემდეგი მოდის ურანი-235 - 0,7 მილიარდი წელი. ორივე განიცდის ალფა დაშლას და ხდება თორიუმის შესაბამისი იზოტოპები. ურანი-238 მთლიანი ბუნებრივი ურანის 99%-ზე მეტს შეადგენს. მისი უზარმაზარი ნახევარგამოყოფის გამო, ამ ელემენტის რადიოაქტიურობა დაბალია და გარდა ამისა, ალფა ნაწილაკებს არ შეუძლიათ შეაღწიონ რქოვანა შრეში ადამიანის სხეულის ზედაპირზე. ისინი ამბობენ, რომ ურანთან მუშაობის შემდეგ, ი.

მკვლევარებმა არაერთხელ მიმართეს ურანის მაღაროებში და გადამამუშავებელ ქარხნებში დასაქმებულთა დაავადებების სტატისტიკას. აი, მაგალითად, კანადელი და ამერიკელი სპეციალისტების ბოლო სტატია, რომლებმაც გააანალიზეს ელდორადოს მაღაროში 1950-1999 წლების 1950-1999 წლების ელდორადოს მაღაროში 1950-1999 წლებში. გარემოსდაცვითი კვლევა, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). ისინი გამომდინარეობდნენ იქიდან, რომ რადიაციას აქვს ყველაზე ძლიერი გავლენა სისხლის უჯრედების სწრაფად გამრავლებაზე, რაც იწვევს კიბოს შესაბამის ტიპებს. სტატისტიკამ აჩვენა, რომ მაღაროში მუშებს აქვთ სიხშირე სხვადასხვა სახისკანადელების საშუალოზე ნაკლები სისხლის კიბოა. ამ შემთხვევაში რადიაციის მთავარ წყაროდ არ ითვლება თავად ურანი, არამედ მის მიერ წარმოქმნილი აირისებრი რადონი და მისი დაშლის პროდუქტები, რომლებიც სხეულში შედიან ფილტვების მეშვეობით.

რატომ არის ურანი მავნე?? ის, ისევე როგორც სხვა მძიმე ლითონები, ძალიან ტოქსიკურია და შეიძლება გამოიწვიოს თირკმელებისა და ღვიძლის უკმარისობა. მეორეს მხრივ, ურანი, როგორც დისპერსიული ელემენტი, აუცილებლად არის წყალში, ნიადაგში და, კონცენტრირებული კვებით ჯაჭვში, შედის ადამიანის ორგანიზმში. გონივრულია ვივარაუდოთ, რომ ევოლუციის პროცესში ცოცხალმა არსებებმა ისწავლეს ურანის ბუნებრივ კონცენტრაციებში განეიტრალება. ურანი წყალში ყველაზე საშიშია, ამიტომ ჯანმო-მ დააწესა ლიმიტი: თავდაპირველად ის იყო 15 მკგ/ლ, მაგრამ 2011 წელს სტანდარტი 30 მკგ/გ-მდე გაიზარდა. როგორც წესი, წყალში გაცილებით ნაკლები ურანია: აშშ-ში საშუალოდ 6,7 მკგ/ლ, ჩინეთსა და საფრანგეთში - 2,2 მკგ/ლ. მაგრამ ასევე არის ძლიერი გადახრები. ასე რომ, კალიფორნიის ზოგიერთ რაიონში ის ასჯერ მეტია სტანდარტზე - 2,5 მგ/ლ, ხოლო სამხრეთ ფინეთში 7,8 მგ/ლ აღწევს. მკვლევარები ცდილობენ გაიგონ, არის თუ არა ჯანმო-ს სტანდარტი ზედმეტად მკაცრი ცხოველებზე ურანის ეფექტის შესწავლით. აქ არის ტიპიური სამუშაო ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). ფრანგი მეცნიერები ცხრა თვის განმავლობაში იკვებებოდნენ ვირთხების წყლით გაფუჭებული ურანის დანამატებით და შედარებით მაღალი კონცენტრაცია- 0,2-დან 120 მგ/ლ-მდე. ქვედა ღირებულება მაღაროს მიმდებარედ არის წყალი, ხოლო ზედა მნიშვნელობა არსად არ არის - ურანის მაქსიმალური კონცენტრაცია, რომელიც იზომება ფინეთში, არის 20 მგ/ლ. ავტორთა გასაკვირად, სტატიას ჰქვია: ”ურანის შესამჩნევი გავლენის მოულოდნელი არარსებობა ფიზიოლოგიური სისტემები...“, ურანი პრაქტიკულად არ იმოქმედა ვირთხების ჯანმრთელობაზე. ცხოველები კარგად ჭამდნენ, სათანადოდ იმატებდნენ წონას, არ უჩიოდნენ ავადმყოფობას და არ კვდებოდნენ სიმსივნით. ურანი, როგორც უნდა იყოს, ძირითადად თირკმელებში და ძვლებში და ასჯერ მცირე რაოდენობით ღვიძლში იყო დეპონირებული და მისი დაგროვება სავარაუდოდ წყალში შემცველობაზე იყო დამოკიდებული. თუმცა, ამან არ გამოიწვია თირკმელების უკმარისობა ან თუნდაც ანთების რაიმე მოლეკულური მარკერების შესამჩნევი გამოჩენა. ავტორებმა ვარაუდობდნენ, რომ უნდა დაიწყოს ჯანმო-ს მკაცრი მითითებების განხილვა. თუმცა, არსებობს ერთი გაფრთხილება: გავლენა ტვინზე. ვირთხების ტვინში ნაკლები ურანი იყო, ვიდრე ღვიძლში, მაგრამ მისი შემცველობა არ იყო დამოკიდებული წყალში არსებულ რაოდენობაზე. მაგრამ ურანი გავლენას ახდენდა ტვინის ანტიოქსიდანტური სისტემის ფუნქციონირებაზე: კატალაზას აქტივობა გაიზარდა 20%-ით, გლუტათიონ პეროქსიდაზას 68-90%-ით და სუპეროქსიდის დისმუტაზას აქტივობა შემცირდა 50%-ით, დოზის მიუხედავად. ეს ნიშნავს, რომ ურანი აშკარად იწვევდა ოქსიდაციურ სტრესს თავის ტვინში და ორგანიზმი მასზე რეაგირებდა. ეს ეფექტი არის ძლიერი ეფექტიურანი თავის ტვინზე, მასში დაგროვების არარსებობის შემთხვევაში, სხვათა შორის, ისევე როგორც სასქესო ორგანოებში, მანამდეც შეინიშნებოდა. გარდა ამისა, წყალი ურანით 75-150 მგ/ლ კონცენტრაციით, რომელიც ნებრასკის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ვირთხებს ექვსი თვის განმავლობაში კვებავდნენ ( ნეიროტოქსიკოლოგია და ტერატოლოგია, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), იმოქმედა მინდორში გამოშვებული ცხოველების, ძირითადად მამრობითი სქესის ქცევაზე: ისინი საკონტროლოზე განსხვავებულად გადაკვეთდნენ ხაზებს, დგებოდნენ უკანა ფეხებიდა გაიწმინდა ბეწვი. არსებობს მტკიცებულება, რომ ურანი ასევე იწვევს მეხსიერების დაქვეითებას ცხოველებში. ქცევის ცვლილებები დაკავშირებული იყო ტვინში ლიპიდების დაჟანგვის დონესთან. გამოდის, რომ ურანის წყალმა ვირთხები გამაჯანსაღებელი, მაგრამ საკმაოდ სულელური გახადა. ეს მონაცემები გამოგვადგება ე.წ ყურის ომის სინდრომის ანალიზში.

აბინძურებს თუ არა ურანი ფიქლის გაზის განვითარების ადგილებს?ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენი ურანი არის გაზის შემცველ ქანებში და როგორ უკავშირდება ის მათ. მაგალითად, ბუფალოს უნივერსიტეტის ასოცირებულმა პროფესორმა ტრეისი ბანკმა შეისწავლა მარსელუს შალე, რომელიც გადაჭიმულია დასავლეთ ნიუ-იორკიდან პენსილვანიისა და ოჰაიოდან დასავლეთ ვირჯინიამდე. აღმოჩნდა, რომ ურანი ქიმიურად დაკავშირებულია ზუსტად ნახშირწყალბადების წყაროსთან (გახსოვდეთ, რომ მონათესავე ნახშირბადოვან ფიქლებს აქვთ ყველაზე მაღალი ურანის შემცველობა). ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ გატეხვის დროს გამოყენებული ხსნარი შესანიშნავად ხსნის ურანს. „როდესაც ამ წყლებში ურანი აღწევს ზედაპირს, შეიძლება გამოიწვიოს მიმდებარე ტერიტორიის დაბინძურება. ეს არ წარმოადგენს რადიაციულ რისკს, მაგრამ ურანი არის მომწამვლელი ელემენტი“, - აღნიშნავს ტრეისი ბანკი 2010 წლის 25 ოქტომბრის უნივერსიტეტის პრესრელიზში. ჯერ არ არის მომზადებული დეტალური სტატიები ფიქლის გაზის წარმოებისას ურანით ან თორიუმით გარემოს დაბინძურების რისკის შესახებ.

რატომ არის საჭირო ურანი?ადრე მას იყენებდნენ როგორც პიგმენტს კერამიკისა და ფერადი მინის დასამზადებლად. ახლა ურანი არის ბირთვული ენერგიის საფუძველი და ატომური იარაღი. ამ შემთხვევაში გამოიყენება მისი უნიკალური თვისება - ბირთვის გაყოფის უნარი.

რა არის ბირთვული დაშლა?ბირთვის დაშლა ორ უთანასწორო დიდ ნაწილად. სწორედ ამ თვისების გამოა, რომ ნეიტრონების გამოსხივების გამო ნუკლეოსინთეზის დროს დიდი სირთულეებით წარმოიქმნება ურანზე მძიმე ბირთვები. ფენომენის არსი შემდეგია. თუ ბირთვში ნეიტრონებისა და პროტონების რაოდენობის თანაფარდობა არ არის ოპტიმალური, ის არასტაბილური ხდება. როგორც წესი, ასეთი ბირთვი ასხივებს ან ალფა ნაწილაკს - ორ პროტონს და ორ ნეიტრონს, ან ბეტა ნაწილაკს - პოზიტრონს, რომელსაც თან ახლავს ერთ-ერთი ნეიტრონის პროტონად გადაქცევა. პირველ შემთხვევაში, პერიოდული ცხრილის ელემენტი მიიღება, ორი უჯრედი უკან არის დაშორებული, მეორეში - ერთი უჯრედი წინ. ამასთან, ალფა და ბეტა ნაწილაკების გამოსხივების გარდა, ურანის ბირთვს შეუძლია დაშლა - დაიშლება პერიოდული ცხრილის შუაში მდებარე ორი ელემენტის ბირთვებში, მაგალითად ბარიუმსა და კრიპტონში, რასაც აკეთებს ახალი ნეიტრონის მიღების შემდეგ. ეს ფენომენი აღმოაჩინეს რადიოაქტიურობის აღმოჩენიდან მალევე, როდესაც ფიზიკოსებმა ახლად აღმოჩენილ რადიაციას აჩვენეს ყველაფერი, რაც შეეძლოთ. აი, როგორ წერს ამის შესახებ მოვლენების მონაწილე ოტო ფრიში (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). ბერილიუმის სხივების - ნეიტრონების აღმოჩენის შემდეგ, ენრიკო ფერმიმ მათთან ერთად ურანი დასხივა, კერძოდ, ბეტა დაშლის გამოწვევის მიზნით - იმედოვნებდა, რომ გამოიყენებდა მას შემდეგი, 93-ე ელემენტის მისაღებად, რომელსაც ახლა ნეპტუნიუმი ეწოდება. სწორედ მან აღმოაჩინა დასხივებულ ურანში ახალი ტიპისრადიოაქტიურობა, რომელიც დაკავშირებული იყო ტრანსურანის ელემენტების გამოჩენასთან. ამავდროულად, ნეიტრონების შენელებამ, რისთვისაც ბერილიუმის წყარო დაფარული იყო პარაფინის ფენით, გაზარდა ეს გამოწვეული რადიოაქტიურობა. ამერიკელი რადიოქიმიკოსი არისტიდ ფონ გროსე ვარაუდობდა, რომ ერთ-ერთი ასეთი ელემენტი იყო პროტაქტინიუმი, მაგრამ შეცდა. მაგრამ ოტო ჰანმა, რომელიც მაშინ ვენის უნივერსიტეტში მუშაობდა და 1917 წელს აღმოჩენილ პროტაქტინიუმს თავის აზრად თვლიდა, გადაწყვიტა, რომ ვალდებული იყო გაერკვია რა ელემენტები იყო მიღებული. ლიზ მეიტნერთან ერთად, 1938 წლის დასაწყისში, ჰანმა ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე თქვა, რომ რადიოაქტიური ელემენტების მთელი ჯაჭვები წარმოიქმნება ურანი-238-ის ნეიტრონის შთამნთქმელი ბირთვების მრავალჯერადი ბეტა დაშლის გამო. მალე ლიზ მეიტნერი იძულებული გახდა გაქცეულიყო შვედეთში, ავსტრიის ანშლუსის შემდეგ ნაცისტების შესაძლო რეპრესიების შიშით. ჰანმა, გააგრძელა ექსპერიმენტები ფრიც სტრასმანთან, აღმოაჩინა, რომ პროდუქტებს შორის იყო ასევე ბარიუმი, ელემენტი ნომერი 56, რომელიც არავითარ შემთხვევაში არ შეიძლება მიღებულ იქნას ურანისაგან: ურანის ალფა დაშლის ყველა ჯაჭვი მთავრდება ბევრად უფრო მძიმე ტყვიით. მკვლევარები იმდენად გაოცებულები იყვნენ შედეგით, რომ არ გამოუქვეყნებიათ ის მხოლოდ წერილებს სწერდნენ მეგობრებს, კერძოდ კი ლიზ მეიტნერს გოტენბურგში. იქ, 1938 წლის შობის დღესასწაულზე, მისი ძმისშვილი, ოტო ფრიში ესტუმრა მას და ზამთრის ქალაქის სიახლოვეს სეირნობისას - ის თხილამურებით, დეიდა ფეხით - განიხილეს ურანის დასხივების დროს ბარიუმის გაჩენის შესაძლებლობა. ბირთვული დაშლის შედეგი (ლიზ მეიტნერის შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ „ქიმია და სიცოცხლე“, 2013, No. 4). კოპენჰაგენში დაბრუნებულმა ფრიშმა სიტყვასიტყვით დაიჭირა ნილს ბორი შეერთებული შტატებისკენ მიმავალი გემის ბანდაზე და უთხრა მას დაშლის იდეაზე. ბორმა შუბლზე დაარტყა და თქვა: „ოჰ, რა სულელები ვიყავით! ეს ადრე უნდა შეგვენახა“. 1939 წლის იანვარში ფრიშმა და მაიტნერმა გამოაქვეყნეს სტატია ურანის ბირთვების დაშლის შესახებ ნეიტრონების გავლენის ქვეშ. იმ დროისთვის ოტო ფრიშმა უკვე ჩაატარა საკონტროლო ექსპერიმენტი, ისევე როგორც ბევრმა ამერიკულმა ჯგუფმა, რომლებმაც მიიღეს შეტყობინება ბორისგან. ისინი ამბობენ, რომ ფიზიკოსებმა დაიწყეს დაშლა თავიანთ ლაბორატორიებში სწორედ 1939 წლის 26 იანვარს ვაშინგტონში, თეორიული ფიზიკის ყოველწლიურ კონფერენციაზე მისი მოხსენების დროს, როდესაც მათ გაიგეს იდეის არსი. დაშლის აღმოჩენის შემდეგ ჰანმა და სტრასმანმა გადახედეს თავიანთ ექსპერიმენტებს და აღმოაჩინეს, ისევე როგორც მათი კოლეგები, რომ დასხივებული ურანის რადიოაქტიურობა დაკავშირებულია არა ტრანსურანებთან, არამედ პერიოდული ცხრილის შუა ნაწილიდან დაშლის დროს წარმოქმნილი რადიოაქტიური ელემენტების დაშლასთან.

როგორ ხდება ჯაჭვური რეაქცია ურანში?მალევე მას შემდეგ, რაც ექსპერიმენტულად დადასტურდა ურანისა და თორიუმის ბირთვების დაშლის შესაძლებლობა (და დედამიწაზე არ არსებობს რაიმე მნიშვნელოვანი რაოდენობით სხვა გაშლილი ელემენტები), ნილს ბორი და ჯონ უილერი, რომლებიც მუშაობდნენ პრინსტონში, ისევე როგორც მათგან დამოუკიდებლად. საბჭოთა თეორიულმა ფიზიკოსმა ია ი. ფრენკელმა და გერმანელებმა ზიგფრიდ ფლუგემ და გოტფრიდ ფონ დროსტემ შექმნეს ბირთვული დაშლის თეორია. მისგან მოჰყვა ორი მექანიზმი. ერთი დაკავშირებულია სწრაფი ნეიტრონების შთანთქმის ზღურბლთან. მისი მიხედვით, დაშლის დასაწყებად ნეიტრონს უნდა ჰქონდეს საკმაოდ მაღალი ენერგია, 1 მევ-ზე მეტი ძირითადი იზოტოპების ბირთვებისთვის - ურანი-238 და თორიუმ-232. დაბალი ენერგიების დროს ურანი-238-ის მიერ ნეიტრონის შეწოვას აქვს რეზონანსული ხასიათი. ამრიგად, ნეიტრონი, რომლის ენერგიაა 25 ევ, აქვს ათასობით ჯერ დიდი ფართობიჯვრის მონაკვეთების აღება ვიდრე სხვა ენერგიებით. ამ შემთხვევაში არ იქნება დაშლა: ურანი-238 გახდება ურანი-239, რომელიც ნახევარგამოყოფის პერიოდით 23,54 წუთი გადაიქცევა ნეპტუნიუმ-239-ად, რომელიც ნახევარგამოყოფის პერიოდით 2,33 დღე გადაიქცევა ხანგრძლივ. პლუტონიუმი-239. თორიუმ-232 გახდება ურანი-233.

მეორე მექანიზმი არის ნეიტრონის ზღურბლური შთანთქმა, მას მოსდევს მესამე მეტ-ნაკლებად გავრცელებული ნაშთების იზოტოპი - ურანი-235 (ასევე პლუტონიუმი-239 და ურანი-233, რომლებიც ბუნებაში არ გვხვდება): ნებისმიერი ნეიტრონის შთანთქმის, თუნდაც ნელი, ე.წ. და ეს ძალიან კარგია: თერმულ ნეიტრონებს აქვთ დაჭერის კვეთის ფართობი ოთხჯერ უფრო მაღალი ვიდრე სწრაფი, მეგაელექტრონვოლტიანი ნეიტრონები. ეს არის ურანი-235-ის მნიშვნელობა ბირთვული ენერგიის მთელი შემდგომი ისტორიისთვის: სწორედ ის უზრუნველყოფს ბუნებრივ ურანში ნეიტრონების გამრავლებას. ნეიტრონის დარტყმის შემდეგ, ურანი-235 ბირთვი ხდება არასტაბილური და სწრაფად იყოფა ორ უთანასწორო ნაწილად. გზად რამდენიმე (საშუალოდ 2,75) ახალი ნეიტრონი გამოიყოფა. თუ ისინი მოხვდებიან იმავე ურანის ბირთვებში, ისინი გამოიწვევენ ნეიტრონების გამრავლებას გეომეტრიული პროგრესია- მოხდება ჯაჭვური რეაქცია, რომელიც გამოიწვევს აფეთქებას დიდი რაოდენობით სითბოს სწრაფი გათავისუფლების გამო. ვერც ურანი-238 და ვერც თორიუმ-232 ვერ იმუშავებს ასე: ბოლოს და ბოლოს, დაშლის დროს ნეიტრონები გამოიყოფა საშუალო ენერგიით 1-3 მევ, ანუ, თუ არსებობს ენერგეტიკული ბარიერი 1 მევ, მნიშვნელოვანი ნაწილი. ნეიტრონები ნამდვილად ვერ შეძლებენ რეაქციის გამოწვევას და არ იქნება რეპროდუქცია. ეს ნიშნავს, რომ ეს იზოტოპები უნდა დაივიწყოს და ნეიტრონები უნდა შეანელონ თერმულ ენერგიამდე, რათა რაც შეიძლება ეფექტურად იმოქმედონ ურანი-235-ის ბირთვებთან. ამავდროულად, მათი რეზონანსული აბსორბცია ურანი-238-ით დაუშვებელია: ბოლოს და ბოლოს, ბუნებრივ ურანში ეს იზოტოპი ოდნავ ნაკლებია 99,3%-ზე და ნეიტრონები უფრო ხშირად ეჯახება მას და არა სამიზნე ურანი-235-ს. ხოლო მოდერატორის მოქმედებით შესაძლებელია ნეიტრონების გამრავლების შენარჩუნება მუდმივ დონეზე და აფეთქების თავიდან აცილება – ჯაჭვური რეაქციის კონტროლი.

1939 წლის იმავე საბედისწერო წელს Ya B. Zeldovich-ისა და Yu B. Hariton-ის მიერ ჩატარებულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ამისთვის აუცილებელია ნეიტრონის მოდერატორის გამოყენება მძიმე წყლის ან გრაფიტის სახით და ბუნებრივი ურანის გამდიდრება. 235 მინიმუმ 1,83 ჯერ. მაშინ ეს იდეა მათ წმინდა ფანტაზიად მოეჩვენა: „აღსანიშნავია, რომ დაახლოებით გაორმაგებული ურანის იმ საკმაოდ მნიშვნელოვანი რაოდენობით გამდიდრება, რაც აუცილებელია ჯაჭვური აფეთქების განსახორციელებლად.<...>უკიდურესად შრომატევადი ამოცანაა, პრაქტიკულ შეუძლებლობასთან ახლოს“. ახლა ეს პრობლემა მოგვარებულია და ატომური ინდუსტრია მასიურად აწარმოებს ურანი-235-დან 3,5%-მდე გამდიდრებულ ურანს ელექტროსადგურებისთვის.

რა არის სპონტანური ბირთვული დაშლა? 1940 წელს G.N. Flerov და K.A. Petrzhak აღმოაჩინეს, რომ ურანის დაშლა შეიძლება მოხდეს სპონტანურად, ყოველგვარი გარეგანი გავლენის გარეშე, თუმცა ნახევარგამოყოფის პერიოდი გაცილებით გრძელია, ვიდრე ჩვეულებრივი ალფა დაშლის დროს. ვინაიდან ასეთი დაშლა ასევე წარმოქმნის ნეიტრონებს, თუ მათ არ მიეცემათ რეაქციის ზონიდან გაქცევის უფლება, ისინი იქნებიან ჯაჭვური რეაქციის ინიციატორები. სწორედ ეს ფენომენი გამოიყენება ბირთვული რეაქტორების შესაქმნელად.

რატომ არის საჭირო ბირთვული ენერგია?ზელდოვიჩმა და ხარიტონმა პირველებმა გამოთვალეს ბირთვული ენერგიის ეკონომიკური ეფექტი (უსპეხი ფიზიჩესკიხ ნაუკი, 1940, 23, 4). „...IN ამჟამადჯერჯერობით შეუძლებელია საბოლოო დასკვნების გაკეთება ურანში უსასრულოდ განშტოებული ჯაჭვებით ბირთვული დაშლის რეაქციის განხორციელების შესაძლებლობის ან შეუძლებლობის შესახებ. თუ ასეთი რეაქცია შესაძლებელია, მაშინ რეაქციის სიჩქარე ავტომატურად რეგულირდება მისი გლუვი პროგრესის უზრუნველსაყოფად, მიუხედავად ექსპერიმენტატორის ხელთ არსებული უზარმაზარი ენერგიისა. ეს გარემოება ძალზე ხელსაყრელია რეაქციის ენერგიის გამოყენებისთვის. მაშასადამე, მოდით წარმოვიდგინოთ - თუმცა ეს არის დაუხოცილი დათვის კანის დაყოფა - ზოგიერთი რიცხვი, რომელიც ახასიათებს ურანის ენერგიის გამოყენების შესაძლებლობებს. თუ დაშლის პროცესი მიმდინარეობს სწრაფი ნეიტრონებით, მაშასადამე, რეაქცია იპყრობს ურანის მთავარ იზოტოპს (U238), მაშინ<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>ურანის მთავარი იზოტოპიდან კალორიის ღირებულება გამოდის, რომ დაახლოებით 4000-ჯერ იაფია, ვიდრე ქვანახშირი (თუ, რა თქმა უნდა, „წვის“ და სითბოს მოცილების პროცესები ურანის შემთხვევაში ბევრად უფრო ძვირი აღმოჩნდება, ვიდრე ნახშირის შემთხვევაში). ნელი ნეიტრონების შემთხვევაში, "ურანის" კალორიის ღირებულება (ზემოთ მოყვანილი მაჩვენებლებიდან გამომდინარე) იქნება, იმის გათვალისწინებით, რომ U235 იზოტოპის სიმრავლე არის 0.007, უკვე მხოლოდ 30-ჯერ იაფია, ვიდრე "ქვანახშირის" კალორია. ყველა სხვა თანაბარი იყოს“.

პირველი კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქცია განხორციელდა 1942 წელს ენრიკო ფერმის მიერ ჩიკაგოს უნივერსიტეტში და რეაქტორი კონტროლდებოდა ხელით - გრაფიტის ღეროების უბიძგება და გარეთ ნეიტრონული ნაკადის ცვლილებისას. პირველი ელექტროსადგური აშენდა ობნინსკში 1954 წელს. ენერგიის გამომუშავების გარდა, პირველი რეაქტორები ასევე მუშაობდნენ იარაღის დონის პლუტონიუმის წარმოებაზე.

როგორ მუშაობს ატომური ელექტროსადგური?დღესდღეობით, რეაქტორების უმეტესობა მუშაობს ნელი ნეიტრონებით. გამდიდრებული ურანი ლითონის, შენადნობის, როგორიცაა ალუმინი ან ოქსიდის სახით მოთავსებულია გრძელ ცილინდრებში, რომელსაც საწვავის ელემენტებს უწოდებენ. ისინი გარკვეულწილად დამონტაჟებულია რეაქტორში და მათ შორის ჩასმულია მოდერატორის წნელები, რომლებიც აკონტროლებენ ჯაჭვურ რეაქციას. დროთა განმავლობაში რეაქტორის შხამები გროვდება საწვავის ელემენტში - ურანის დაშლის პროდუქტებში, რომლებსაც ასევე შეუძლიათ ნეიტრონების შთანთქმა. როდესაც ურანი-235-ის კონცენტრაცია ეცემა კრიტიკულ დონეს, ელემენტი გამოდის ექსპლუატაციიდან. თუმცა, ის შეიცავს ბევრ დაშლის ფრაგმენტს ძლიერი რადიოაქტიურობით, რომელიც წლების განმავლობაში მცირდება, რის გამოც ელემენტები დიდი ხნის განმავლობაში ასხივებენ სითბოს მნიშვნელოვან რაოდენობას. მათ ინახავენ გამაგრილებელ აუზებში და შემდეგ ან დამარხვენ, ან ცდილობდნენ დამუშავებას - დაუწვარი ურანი-235-ის ამოსაღებად, წარმოებული პლუტონიუმი (იყენებოდა ატომური ბომბების დასამზადებლად) და სხვა იზოტოპები, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია. გამოუყენებელი ნაწილი იგზავნება სამარხში.

ეგრეთ წოდებულ სწრაფ რეაქტორებში, ანუ სელექციონერ რეაქტორებში, ელემენტების გარშემო დამონტაჟებულია ურანი-238 ან თორიუმ-232-ისგან დამზადებული რეფლექტორები. ისინი ანელებენ და აბრუნებენ რეაქციის ზონაში ძალიან სწრაფ ნეიტრონებს. ნეიტრონები, რომლებიც შენელებულია რეზონანსულ სიჩქარემდე, შთანთქავს ამ იზოტოპებს, გადაიქცევა შესაბამისად პლუტონიუმ-239 ან ურანი-233, რომლებიც შეიძლება გახდეს საწვავი ატომური ელექტროსადგურისთვის. ვინაიდან სწრაფი ნეიტრონები ცუდად რეაგირებენ ურან-235-თან, მისი კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად უნდა გაიზარდოს, მაგრამ ეს ანაზღაურდება უფრო ძლიერი ნეიტრონული ნაკადით. მიუხედავად იმისა, რომ სელექციონერი რეაქტორები განიხილება ბირთვული ენერგიის მომავალად, რადგან ისინი აწარმოებენ უფრო მეტ ბირთვულ საწვავს, ვიდრე მოიხმარენ, ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მათი მართვა რთულია. ახლა მსოფლიოში მხოლოდ ერთი ასეთი რეაქტორია დარჩენილი - ბელოიარსკის ატომური ელექტროსადგურის მეოთხე ენერგობლოკზე.

როგორ აკრიტიკებენ ბირთვულ ენერგიას?თუ არ ვსაუბრობთ ავარიებზე, მაშინ ბირთვული ენერგიის მოწინააღმდეგეების არგუმენტების მთავარი წერტილი დღეს არის წინადადება, რომ მისი ეფექტურობის გაანგარიშებას დაემატოს გარემოს დაცვის ხარჯები სადგურის დეკომისაციის შემდეგ და საწვავთან მუშაობისას. ორივე შემთხვევაში ჩნდება რადიოაქტიური ნარჩენების საიმედო განადგურების გამოწვევები და ეს არის სახელმწიფოს მიერ გაწეული ხარჯები. არსებობს მოსაზრება, რომ თუ მათ გადაიტანთ ენერგიის ღირებულებაზე, მაშინ მისი ეკონომიკური მიმზიდველობა გაქრება.

წინააღმდეგობაა ბირთვული ენერგიის მომხრეებს შორისაც. მისი წარმომადგენლები მიუთითებენ ურანი-235-ის უნიკალურობაზე, რომელსაც შემცვლელი არ აქვს, რადგან თერმული ნეიტრონების მიერ დაშლილი ალტერნატიული იზოტოპები - პლუტონიუმ-239 და ურანი-233 - ათასობით წლის ნახევარგამოყოფის გამო, ბუნებაში არ გვხვდება. და ისინი მიიღება ზუსტად ურანი-235-ის დაშლის შედეგად. თუ დამთავრდება, მშვენიერი გაქრება ბუნებრივი გაზაფხულინეიტრონები ბირთვული ჯაჭვური რეაქციისთვის. ასეთი ფუჭობის შედეგად კაცობრიობა მომავალში დაკარგავს შესაძლებლობას ენერგეტიკულ ციკლში ჩართოს თორიუმი-232, რომლის მარაგი რამდენჯერმე აღემატება ურანს.

თეორიულად, ნაწილაკების ამაჩქარებლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მეგაელექტრონვოლტის ენერგიებით სწრაფი ნეიტრონების ნაკადის შესაქმნელად. თუმცა, თუ ჩვენ ვსაუბრობთმაგალითად, პლანეტათაშორისი ფრენების შესახებ ბირთვული ძრავა, მაშინ ნაყარი ამაჩქარებლით მიკროსქემის განხორციელება ძალიან რთული იქნება. ურანი-235-ის ამოწურვა წყვეტს ასეთ პროექტებს.

რა არის იარაღის ხარისხის ურანი?ეს არის უაღრესად გამდიდრებული ურანი-235. მისი კრიტიკული მასა - ის შეესაბამება ნივთიერების ნაჭრის ზომას, რომელშიც ჯაჭვური რეაქცია ხდება სპონტანურად - საკმარისად მცირეა საბრძოლო მასალის წარმოებისთვის. ასეთი ურანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ატომური ბომბის დასამზადებლად და ასევე თერმობირთვული ბომბის დასაკრავად.

რა კატასტროფებს უკავშირდება ურანის გამოყენება?დაშლის ელემენტების ბირთვებში შენახული ენერგია უზარმაზარია. თუ ის კონტროლიდან გამოდის ზედამხედველობის გამო ან განზრახ, ამ ენერგიამ შეიძლება ბევრი უბედურება გამოიწვიოს. ორი ყველაზე საშინელი ბირთვული კატასტროფა მოხდა 1945 წლის 6 და 8 აგვისტოს, როდესაც აშშ-ს საჰაერო ძალებმა ჩამოაგდეს ატომური ბომბებიჰიროშიმასა და ნაგასაკიზე, რის შედეგადაც დაიღუპა და დაშავდა ასობით ათასი მშვიდობიანი მოქალაქი. მცირე მასშტაბის კატასტროფები დაკავშირებულია ავარიებთან ატომურ ელექტროსადგურებსა და ატომური ციკლის საწარმოებში. პირველი დიდი უბედური შემთხვევა მოხდა 1949 წელს სსრკ-ში ჩელიაბინსკის მახლობლად მდებარე მაიაკის ქარხანაში, სადაც იწარმოებოდა პლუტონიუმი; თხევადი რადიოაქტიური ნარჩენები მდინარე ტეჩაში აღმოჩნდა. 1957 წლის სექტემბერში მასზე აფეთქება მოხდა გათავისუფლებით დიდი რაოდენობითრადიოაქტიური ნივთიერება. თერთმეტი დღის შემდეგ, ბრიტანული პლუტონიუმის წარმოების რეაქტორი Windscale-ზე დაიწვა და ღრუბელი აფეთქების პროდუქტებით გაიფანტა. დასავლეთ ევროპა. 1979 წელს პენსილვანიაში, Three Mail Island ბირთვული ელექტროსადგურის რეაქტორი დაიწვა. ყველაზე გავრცელებული შედეგები გამოიწვია ავარიებმა ჩერნობილის ატომურ ელექტროსადგურზე (1986 წ.) და ფუკუშიმას ატომურ ელექტროსადგურზე (2011 წ.), როდესაც მილიონობით ადამიანი ექვემდებარებოდა რადიაციას. პირველმა დაბინძურდა უზარმაზარი ტერიტორიები, გამოუშვა 8 ტონა ურანის საწვავი და დაშლის პროდუქტები აფეთქების შედეგად, რომელიც მთელ ევროპაში გავრცელდა. მეორე დაბინძურდა და ავარიიდან სამი წლის შემდეგ კვლავ აბინძურებს წყლის ტერიტორიას. წყნარი ოკეანეთევზჭერის ადგილებში. ამ ავარიების შედეგების აღმოფხვრა ძალიან ძვირი ღირდა და თუ ეს ხარჯები ელექტროენერგიის ხარჯად დაყოფილი იქნებოდა, მნიშვნელოვნად გაიზრდებოდა.

ცალკე საკითხია ადამიანის ჯანმრთელობაზე შედეგები. ოფიციალური სტატისტიკის თანახმად, ბევრმა ადამიანმა, ვინც გადაურჩა დაბომბვას ან ცხოვრობდა დაბინძურებულ ადგილებში, ისარგებლა რადიაციის ზემოქმედებით - პირველს უფრო მაღალი სიცოცხლის ხანგრძლივობა აქვს, მეორეს - უფრო მოკლე. ონკოლოგიური დაავადებებიდა ექსპერტები სიკვდილიანობის გარკვეულ ზრდას სოციალურ სტრესს უკავშირებენ. ზუსტად ავარიების შედეგად ან მათი ლიკვიდაციის შედეგად დაღუპულთა რიცხვი ასობით ადამიანს შეადგენს. ოპონენტები ატომური ელექტროსადგურებიმიუთითებს, რომ ავარიებმა გამოიწვია რამდენიმე მილიონი ნაადრევი სიკვდილი ევროპის კონტინენტზე, ისინი უბრალოდ უხილავია სტატისტიკურ ფონზე.

უბედური შემთხვევის ზონებში მიწების ადამიანის სარგებლობიდან ამოღება საინტერესო შედეგამდე მიგვიყვანს: ისინი იქცევიან ერთგვარ ნაკრძალებად, სადაც იზრდება ბიომრავალფეროვნება. მართალია, ზოგიერთი ცხოველი განიცდის რადიაციასთან დაკავშირებულ დაავადებებს. კითხვა, თუ რამდენად სწრაფად მოერგებიან ისინი გაზრდილ ფონს, ღია რჩება. ასევე არსებობს მოსაზრება, რომ ქრონიკული დასხივების შედეგია „სულელებისთვის შერჩევა“ (იხ. „ქიმია და სიცოცხლე“, 2010, No. 5): ემბრიონულ სტადიაზეც უფრო პრიმიტიული ორგანიზმები გადარჩებიან. კერძოდ, ადამიანებთან მიმართებაში, ამან უნდა გამოიწვიოს შემცირება გონებრივი შესაძლებლობებიიმ თაობაში, რომელიც დაბინძურებულ რაიონებში დაიბადა უბედური შემთხვევის შემდეგ.

რა არის გაფუჭებული ურანი?ეს არის ურანი-238, რომელიც რჩება მისგან ურანი-235-ის გამოყოფის შემდეგ. იარაღის ხარისხის ურანისა და საწვავის ელემენტების წარმოებიდან ნარჩენების მოცულობები დიდია - მხოლოდ შეერთებულ შტატებში დაგროვდა 600 ათასი ტონა ასეთი ურანის ჰექსაფტორიდი (მასთან დაკავშირებული პრობლემების შესახებ იხილეთ Chemistry and Life, 2008, No5). . მასში ურანი-235-ის შემცველობა 0,2%-ია. ეს ნარჩენები ან უნდა ინახებოდეს უკეთეს დრომდე, როდესაც შეიქმნება სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორები და შესაძლებელი იქნება ურანი-238-ის გადამუშავება პლუტონიუმად, ან რაიმე ფორმით გამოყენება.

მათ იპოვეს მისი გამოყენება. ურანი, ისევე როგორც სხვა გარდამავალი ელემენტები, გამოიყენება როგორც კატალიზატორი. მაგალითად, სტატიის ავტორები ქ ACS Nano 2014 წლის 30 ივნისით დათარიღებული, ისინი წერენ, რომ ურანის ან თორიუმისგან დამზადებულ კატალიზატორს გრაფენით ჟანგბადის და წყალბადის ზეჟანგის შესამცირებლად „ენერგეტიკის სექტორში გამოყენების უზარმაზარი პოტენციალი აქვს“. იმის გამო, რომ ურანს აქვს მაღალი სიმკვრივე, ის ემსახურება როგორც ბალასტს გემებისთვის და საპირწონე თვითმფრინავებისთვის. ეს ლითონი ასევე შესაფერისია რადიაციული დაცვისთვის სამედიცინო მოწყობილობებში რადიაციული წყაროებით.

რა იარაღის დამზადება შეიძლება გაფუჭებული ურანისგან?ტყვიები და ბირთვები ამისთვის ჯავშანსატანკო ჭურვები. აქ გაანგარიშება შემდეგია. რაც უფრო მძიმეა ჭურვი, მით უფრო მაღალია მისი კინეტიკური ენერგია. Მაგრამ რა უფრო დიდი ზომისჭურვი, მით უფრო ნაკლებად კონცენტრირებულია მისი ზემოქმედება. ეს ნიშნავს, რომ საჭიროა მაღალი სიმკვრივის მძიმე მეტალები. ტყვიები დამზადებულია ტყვიისგან (ურალის მონადირეები ერთ დროს იყენებდნენ მშობლიური პლატინა, სანამ არ მიხვდნენ, რომ ეს იყო ძვირფასი ლითონი), ჭურვების ბირთვები დამზადებული იყო ვოლფრამის შენადნობისგან. გარემოსდამცველები აღნიშნავენ, რომ ტყვიით აბინძურებს ნიადაგს სამხედრო ოპერაციების ან ნადირობის ადგილებში და უკეთესი იქნება მისი ჩანაცვლება ნაკლებად მავნე, მაგალითად, ვოლფრამი. მაგრამ ვოლფრამი არ არის იაფი და ურანი, რომელიც მსგავსია სიმკვრივით, მავნე ნარჩენია. ამავდროულად, ნიადაგისა და წყლის ურანით დასაშვები დაბინძურება დაახლოებით ორჯერ მეტია, ვიდრე ტყვიის. ეს იმიტომ ხდება, რომ გაფუჭებული ურანის სუსტი რადიოაქტიურობა (და ასევე 40%-ით ნაკლებია ბუნებრივი ურანის) უგულებელყოფილია და მხედველობაში მიიღება მართლაც საშიში ქიმიური ფაქტორი: ურანი, როგორც გვახსოვს, შხამიანია. ამასთან, მისი სიმკვრივე ტყვიის სიმკვრივეზე 1,7-ჯერ მეტია, რაც ნიშნავს, რომ ურანის ტყვიების ზომა შეიძლება შემცირდეს განახევრებით; ურანი გაცილებით ცეცხლგამძლე და მყარია, ვიდრე ტყვია - სროლისას ის ნაკლებად აორთქლდება, ხოლო სამიზნეზე მოხვედრისას ნაკლებ მიკრონაწილაკებს წარმოქმნის. ზოგადად, ურანის ტყვია ნაკლებად აბინძურებს გარემოვიდრე ტყვია, თუმცა ურანის ასეთი გამოყენება დანამდვილებით არ არის ცნობილი.

მაგრამ ცნობილია, რომ დაქვეითებული ურანის ფირფიტები გამოიყენება ჯავშნის გასაძლიერებლად ამერიკული ტანკები(ამას ხელს უწყობს მისი მაღალი სიმკვრივე და დნობის წერტილი), ასევე ბირთვებში ვოლფრამის შენადნობის მაგივრად ჯავშნიანი ჭურვები. ურანის ბირთვი ასევე კარგია, რადგან ურანი პიროფორიულია: მისი ცხელი პატარა ნაწილაკები, რომლებიც წარმოიქმნება ჯავშანტექნიკის შეჯახებისას, იფეთქება და ცეცხლს უკიდებს ირგვლივ ყველაფერს. ორივე აპლიკაცია ითვლება რადიაციის უსაფრთხოდ. ამრიგად, გაანგარიშებამ აჩვენა, რომ ურანის საბრძოლო მასალით დატვირთული ტანკში ერთი წლის განმავლობაში ჯდომის შემდეგაც, ეკიპაჟი მიიღებდა დასაშვები დოზის მხოლოდ მეოთხედს. ხოლო წლიური დასაშვები დოზის მისაღებად საჭიროა ასეთი საბრძოლო მასალის დამაგრება კანის ზედაპირზე 250 საათის განმავლობაში.

ურანის ბირთვიანი ჭურვები - 30 მმ თვითმფრინავის ქვემეხისთვის ან საარტილერიო ქვეკალიბრისთვის - გამოიყენეს ამერიკელებმა ბოლო ომებში, დაწყებული 1991 წლის ერაყის კამპანიით. იმ წელს მათ წვიმა მოაყარეს ერაყის ჯავშან ნაწილებს ქუვეითში და მათი უკანდახევის დროს 300 ტონა გაფუჭებული ურანი, საიდანაც 250 ტონა, ანუ 780 ათასი ტყვია, ისროლეს თვითმფრინავის იარაღზე. ბოსნია-ჰერცეგოვინაში, არაღიარებული სერბსკას არმიის დაბომბვისას დაიხარჯა 2,75 ტონა ურანი, ხოლო იუგოსლავიის არმიის დაბომბვისას კოსოვოსა და მეტოჰიას რეგიონში - 8,5 ტონა, ანუ 31 ათასი ტყვია. იმის გამო, რომ ჯანმო იმ დროისთვის იყო შეშფოთებული ურანის გამოყენების შედეგებით, ტარდებოდა მონიტორინგი. მან აჩვენა, რომ ერთი ზალპური შედგებოდა დაახლოებით 300 ნაჭრისგან, რომელთაგან 80% შეიცავდა გაფუჭებულ ურანს. 10% მოხვდა სამიზნეებს, ხოლო 82% დაეცა მათგან 100 მეტრში. დანარჩენები 1,85 კმ-ზე დაარბიეს. ჭურვი, რომელიც მოხვდა ტანკს, დაიწვა და გადაიქცა აეროზოლად. ამრიგად, ერაყში მაქსიმუმ ერთნახევარი ტონა ჭურვი შეიძლება გადაიქცეს ურანის მტვრად. ამერიკული სტრატეგიის ექსპერტების აზრით კვლევითი ცენტრი RAND Corporation, მეტი, გამოყენებული ურანის 10-დან 35%-მდე გადაიქცა აეროზოლად. ხორვატი ურანის საწინააღმდეგო საბრძოლო მასალის აქტივისტი ასაფ დურაკოვიჩი, რომელიც მუშაობდა სხვადასხვა ორგანიზაციაში რიადის მეფე ფეისალის საავადმყოფოდან ვაშინგტონის ურანის სამედიცინო კვლევით ცენტრამდე, შეფასებით, რომ მხოლოდ სამხრეთ ერაყში 1991 წელს წარმოიქმნა 3-6 ტონა ურანის სუბმიკრონული ნაწილაკები. რომლებიც მიმოფანტული იყო ფართო ტერიტორიაზე, ანუ იქ ურანის დაბინძურება ჩერნობილს შეედრება.

ურანი (ქიმიური ელემენტი) ურანი (ქიმიური ელემენტი)

ურანი (ლათ. Uranium), U (წაიკითხეთ „ურანი“), რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი ატომური ნომრით 92, ატომური მასა 238,0289. აქტინოიდი. ბუნებრივი ურანი შედგება სამი იზოტოპის ნარევისგან: 238 U, 99,2739%, ნახევარგამოყოფის პერიოდით. თ 1/2 = 4,51 10 9 წელი, 235 U, 0,7024%, ნახევარგამოყოფის პერიოდით თ 1/2 = 7,13 10 8 წელი, 234 U, 0,0057%, ნახევარგამოყოფის პერიოდით თ 1/2 = 2,45 10 5 წელი. 238 U (ურანი-I, UI) და 235 U (აქტინურანიუმი, AcU) რადიოაქტიური სერიის დამფუძნებლები არიან. ხელოვნურად წარმოებული 11 რადიონუკლიდიდან 227-240 მასობრივი ნომრებით, გრძელვადიანი 233 U ( თ 1/2 = 1,62 10 5 წელი), მიიღება თორიუმის ნეიტრონული დასხივებით (სმ.თორიუმი).
სამი გარე ელექტრონული ფენის კონფიგურაცია 5 ს 2 გვ 6 დ 10 ვ 3 6ს 2 გვ 6 დ 1 7 ს 2 , ურანი ეკუთვნის ვ- ელემენტები. მდებარეობს IIIB ჯგუფში ელემენტების პერიოდული სისტემის მე-7 პერიოდში. ნაერთებში ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს +2, +3, +4, +5 და +6, II, III, IV, V და VI ვალენტობას.
ნეიტრალური ურანის ატომის რადიუსი არის 0,156 ნმ, იონების რადიუსი: U 3 + - 0,1024 ნმ, U 4 + - 0,089 ნმ, U 5 + - 0,088 ნმ და U 6+ - 0,083 ნმ. ატომის თანმიმდევრული იონიზაციის ენერგიებია 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 ევ. ელექტრონეგატიურობა პაულინგის მიხედვით (სმ.პაულინგ ლინუსი) 1,22.
აღმოჩენის ისტორია
ურანი აღმოაჩინა გერმანელმა ქიმიკოსმა M.G. Klaproth-მა 1789 წელს (სმ. KLAPROT მარტინ ჰაინრიხი)მინერალის „ფისოვანი ბლენდის“ შესწავლისას. მას დაარქვეს უ.ჰერშელის მიერ აღმოჩენილი პლანეტა ურანის პატივსაცემად (სმ.ჰერშელი) 1781 წელს. მეტალის მდგომარეობაში ურანი 1841 წელს მიიღო ფრანგმა ქიმიკოსმა ე. პელიგოტმა. (სმ. PELIGOT ევგენი მელქიორი) UCl 4-ის შემცირებისას კალიუმის მეტალთან ერთად. ურანის რადიოაქტიური თვისებები აღმოაჩინა ფრანგმა ა.ბეკერელმა 1896 წელს. (სმ.ბეკერელი ანტუან ანრი).
თავდაპირველად ურანს მიენიჭა ატომური მასა 116, მაგრამ 1871 წელს დ.ი.მენდელეევი (სმ.მენდელეევი დიმიტრი ივანოვიჩი)მივედი დასკვნამდე, რომ უნდა გაორმაგდეს. 90-დან 103-მდე ატომური ნომრების მქონე ელემენტების აღმოჩენის შემდეგ ამერიკელმა ქიმიკოსმა გ.სიბორგმა (სმ. SEABORG გლენ თეოდორი)დაასკვნა, რომ ეს ელემენტები (აქტინიდები) (სმ.აქტინოიდები)უფრო სწორია მისი მოთავსება პერიოდულ სისტემაში იმავე უჯრაში No89 ელემენტთან აქტინიუმთან. ეს მოწყობა განპირობებულია იმით, რომ აქტინიდები გადიან 5-ის დასრულებას ვ- ელექტრონული ქვედონე.
ბუნებაში ყოფნა
ურანი დედამიწის ქერქის გრანიტის ფენისა და დანალექი გარსისთვის დამახასიათებელი ელემენტია. დედამიწის ქერქში შემცველობა წონით 2,5·10 -4%. ზღვის წყალში ურანის კონცენტრაცია 10 -9 გ/ლ-ზე ნაკლებია, ზღვის წყალი შეიცავს 10 9-დან 10 10 ტონამდე ურანს. IN თავისუფალი ფორმაურანი არ არის ნაპოვნი დედამიწის ქერქში. ცნობილია ურანის 100-მდე მინერალი, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია პიჩბლენდი U 3 O 8 და ურანიტი. (სმ.ურანიტი)(U,Th)O 2, ურანის ფისოვანი მადანი (შეიცავს ცვალებადი შემადგენლობის ურანის ოქსიდებს) და ტიუამუნიტს Ca[(UO 2) 2 (VO 4) 2] 8H 2 O.
ქვითარი
ურანი მიიღება ურანის მადნები, რომელიც შეიცავს 0,05-0,5% U. ურანის მოპოვება იწყება კონცენტრატის მოპოვებით. მადნები ირეცხება გოგირდის, აზოტის მჟავების ან ტუტე ხსნარებით. მიღებული ხსნარი ყოველთვის შეიცავს სხვა ლითონების მინარევებს. მათგან ურანის გამოყოფისას გამოიყენება განსხვავებები მათ რედოქს თვისებებში. რედოქს პროცესები შერწყმულია იონის გაცვლისა და ექსტრაქციის პროცესებთან.
მიღებული ხსნარიდან, ურანი ამოღებულია ოქსიდის ან ტეტრაფტორიდის UF 4 სახით მეტალოთერმული მეთოდით:
UF 4 + 2 მგ = 2 მგფ 2 + ​​U
შედეგად მიღებული ურანი შეიცავს მცირე რაოდენობით ბორის მინარევებს (სმ. BOR (ქიმიური ელემენტი)), კადმიუმი (სმ.კადმიუმი)და ზოგიერთი სხვა ელემენტი, ე.წ. რეაქტორის შხამები. ბირთვული რეაქტორის მუშაობის დროს წარმოქმნილი ნეიტრონების შთანთქმით ისინი ურანს ატომურ საწვავად გამოსაყენებლად უვარგისს ხდიან.
მინარევებისაგან თავის დასაღწევად, ურანის ლითონი იხსნება აზოტმჟავაში, წარმოქმნის ურანილის ნიტრატს UO 2 (NO 3) 2. ურანილის ნიტრატი ამოღებულია წყალხსნარიდან ტრიბუტილ ფოსფატით. ექსტრაქტიდან გამწმენდი პროდუქტი კვლავ გარდაიქმნება ურანის ოქსიდში ან ტეტრაფტორად, საიდანაც კვლავ მიიღება ლითონი.
ურანის ნაწილი მიიღება რეაქტორში დახარჯული ბირთვული საწვავის რეგენერაციით. ურანის რეგენერაციის ყველა ოპერაცია დისტანციურად ხორციელდება.
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
ურანი მოვერცხლისფრო-თეთრი მბზინავი ლითონია. ურანის ლითონი არსებობს სამი ალოტროპული ფორმით (სმ.ალოტროპია)მოდიფიკაციები. a-მოდიფიკაცია ორთორმბული გისოსით სტაბილურია 669°C-მდე, პარამეტრები ა= 0.2854 ნმ, ვ= 0,5869 ნმ და თან= 0,4956 ნმ, სიმკვრივე 19,12 კგ/დმ3. 669°C-დან 776°C-მდე, b-მოდიფიკაცია ტეტრაგონალური გისოსით სტაბილურია (პარამეტრები ა= 1.0758 ნმ, თან= 0,5656 ნმ). გ-მოდიფიკაცია კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსით მდგრადია დნობის ტემპერატურამდე 1135°C ( ა= 0,3525 ნმ). დუღილის წერტილი 4200°C.
ურანის ლითონის ქიმიური აქტივობა მაღალია. ჰაერში ის იფარება ოქსიდის ფირით. ურანის ფხვნილი არის პიროფორული ურანის წვის და ჰაერში მისი მრავალი ნაერთების თერმული დაშლისას, წარმოიქმნება ურანის ოქსიდი U 3 O 8. თუ ეს ოქსიდი გაცხელებულია წყალბადის ატმოსფეროში (სმ.წყალბადი) 500°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე წარმოიქმნება ურანის დიოქსიდი UO 2:
U 3 O 8 + H 2 = 3UO 2 + 2H 2 O
თუ ურანილის ნიტრატი UO 2 (NO 3) 2 თბება 500°C ტემპერატურაზე, მაშინ დაშლისას წარმოქმნის ურანის ტრიოქსიდს UO 3. სტოქიომეტრიული შემადგენლობის UO 2, UO 3 და U 3 O 8 ურანის ოქსიდების გარდა ცნობილია U 4 O 9 შემადგენლობის ურანის ოქსიდი და ცვლადი შემადგენლობის რამდენიმე მეტასტაბილური ოქსიდი და ოქსიდი.
როდესაც ურანის ოქსიდები ერწყმის სხვა ლითონების ოქსიდებს, წარმოიქმნება ურანატები: K 2 UO 4 (კალიუმის ურანატი), CaUO 4 (კალციუმის ურანატი), Na 2 U 2 O 7 (ნატრიუმის დიურანატი).
ურთიერთქმედება ჰალოგენებთან (სმ.ჰალოგენი)ურანი წარმოქმნის ურანის ჰალოიდებს. მათ შორის, UF 6 ჰექსაფტორიდი არის ყვითელი კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ადვილად ამაღლდება თუნდაც დაბალი გაცხელებით (40-60°C) და თანაბრად ადვილად ჰიდროლიზდება წყლით. Ყველაზე მნიშვნელოვანი პრაქტიკული მნიშვნელობააქვს ურანის ჰექსაფტორიდი UF 6. იგი მიიღება ურანის ლითონის, ურანის ოქსიდების ან UF 4 ფტორთან ან ფტორინატორებთან BrF 3, CCl 3 F (ფრეონ-11) ან CCl 2 F 2 (ფრეონ-12) რეაქციით:
U 3 O 8 + 6CCl 2 F 2 = UF 4 + 3COCl 2 + CCl 4 + Cl 2
UF 4 + F 2 = UF 6
ან
U 3 O 8 + 9F 2 = 3UF 6 + 4O 2
ცნობილია ფტორები და ქლორიდები, რომლებიც შეესაბამება ურანის +3, +4, +5 და +6 ჟანგვის მდგომარეობებს. მიღებული იქნა ურანის ბრომიდები UBr 3, UBr 4 და UBr 5, ასევე ურანის იოდიდები UI 3 და UI 4. სინთეზირებულია ურანის ოქსიჰალიდები, როგორიცაა UO 2 Cl 2 UOCl 2 და სხვა.
წყალბადთან ურანის ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება ურანის ჰიდრიდი UH 3, რომელსაც აქვს მაღალი ქიმიური აქტივობა. გაცხელებისას ჰიდრიდი იშლება, წარმოიქმნება წყალბადი და ფხვნილი ურანი. როდესაც ურანი ადუღდება ბორით, რეაგენტების მოლური თანაფარდობიდან და პროცესის პირობებიდან გამომდინარე, ჩნდება ბორიდები UB 2, UB 4 და UB 12.
ნახშირბადით (სმ.ᲜᲐᲮᲨᲘᲠᲑᲐᲓᲘᲡ)ურანი აყალიბებს სამ კარბიდს UC, U 2 C 3 და UC 2.
ურანის ურთიერთქმედება სილიკონთან (სმ.სილიკონი)მიღებული იქნა სილიციდები U 3 Si, U 3 Si 2, USi, U 3 Si 5, USi 2 და U 3 Si 2.
მიღებული იქნა ურანის ნიტრიდები (UN, UN 2, U 2 N 3) და ურანის ფოსფიდები (UP, U 3 P 4, UP 2). გოგირდით (სმ.გოგირდი)ურანი ქმნის სულფიდების სერიას: U 3 S 5, US, US 2, US 3 და U 2 S 3.
ურანი ლითონი იხსნება HCl-ში და HNO3-ში და ნელა რეაგირებს H2SO4-თან და H3PO4-თან. წარმოიქმნება ურანილის კატიონის UO 2 2+ შემცველი მარილები.
IN წყალხსნარებიარსებობს ურანის ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობებში +3-დან +6-მდე. U(IV)/U(III) წყვილის სტანდარტული დაჟანგვის პოტენციალი - 0,52 V, U(V)/U(IV) წყვილი 0,38 V, U(VI)/U(V) წყვილი 0,17 V, წყვილი U(VI)/ U(IV) 0.27. U 3+ იონი არასტაბილურია ხსნარში, U 4+ იონი სტაბილურია ჰაერის არარსებობისას. UO 2+ კატიონი არასტაბილურია და ხსნარში არაპროპორციულია U 4+ და UO 2 2+. U 3+ იონებს აქვთ დამახასიათებელი წითელი ფერი, U 4+ იონებს აქვთ მწვანე ფერი და UO 2 2+ იონებს აქვთ ყვითელი ფერი.
ხსნარებში ურანის ნაერთები ყველაზე სტაბილურია ჟანგვის მდგომარეობაში +6. ხსნარებში არსებული ურანის ყველა ნაერთი მიდრეკილია ჰიდროლიზისა და კომპლექსების წარმოქმნისკენ, ყველაზე ძლიერი - U 4+ და UO 2 2+ კათიონები.
განაცხადი
ურანის ლითონი და მისი ნაერთები ძირითადად გამოიყენება როგორც ბირთვული საწვავი ბირთვულ რეაქტორებში. ურანის იზოტოპების დაბალი გამდიდრებული ნარევი გამოიყენება ატომური ელექტროსადგურების სტაციონარული რეაქტორებში. პროდუქტი მაღალი ხარისხიგამდიდრება - სწრაფ ნეიტრონებზე მომუშავე ბირთვულ რეაქტორებში. 235 U არის ბირთვული ენერგიის წყარო ბირთვულ იარაღში. 238 U ემსახურება მეორადი ბირთვული საწვავის - პლუტონიუმის წყაროს.
ფიზიოლოგიური მოქმედება
ის მიკრორაოდენობებში (10 -5 -10 -8%) გვხვდება მცენარეთა, ცხოველთა და ადამიანის ქსოვილებში. ის ყველაზე მეტად გროვდება ზოგიერთი სოკოების და წყალმცენარეების მიერ. ურანის ნაერთები შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი(დაახლოებით 1%), ფილტვებში - 50%. ორგანიზმში ძირითადი საცობები: ელენთა, თირკმელები, ჩონჩხი, ღვიძლი, ფილტვები და ბრონქოფილტვის ლიმფური კვანძები. ადამიანისა და ცხოველის ორგანოებსა და ქსოვილებში შემცველობა არ აღემატება 10-7 გ-ს.
ურანი და მისი ნაერთები ძალიან ტოქსიკურია. განსაკუთრებით საშიშია ურანის აეროზოლები და მისი ნაერთები. წყალში ხსნადი ურანის ნაერთების აეროზოლებისთვის, MPC ჰაერში არის 0,015 მგ/მ 3, ურანის უხსნადი ფორმებისთვის MPC არის 0,075 მგ/მ 3. როდესაც ურანი შედის სხეულში, ის გავლენას ახდენს ყველა ორგანოზე, არის ზოგადი უჯრედული შხამი. ურანის მოქმედების მოლეკულური მექანიზმი დაკავშირებულია ფერმენტების აქტივობის ჩახშობის უნართან. ძირითადად თირკმელები ზიანდება (შარდში ჩნდება ცილა და შაქარი, ოლიგურია). ქრონიკული ინტოქსიკაციით შესაძლებელია ჰემატოპოეზისა და ნერვული სისტემის დარღვევები.

ენციკლოპედიური ლექსიკონი . 2009 .

ნახეთ, რა არის "ურანი (ქიმიური ელემენტი)" სხვა ლექსიკონებში:

U (ურანი, ურანი; O = 16 ატომური წონა U = 240) ყველაზე მაღალი ატომური წონის ელემენტი; ატომური წონის ყველა ელემენტი წყალბადსა და ურანს შორისაა. ეს არის პერიოდული ცხრილის VI ჯგუფის მეტალის ქვეჯგუფის ყველაზე მძიმე წევრი (იხ. ქრომი, ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი F.A. ბროკჰაუსი და ი.ა. ეფრონი

ურანი (U) ატომური ნომერი 92 მარტივი ნივთიერების გარეგნობა ატომის თვისებები ატომური მასა (მოლური მასა) 238,0289 ა. ე.მ (გ/მოლი) ... ვიკიპედია

ურანი (ლათ. Uranium), U, რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი III ჯგუფიმენდელეევის პერიოდული სისტემა, მიეკუთვნება აქტინიდების ოჯახს, ატომური ნომერი 92, ატომური მასა 238,029; ლითონის. ბუნებრივი U. შედგება სამი იზოტოპის ნარევისაგან: 238U √ 99,2739%... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

ურანი (ქიმიური ელემენტი)- ურანი, U, პერიოდული სისტემის III ჯგუფის რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 92, ატომური მასა 238,0289; მიეკუთვნება აქტინიდებს; ლითონი, დნობის წერტილი 1135°C. ურანი არის ბირთვული ენერგიის მთავარი ელემენტი (ბირთვული საწვავი), რომელიც გამოიყენება... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი ვიკიპედია

- (ბერძნული ურანოს ცა). 1) ცის ღმერთი, სატურნის მამა, ღმერთთა შორის უძველესი, ბერძნულად. მითოლი. 2) იშვიათი ლითონი, რომელსაც სუფთა მდგომარეობაში აქვს ვერცხლისფერი ფოთლები. 3) დიდი პლანეტა, აღმოაჩინა ჰერშელმა 1781. ლექსიკონი უცხო სიტყვები, შეიცავს... ... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

ურანი:* ურანი (მითოლოგია) ძველი ბერძნული ღმერთი. გაიას შვილი * ურანი (პლანეტა) პლანეტა მზის სისტემა* ურანი ( მუსიკალური ინსტრუმენტი) უძველესი თურქული და ყაზახური მუსიკალური ჩასაბერი ინსტრუმენტი * ურანი (ელემენტი) ქიმიური ელემენტი * ოპერაცია ... ... ვიკიპედია

- (ურანი), U, პერიოდული სისტემის III ჯგუფის რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერი 92, ატომური მასა 238,0289; მიეკუთვნება აქტინიდებს; ლითონი, დნობის წერტილი 1135შC. ურანი არის ბირთვული ენერგიის მთავარი ელემენტი (ბირთვული საწვავი), რომელიც გამოიყენება... ... თანამედროვე ენციკლოპედია

ურანი არ არის ძალიან ტიპიური აქტინიდი, ცნობილია მისი ხუთი ვალენტური მდგომარეობა - 2+-დან 6+-მდე. ურანის ზოგიერთ ნაერთს აქვს დამახასიათებელი ფერი. ამრიგად, სამვალენტიანი ურანის ხსნარები წითელია, ოთხვალენტიანი ურანი მწვანეა, ხოლო ექვსვალენტიანი ურანი - ის არსებობს ურანილის იონის სახით (UO 2) 2+ - ფერთა ხსნარებში. ყვითელი... ის ფაქტი, რომ ექვსვალენტური ურანი აყალიბებს ნაერთებს მრავალი ორგანული კომპლექსური აგენტით, აღმოჩნდა, რომ ძალიან მნიშვნელოვანია No92 ელემენტის მოპოვების ტექნოლოგიისთვის.

დამახასიათებელია, რომ ურანის იონების გარე ელექტრონული გარსი ყოველთვის მთლიანად ივსება; ვალენტური ელექტრონები წინა ელექტრონულ შრეშია, 5f ქვეშელში. თუ ურანს შევადარებთ სხვა ელემენტებს, აშკარაა, რომ პლუტონიუმი მას ყველაზე მეტად ჰგავს. მათ შორის მთავარი განსხვავებაა ურანის დიდი იონური რადიუსი. გარდა ამისა, პლუტონიუმი ყველაზე სტაბილურია ოთხვალენტიან მდგომარეობაში, ხოლო ურანი ყველაზე სტაბილურია ექვსვალენტურ მდგომარეობაში. ეს ხელს უწყობს მათ განცალკევებას, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია: ბირთვული საწვავი პლუტონიუმ-239 მიიღება ექსკლუზიურად ურანისგან, ბალასტის ენერგეტიკული თვალსაზრისით ურანი-238. პლუტონიუმი წარმოიქმნება ურანის მასაში და ისინი უნდა გამოიყოს!

თუმცა, პირველ რიგში, თქვენ უნდა მიიღოთ ურანის ეს მასა, რომელიც გადის გრძელი ტექნოლოგიური ჯაჭვის გავლით, დაწყებული მადნით. როგორც წესი, მრავალკომპონენტიანი, ურანით ღარიბი მადანი.

მძიმე ელემენტის მსუბუქი იზოტოპი

როდესაც ვსაუბრობდით No92 ელემენტის მიღებაზე, შეგნებულად გამოვტოვეთ ერთი მნიშვნელოვანი ეტაპი. მოგეხსენებათ, ყველა ურანს არ შეუძლია ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის მხარდაჭერა. ურანი-238, რომელიც იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის 99,28%-ს შეადგენს, ამის უნარი არ აქვს. ამის გამო, ურანი-238 გარდაიქმნება პლუტონიუმად და ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის გამოყოფა ან გამდიდრება ხდება ურანი-235 იზოტოპით, რომელსაც შეუძლია თერმული ნეიტრონების დაშლა.

შემუშავებულია მრავალი მეთოდი ურანი-235-ისა და ურანი-238-ის გამოსაყოფად. ყველაზე ხშირად გამოყენებული მეთოდია გაზის დიფუზია. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ თუ ორი აირის ნარევი გაივლის ფოროვან დანაყოფში, მაშინ სინათლე უფრო სწრაფად გაივლის. ჯერ კიდევ 1913 წელს ფ.ასტონმა ნაწილობრივ გამოყო ნეონის იზოტოპები ამ გზით.

ურანის ნაერთების უმეტესობა ნორმალურ პირობებში არის მყარი და შეიძლება გარდაიქმნას აირისებრ მდგომარეობაში მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, როდესაც საუბარი არ არის იზოტოპების გამოყოფის რაიმე დახვეწილ პროცესებზე. თუმცა, ურანის უფერო ნაერთი ფტორთან, UF 6 ჰექსაფტორიდი, ამაღლდება უკვე 56,5°C-ზე ( ატმოსფერული წნევა). UF 6 არის ყველაზე აქროლადი ურანის ნაერთი და საუკეთესოდ შეეფერება მისი იზოტოპების გამოყოფას აირისებური დიფუზიით.

ურანის ჰექსაფტორიდი ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით. მილების, ტუმბოების, კონტეინერების კოროზია, მექანიზმების შეზეთვასთან ურთიერთქმედება - პრობლემების მცირე, მაგრამ შთამბეჭდავი სია, რომლის გადალახვაც დიფუზიური მცენარეების შემქმნელებს მოუწიათ. კიდევ უფრო სერიოზული სირთულეები შეგვხვდა.

ურანის ჰექსაფტორიდი, რომელიც მიღებულია ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის ფტორიდაციით, „დიფუზიის“ თვალსაზრისით, შეიძლება ჩაითვალოს ორი აირის ნარევად ძალიან მსგავსი მოლეკულური მასით - 349 (235 + 19 * 6) და 352 (238). + 19 * 6). მაქსიმალური თეორიული გამოყოფის კოეფიციენტი დიფუზიის ერთ საფეხურზე გაზებისთვის, რომლებიც ასე ოდნავ განსხვავდება მოლეკულური წონა, უდრის მხოლოდ 1,0043-ს. რეალურ პირობებში ეს მნიშვნელობა კიდევ უფრო ნაკლებია. გამოდის, რომ ურანი-235-ის კონცენტრაციის 0,72-დან 99%-მდე გაზრდა შესაძლებელია მხოლოდ რამდენიმე ათასი დიფუზიური საფეხურის დახმარებით. აქედან გამომდინარე, ურანის იზოტოპის გამიჯვნის მცენარეები რამდენიმე ათეულ ჰექტარ ფართობს იკავებს. ფოროვანი ტიხრების ფართობი ქარხნების განცალკევების კასკადებში არის დაახლოებით იგივე სიდიდის რიგი.

მოკლედ ურანის სხვა იზოტოპების შესახებ

ბუნებრივი ურანი, ურანი-235-ისა და ურანი-238-ის გარდა, შეიცავს ურან-234-ს. ამ იშვიათი იზოტოპის სიმრავლე გამოიხატება რიცხვით ოთხი ნულით ათწილადის წერტილის შემდეგ. ბევრად უფრო ხელმისაწვდომი ხელოვნური იზოტოპია ურანი-233. იგი მიიღება ბირთვული რეაქტორის ნეიტრონულ ნაკადში თორიუმის დასხივებით:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
ბირთვული ფიზიკის ყველა წესის მიხედვით, ურანი-233, როგორც უცნაური იზოტოპი, იყოფა თერმული ნეიტრონებით. და რაც მთავარია, ურანის 233-ის მქონე რეაქტორებში შეიძლება მოხდეს (და ხდება) ბირთვული საწვავის გაფართოებული რეპროდუქცია. ჩვეულებრივ თერმულ ნეიტრონულ რეაქტორში! გამოთვლები აჩვენებს, რომ როდესაც თორიუმის რეაქტორში კილოგრამი ურანი-233 იწვება, მასში 1,1 კგ ახალი ურანი-233 უნდა დაგროვდეს. სასწაული და ეს ყველაფერი! კილოგრამი საწვავი დავწვეთ, მაგრამ საწვავის რაოდენობა არ შემცირებულა.

თუმცა, ასეთი სასწაულები შესაძლებელია მხოლოდ ბირთვული საწვავით.

ურანი-თორიუმის ციკლი თერმულ ნეიტრონულ რეაქტორებში არის ურანი-პლუტონიუმის ციკლის მთავარი კონკურენტი ბირთვული საწვავის რეპროდუქციისთვის სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში... რეალურად, მხოლოდ ამის გამო, ელემენტი No90 - თორიუმი კლასიფიცირდება, როგორც სტრატეგიული მასალა.

ურანის სხვა ხელოვნური იზოტოპები მნიშვნელოვან როლს არ თამაშობენ. აღსანიშნავია მხოლოდ ურანი-239 - პირველი იზოტოპი ურანი-238 პლუტონიუმ-239-ის გარდაქმნების ჯაჭვში. მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი მხოლოდ 23 წუთია.

ურანის იზოტოპებს, რომელთა მასის რაოდენობა 240-ზე მეტია, არ აქვთ დრო, რომ ჩამოყალიბდნენ თანამედროვე რეაქტორებში. ურანი-240-ის სიცოცხლე ძალიან ხანმოკლეა და ის იშლება, სანამ ნეიტრონის დაჭერის დრო ექნება.

სუპერ ძლიერ ნეიტრონულ ნაკადებში თერმობირთვული აფეთქებაურანის ბირთვი წამის მემილიონედში ახერხებს 19 ნეიტრონის დაჭერას. ამ შემთხვევაში, ურანის იზოტოპები მასობრივი ნომრებით 239-დან 257-მდე იბადება. თავად „გვარის დამფუძნებლები“ ​​ზედმეტად არასტაბილურები არიან ბეტა დაშლისთვის და გადადიან უფრო მაღალ ელემენტებში დიდი ხნით ადრე, სანამ ბირთვული რეაქციების პროდუქტები გამოიყოფა აფეთქების შედეგად შერეული ქანიდან.

თანამედროვე თერმული რეაქტორები წვავს ურან-235-ს. უკვე არსებულ სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში გამოიყოფა საერთო იზოტოპის, ურანი-238-ის ბირთვების ენერგია და თუ ენერგია ნამდვილი სიმდიდრეა, მაშინ ურანის ბირთვები კაცობრიობას სარგებელს მოუტანს უახლოეს მომავალში: N° 92 ელემენტის ენერგია. გახდეს ჩვენი არსებობის საფუძველი.

სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია იმის უზრუნველყოფა, რომ ურანი და მისი წარმოებულები დაიწვას მხოლოდ მშვიდობიანი ელექტროსადგურების ატომურ რეაქტორებში, დაიწვას ნელა, კვამლისა და ალის გარეშე.

ურანის კიდევ ერთი წყარო. ამ დღეებში გახდა ზღვის წყალი. უკვე მუშაობს საპილოტე-სამრეწველო დანადგარები წყლიდან ურანის მოპოვებისთვის სპეციალური სორბენტების გამოყენებით: ტიტანის ოქსიდი ან აკრილის ბოჭკოვანი დამუშავებული გარკვეული რეაგენტებით.

ვინ რამდენი. 80-იანი წლების დასაწყისში კაპიტალისტურ ქვეყნებში ურანის წარმოება წელიწადში დაახლოებით 50000 გ იყო (U3O-ების თვალსაზრისით). ამ თანხის დაახლოებით მესამედი აშშ-ს ინდუსტრიამ უზრუნველყო. მეორე ადგილზე კანადაა, შემდეგ სამხრეთ აფრიკა. ნიგორი, გაბონი, ნამიბია. დან ევროპული ქვეყნებისაფრანგეთი აწარმოებს ყველაზე მეტ ურანს და მის ნაერთებს, მაგრამ მისი წილი თითქმის შვიდჯერ ნაკლები იყო, ვიდრე შეერთებული შტატები.

არატრადიციული კავშირები. მიუხედავად იმისა, რომ ურანისა და პლუტონიუმის ქიმია უკეთ არის შესწავლილი, ვიდრე ტრადიციული ელემენტების ქიმია, როგორიცაა რკინა, უსაფუძვლოდ არ არის, ქიმიკოსები მაინც აღმოაჩენენ ურანის ახალ ნაერთებს. ასე რომ, 1977 წელს გამოვიდა ჟურნალი "რადიოქიმია", ტ. 6-მა მოახსენა ორი ახალი ურანილის ნაერთი. მათი შემადგენლობაა MU02(S04)2-SH20, სადაც M არის ორვალენტიანი მანგანუმის ან კობალტის იონი. რენტგენის დიფრაქციის ნიმუშებმა მიუთითა, რომ ახალი ნაერთები იყო ორმაგი მარილები და არა ორი მსგავსი მარილის ნაზავი.

აღმოჩენა პლანეტარული მასშტაბით. ამას მეცნიერთა მიერ ურანის აღმოჩენა შეიძლება ეწოდოს. პლანეტა აღმოაჩინეს 1781 წელს.

მისი აღმოჩენა გახდა ერთ-ერთის დასახელების მიზეზი პერიოდული ცხრილის ელემენტები. ურანილითონი იზოლირებული იქნა ფისოვანი ნაზავიდან 1789 წელს.

ირგვლივ აჟიოტაჟი ახალი პლანეტაჯერ არ იყო დამყარებული, ამიტომ ზედაპირზე ახალი ნივთიერების დასახელების იდეა იდგა.

მე -18 საუკუნის ბოლოს არ არსებობდა რადიოაქტიურობის კონცეფცია. იმავდროულად, ეს არის ხმელეთის ურანის მთავარი საკუთრება.

მეცნიერები, რომლებიც მუშაობდნენ მასთან, გაუცნობიერებლად ექვემდებარებოდნენ რადიაციას. ვინ იყო პიონერი და რა სხვა თვისებები აქვს ელემენტს, შემდგომში გეტყვით.

ურანის თვისებები

ურანი - ელემენტი, აღმოაჩინა მარტინ კლაპროტმა. მან შეაერთა ფისი კაუსტიკით. შერწყმის პროდუქტი იყო არასრულად ხსნადი.

კლაპროტმა გააცნობიერა, რომ სავარაუდო და არ არის მინერალის შემადგენლობაში. შემდეგ მეცნიერმა ბლენდი გახსნა.

ხსნარიდან ამოვარდა მწვანე ექვსკუთხედები. ქიმიკოსმა მათ ყვითელი სისხლი, ანუ კალიუმის ჰექსაციანოფერატი გამოავლინა.

ამოვარდა ხსნარიდან ყავისფერი ნალექი. კლაპროტმა შეამცირა ეს ოქსიდი სელის ზეთი, კალცინირებული. შედეგი იყო ფხვნილი.

უკვე ყავისფერთან შერევით მომიწია მისი კალცინაცია. აგლომერირებულ მასაში ახალი ლითონის მარცვლები აღმოჩნდა.

მოგვიანებით გაირკვა, რომ ასე არ იყო სუფთა ურანიდა მისი დიოქსიდი. ელემენტი ცალკე იქნა მიღებული მხოლოდ 60 წლის შემდეგ, 1841 წელს. და კიდევ 55 წლის შემდეგ, ანტუან ბეკერელმა აღმოაჩინა რადიოაქტიურობის ფენომენი.

ურანის რადიოაქტიურობაგანპირობებულია ელემენტის ბირთვის უნარით დაიჭიროს ნეიტრონები და ფრაგმენტები. ამავე დროს, შთამბეჭდავი ენერგია გამოიყოფა.

იგი განისაზღვრება რადიაციისა და ფრაგმენტების კინეტიკური მონაცემებით. შესაძლებელია ბირთვების უწყვეტი დაშლის უზრუნველყოფა.

ჯაჭვური რეაქცია იწყება, როდესაც ბუნებრივი ურანი გამდიდრებულია მისი 235-ე იზოტოპით. ეს არ არის ისეთი, როგორც მეტალს დაემატა.

პირიქით, მადნიდან ამოღებულია დაბალრადიოაქტიური და არაეფექტური 238-ე ნუკლიდი, ისევე როგორც 234-ე.

მათ ნარევს უწოდებენ გაფუჭებულს, ხოლო დარჩენილ ურანს - გამდიდრებულს. ეს არის ზუსტად ის, რაც მრეწველებს სჭირდებათ. მაგრამ ამაზე ცალკე თავში ვისაუბრებთ.

ურანი ასხივებს, როგორც ალფა, ასევე ბეტა გამა სხივებით. ისინი აღმოაჩინეს ლითონის ეფექტის ხილვით შავში გახვეულ ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე.

ცხადი გახდა, რომ ახალი ელემენტი რაღაცას ასხივებდა. სანამ Curies იკვლევდნენ რა კონკრეტულად, მარიამ მიიღო რადიაციის დოზა, რამაც ქიმიკოსს სისხლის კიბო განუვითარდა, რისგანაც ქალი გარდაიცვალა 1934 წელს.

ბეტა გამოსხივებას შეუძლია გაანადგუროს არა მხოლოდ ადამიანის სხეული, არამედ თავად მეტალიც. რა ელემენტი წარმოიქმნება ურანისგან?პასუხი: - მოკლედ.

წინააღმდეგ შემთხვევაში მას პროტაქტინიუმი ეწოდება. აღმოაჩინეს 1913 წელს, მხოლოდ ურანის შესწავლის დროს.

ეს უკანასკნელი გარდაიქმნება ბრევიუმში გარე ზემოქმედებისა და რეაგენტების გარეშე, მხოლოდ ბეტა დაშლისგან.

გარეგნულად ურანი - ქიმიური ელემენტი- ფერები მეტალის ბზინვარებით.

ასე გამოიყურება ყველა აქტინიდი, რომელსაც მიეკუთვნება ნივთიერება 92. ჯგუფი იწყება 90 ნომრით და მთავრდება 103 ნომრით.

სიის სათავეში დგას რადიოაქტიური ელემენტი ურანი, ვლინდება როგორც ჟანგვის აგენტი. ჟანგვის მდგომარეობები შეიძლება იყოს მე-2, მე-3, მე-4, მე-5, მე-6.

ანუ 92-ე მეტალი ქიმიურად აქტიურია. თუ ურანს ფხვნილად დაფქვავთ, ის ჰაერში სპონტანურად აალდება.

მისი ჩვეული ფორმით, ნივთიერება იჟანგება ჟანგბადთან შეხებისას და იფარება მოლურჯო ფილმით.

თუ ტემპერატურას 1000 გრადუს ცელსიუსამდე მიიყვანთ, ქიმ. ურანის ელემენტიდაკავშირება . წარმოიქმნება ლითონის ნიტრიდი. ეს ნივთიერება ყვითელი ფერისაა.

ჩაყარეთ წყალში და გაიხსნება, ისევე როგორც სუფთა ურანი. ყველა მჟავა ასევე კოროზირებს მას. ელემენტი ანაცვლებს წყალბადს ორგანული ელემენტებიდან.

ურანი ასევე უბიძგებს მას მარილის ხსნარებიდან, , , , . თუ ასეთი ხსნარი შეირყევა, 92-ე ლითონის ნაწილაკები დაიწყებენ ნათებას.

ურანის მარილებიარასტაბილურია, იშლება სინათლეში ან ორგანული ნივთიერებების არსებობისას.

ელემენტი ალბათ მხოლოდ გულგრილია ტუტეების მიმართ. მეტალი მათთან არ რეაგირებს.

ურანის აღმოჩენაარის სუპერმძიმე ელემენტის აღმოჩენა. მისი მასა შესაძლებელს ხდის ლითონის, უფრო სწორად, მასთან ერთად მინერალების გამოყოფას მადნიდან.

საკმარისია დააქუცმაცოთ და ჩაასხით წყალში. ჯერ ურანის ნაწილაკები დასახლდებიან. სწორედ აქ იწყება ლითონის მოპოვება. დეტალები შემდეგ თავში.

ურანის მოპოვება

მძიმე ნალექის მიღების შემდეგ, მრეწველები ასუფთავებენ კონცენტრატს. მიზანია ურანის ხსნარად გადაქცევა. გამოიყენება გოგირდის მჟავა.

გამონაკლისი კეთდება ტარისთვის. ეს მინერალი არ არის ხსნადი მჟავაში, ამიტომ გამოიყენება ტუტეები. სირთულეების საიდუმლო ურანის 4-ვალენტიან მდგომარეობაშია.

მჟავა გამორეცხვა ასევე არ მუშაობს,. ამ მინერალებში 92-ე მეტალი ასევე 4-ვალენტიანია.

მას მკურნალობენ ჰიდროქსიდით, რომელიც ცნობილია როგორც კაუსტიკური სოდა. სხვა შემთხვევებში, ჟანგბადის გაწმენდა კარგია. არ არის საჭირო გოგირდის მჟავას ცალკე შენახვა.

საკმარისია მადნის სულფიდური მინერალებით 150 გრადუსამდე გაცხელება და მასზე ჟანგბადის ნაკადის გაშვება. ეს იწვევს მჟავას წარმოქმნას, რომელიც ჩამოირეცხება ურანი.

ქიმიური ელემენტი და მისი გამოყენებადაკავშირებულია ლითონის სუფთა ფორმებთან. მინარევების მოსაშორებლად გამოიყენება სორბცია.

იგი ხორციელდება იონგამცვლელ ფისებზე. ასევე შესაფერისია ექსტრაქცია ორგანული გამხსნელებით.

რჩება ხსნარში ტუტის დამატება ამონიუმის ურანატების დასალექად, აზოტის მჟავაში დაშლა და დაქვემდებარებაში.

შედეგი იქნება 92-ე ელემენტის ოქსიდები. ისინი თბება 800 გრადუსამდე და ამცირებენ წყალბადით.

საბოლოო ოქსიდი გარდაიქმნება ურანის ფტორიდი, საიდანაც სუფთა ლითონი მიიღება კალციუმ-თერმული შემცირებით. როგორც ხედავთ, ეს არ არის მარტივი. რატომ ვცდილობთ ასე?

ურანის გამოყენება

92-ე მეტალი არის ბირთვული რეაქტორების მთავარი საწვავი. მჭლე ნარევი განკუთვნილია სტაციონარული და ელექტროსადგურებიგამოიყენეთ გამდიდრებული ელემენტი.

235-ე იზოტოპი ასევე არის ბირთვული იარაღის საფუძველი. მეორადი ბირთვული საწვავის მიღება ასევე შესაძლებელია ლითონის 92-დან.

აქ ღირს კითხვის დასმა, ში რა ელემენტად გარდაიქმნება ურანი?. მისი 238-ე იზოტოპიდან, , არის კიდევ ერთი რადიოაქტიური, სუპერმძიმე ნივთიერება.

სულ 238-ზე ურანიდიდი ნახევარი ცხოვრება, გრძელდება 4,5 მილიარდი წელი. ასეთი გრძელვადიანი განადგურება იწვევს ენერგიის დაბალ ინტენსივობას.

თუ გავითვალისწინებთ ურანის ნაერთების გამოყენებას, მისი ოქსიდები სასარგებლოა. ისინი გამოიყენება მინის ინდუსტრიაში.

ოქსიდები მოქმედებს როგორც საღებავები. შეიძლება მიიღოთ ღია ყვითელიდან მუქ მწვანემდე. IN ულტრაიისფერი სხივებიმასალა ფლუორესციებს.

ეს თვისება გამოიყენება არა მხოლოდ ჭიქებში, არამედ ურანის მინანქრებშიც. მათში ურანის ოქსიდები მერყეობს 0,3-დან 6%-მდე.

შედეგად, ფონი უსაფრთხოა და არ აღემატება 30 მიკრონს საათში. ურანის ელემენტების ფოტოუფრო სწორად, მისი მონაწილეობით პროდუქტები ძალიან ფერადია. შუშისა და ჭურჭლის ბზინვარება იპყრობს თვალს.

ურანის ფასი

კილოგრამი გაუმდიდრებელი ურანის ოქსიდისთვის ისინი დაახლოებით 150 დოლარს იძლევიან. პიკური მნიშვნელობები დაფიქსირდა 2007 წელს.

მაშინ ღირებულებამ კილოგრამზე 300 დოლარს მიაღწია. ურანის მადნების დამუშავება 90-100 ჩვეულებრივი ერთეულის ფასადაც კი მომგებიანი დარჩება.

ვინ აღმოაჩინა ელემენტი ურანი, არ იცოდა რა მარაგები იყო დედამიწის ქერქში. ახლა ისინი დათვლილია.

დიდი საბადოებიმომგებიანი წარმოების ფასით 2030 წლისთვის ამოიწურება.

თუ ახალი საბადოები არ არის აღმოჩენილი, ან ლითონის ალტერნატივა არ არის ნაპოვნი, მისი ღირებულება გაიზრდება.