ما هو اليورانيوم وفوائده ومن أين يستخرج

ما هو اليورانيوم وفوائده واين يستخرجه. العناصر الطبيعية الموجودة في الطبيعة هي مواد تشكلت على مدى ملايين السنين في ظل الظروف الطبيعية التي ولدت فيها ، ولكل عنصر خصائصه الخاصة التي تعتمد على تكوينه والظروف التي تشكل فيها. في هذا المقال على الموقع المرجعي سنتعرف على ماهية اليورانيوم وفوائده ومكان استخراجه وسنذكر كل ما يتعلق به.

ما هو اليورانيوم؟

اليورانيوم معدن ثقيل يمثله الرمز الدوري U وله رقم هاتف ذري 92. وهو موجود بشكل طبيعي في القشرة الأرضية حول العالم ، حتى في مياه البحر ، وفي مختلف المواد الخام. ، ويتميز بوفرة من المعادن الثقيلة المختلفة على سطح الأرض. لفهم اليورانيوم بشكل صحيح ، من المهم فهم النشاط الإشعاعي لهذا العنصر لأن اليورانيوم طبيعي. المشعة ، لأن نواتها غير مستقرة ، والعنصر في حالة دائمة من الاضمحلال. بالرغم من أنه مادة طبيعية في قشرة الأرض ، فإن اليورانيوم الطبيعي الموجود فيها يتكون بشكل أساسي من مزيج من نظيرين ، اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 ، ينتميان لـ نفس اليورانيوم.[1]

النظائر التي يمكن استخدامها لتاريخ عصر الأرض هي

نظائر اليورانيوم

يوجد اليورانيوم في عدة أشكال متعددة قليلاً تسمى النظائر ، وتتميز هذه النظائر بعدد الجسيمات غير المشحونة في النواة تسمى نيوترونات ، وبينما يحتوي على 16 نظيرًا ، يحتوي اليورانيوم الطبيعي على 3 نظائر فقط ، اثنان منها أول هذه النظائر الطبيعية التي يتكون منها اليورانيوم الأساسي هي:

• اليورانيوم 238: U-238 باختصار ، هو النظير الوحيد الذي يخضع للانشطار ، مما يعني أنه يمكن تفتيته تحت تأثير النيوترونات ، وهو ما يمثل 99.3٪ من خام اليورانيوم.
• اليورانيوم 235: يختصر اليورانيوم 235 ويمثل حوالي 0.7٪ من كتلة خام اليورانيوم.
• اليورانيوم 234: المعروف باسم U-234 ، وهو أقل النظائر شيوعًا ، حيث يبني 0.0054٪ فقط من خام اليورانيوم.

عملية فصل النظائر

العدد الذري لليورانيوم هو 92 ، وهو عدد البروتونات في النواة ، بينما تختلف الأعداد الذرية للنظائر الطبيعية الثلاثة ، حيث تحتوي ذرة اليورانيوم 238 على 146 نيوترونًا ، وتحتوي ذرة اليورانيوم 235 على 143 نيوترونًا ، وتحتوي ذرة اليورانيوم 235 على 143 نيوترونًا ، وتحتوي الذرات على 143 نيوترونًا. تحتوي ذرة اليورانيوم 234 على 142 نيوترونًا فقط ، وهذا رقم يعطي مجموع البروتونات والنيوترونات ، والتي لها الكتلة الذرية لكل نظير ، أي 238 أو 235 أو 234 ، على المستوى الذري ، وحجم هذه النظائر والوزن قليلًا متعددة ، مما يعني أنه باستخدام المعدات المناسبة وفي ظل الظروف المناسبة ، يمكن فصل النظائر.

قنبلة نووية مصنوعة من اليورانيوم

القنابل النووية ، أو القنابل الذرية ، هي أسلحة نووية تستخدم الطاقة الناتجة عن الانشطار النووي لإنتاج انفجار هائل ، وفي الواقع ، في سياق الحرب العالمية الثانية ، استخدمت الولايات المتحدة سلاحين نوويين فقط في النهاية. بدء من الحرب حوالي عام 1954 م ، كانت القنابل الذرية تتكون من عنصر قابل للانشطار (مثل اليورانيوم) ، مخصبًا بنظير يمكن أن يدعم التفاعل المتسلسل للانشطار النووي ، عندما تصطدم النيوترونات الحرة بالذرة الانشطارية (مثل اليورانيوم -235). النواة الذرية ، أو U-235 ، تقسم اليورانيوم لـ جزأين ذريين أصغر يسمى الانشطار ، بالإضافة لـ المزيد من النيوترونات ، يمكن أن يبقى الانشطار الذاتي لأنه ينتج المزيد بالمعدل المطلوب لإحداث انشطار جديد. النيوترونات ، وهذا يخلق تشارك متسلسل .[1]

من كان مكتشف اليورانيوم؟

تم اكتشاف اليورانيوم للمرة الاولى في عام 1789 بعد الميلاد من قبل الكيميائي الألماني مارتن كلابروس عندما أجرى تجربة قام فيها بتحليل عينات من البتشبلند من مناجم الفضة في المملكة البوهيمية السابقة في ما يعرف الآن بجمهورية التشيك ، تم عزل أكسيد اليورانيوم. في ذلك الوقت ، كان اسم أوران إشارة لـ أورانوس ، الذي تم اكتشافه قبل 8 سنوات من اكتشاف اليورانيوم ، والذي كان يسمى في ذلك الوقت عنصر الانشطار لأنه يمكن أن ينشطر ، وقد حدث بالفعل. والجدير بالذكر أن اكتشاف مارتن كلابروث كان أكسيد اليورانيوم. فقط هو ليس يورانيوم نقي كما كان يعتقد في الأصل ، لأنه اكتشف فيما بعد والعديد من خصائصه معروفة.[2]

تاريخ اليورانيوم

يعود اليورانيوم لـ انتهاء القرن الثامن عشر ، عندما اكتشفه العالم مارتن كلابروس ، وعلى الرغم من اكتشافه مبكرًا ، إلا أن خصائصه المهمة لم تكتشف إلا بعد عقود. أما بالنسبة لتزجيج السيراميك ، وكذلك التلوين في التصوير الفوتوغرافي المبكر ، فلم يتم التعرف على خواصه الإشعاعية حتى عام 1866 م ، ولم تظهر إمكانية استخدامه كمصدر للطاقة حتى منتصف القرن العشرين.بعد الحرب العالمية الثانية ، ضمت الولايات المتحدة الأمريكية القنبلة النووية التي استخدمت في مذبحة هيروشيما في اليابان ، والتطورات في هذا الشأن ، بحيث أصبح اليورانيوم الآن يستخدم لتشغيل المفاعلات النووية التجارية ، وتوليد الكهرباء ، وإنتاج النظائر الطبية. والأغراض الصناعية والدفاعية حول العالم[2]

خصائص اليورانيوم

اليورانيوم عنصر موجود بشكل طبيعي على الأرض ، ومثل أي عنصر انتهاء له خواصه الفيزيائية والكيميائية ، وأهمها:[2]

• العدد الذري: عدد البروتونات في النواة هو 92.
• الرمز الذري: U في الجدول الدوري.
• الوزن الذري: متوسط ​​كتلة الذرة ويساوي 238.02891.
• – الكثافة: 18.95 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
• الحالة: صلبة في درجة حرارة الغرفة وذات ذرات قابلة للذوبان في الماء أو الهواء.
• نقطة الانصهار: 1135 درجة مئوية ، أو 2075 درجة فهرنهايت.
• نقطة الغليان: 4131 درجة مئوية ، أي ما يعادل 7468 درجة فهرنهايت.
• عدد النظائر: يحتوي اليورانيوم على 16 نظيرًا ، 3 منها فقط توجد بشكل طبيعي.
• المظهر: اليورانيوم معدن ثقيل لامع وله لون أبيض فضي.
• الخصائص الفيزيائية: مرنة وقابلة للطرق ومغناطيسية قليلاً.
• الكيمياء: عند تعرض معدن اليورانيوم للهواء ، يتم تغطيته بطبقة من الأكسيد ، ويذيب الحامض المعدن ، لكن لا يتأثر بالقاعدة.
• التأثيرات: يعتبر اليورانيوم ومركب اليورانيل من المواد الكيميائية والإشعاعية شديدة السمية.
• النشاط الإشعاعي: يعرض اليورانيوم ثلاثة أنواع بلورية مشعة ، ألفا وبيتا وجاما.

مصدر اليورانيوم

تتعدد مصادر اليورانيوم ومنها:[3]

• من بين المعادن ، يوجد في الأمفيبول القاري ، والكارنيتين ، والكالايت ، والزبرجد الزيتوني ، واليورانيوم ، والأورانوس ، والجيروليت.
• يوجد اليورانيوم في الصخور في صخور الفوسفات والليغنيت ورمل المونازيت.
• يمكن تحضير اليورانيوم عبر اختزال هاليدات اليورانيوم بفلزات قلوية أو قلوية ترابية ، أو عبر اختزال أكاسيد اليورانيوم بالكالسيوم أو الكربون أو الألومنيوم عند درجات حرارة عالية.
• يمكن إنتاج المعدن عبر التحليل الكهربائي لـ KUF5 أو UF4 ثم إذابته في خليط مصهور من CaCl2 و NaCl.
• يمكن إنتاج اليورانيوم عالي النقاء عبر الانحلال الحراري لهاليد اليورانيوم

كيف يتم استخلاص اليورانيوم؟

ويوجد اليورانيوم في صورته الخام المستخرج من المناجم وهو في صورة منخفضة الدرجة لذا يجب تخصيب اليورانيوم من هذه الخامات للحصول على كميات عدد ضخم من اليورانيوم. والنتيجة هي عجينة صفراء أو ما يسمى بالكعكة الصفراء ، وتحتوي على 75٪ من أكسيد اليورانيوم ، تليها مرحلة تنقية المعجون الأصفر ، مروراً بسلسلة من التحولات الكيميائية وتحويله لـ الشكل المفلور ، أو سداسي فلوريد اليورانيوم ، والذي تجعل كل ذرة يورانيوم تحتوي على 6 ذرات فلور وهو ما يسمى بعملية التحويل فيكون اليورانيوم منتج خالي من الشوائب ويمكن تخصيبه.[3]

ما هو تخصيب اليورانيوم؟

بعبارات بسيطة ، يعتبر تخصيب اليورانيوم عملية ضرورية لإنتاج وقود نووي فعال ، واليورانيوم المستخرج من الطبيعة ، عبر زيادة نسبة اليورانيوم -235 ، يخضع للانشطار بالنيوترونات الحرارية ، وترتبط عملية التخصيب بالإنتاج. بعد تنقية المعجون الأصفر وتحويله لـ سادس فلوريد اليورانيوم ، يمكن استخدامه لتخصيب اليورانيوم ، وهي عملية تزيد نسبة اليورانيوم 235 من 0.7٪ في اليورانيوم الطبيعي لـ حوالي 3٪ لـ 5٪ لاستخدامه في وقود المفاعلات النووية. . ، بينما يمكن تحقيق التخصيب بعدة عمليات ، مثل عملية فصل النظائر التي شرحناها سابقًا ، أو وضح الغاز أو أجهزة الطرد المركزي الغازية.[3]

استعمال اليورانيوم

تاريخيا عرف القدماء عن اليورانيوم دون علمهم ، وعندما استخدم أكسيد اليورانيوم كملون لطلاء السيراميك ظهرت أهم استخداماته بعد اكتشافات حقيقية لا لبس فيها ، منها:[4]

• اليورانيوم مهم جدًا كوقود نووي لأن الوقود النووي يستخدم لتوليد الكهرباء وصنع النظائر وصنع الأسلحة.
• يعتقد العلماء في الجيولوجيا أن وجود اليورانيوم والثوريوم هو مصدر معظم الحرارة في باطن الأرض.
• يستخدم اليورانيوم 238 ، الذي يبلغ عمره النصفي 4.51 × 109 سنوات ، لتقدير عمر الصخور النارية ، والذي يُعرف باسم التأريخ الإشعاعي.
• يمكن استعمال اليورانيوم لتصلب وتصلب الفولاذ.
• يستخدم اليورانيوم في أجهزة التوجيه والجيروسكوبات ومكابح الصواريخ وغيرها من الصناعات.
• يستخدم اليورانيوم في أهداف الأشعة السينية ويستخدم على نطاق واسع في المجال الطبي.
• تستخدم النترات كمساحيق فوتوغرافية ، وتستخدم الأسيتات في الكيمياء التحليلية.
• اقترح العلماء أن الوجود الطبيعي لليورانيوم في التربة قد يكون دليلاً على وجود الرادون وذريته.
• تستخدم أملاح اليورانيوم في إنتاج الفازلين الأصفر الزجاجي والسيراميك.

فوائد اليورانيوم

كمادة طبيعية ، إذا تم استخدامه بشكل سلمي دون أي أهداف نووية أخرى ، يعتبر اليورانيوم من أهم المواد التي تقدم فوائد جمة ، خاصة في قطاع الطاقة ، ومن أهم فوائدها:[4]

• الطاقة النووية المنتجة من اليورانيوم هي مصدر للكهرباء أكثر صحة وخالية من الكربون من الوقود الأحفوري.
• يعتبر اليورانيوم مصدرًا مهمًا للطاقة لتوفير طاقة حمل أساسية موثوقة للشبكة.
• إنه مصدر للكهرباء خالٍ من الكربون وهو أكثر صحة من الوقود الأحفوري.
• استعمال مواد أقل ، مثل اليورانيوم ، في طاقة المختبر يعني تعدين أقل وتأثير أقل على البيئة.
• ينتشر اليورانيوم على نطاق واسع ، خاصة في الصناعات الكبيرة ، وتعتبر النظائر المشعة المشتقة منه مفيدة جدًا ، خاصة في الطب.
• يستخدم اليورانيوم مع الكثير من المواد المشعة المختلفة لفهم تكوين وتاريخ وترسب الموارد الجوفية للأرض.
• من الناحية الاقتصادية ، يعد إنتاج اليورانيوم وتخصيبه صناعة تعمل على تحديث اقتصاديات الدول المنتجة ، وخاصة في كندا ، وتوفر فرص عمل واسعة جدًا.

كل الأكتينيدات مشعة

أضرار اليورانيوم

لقد سار التلوث الإشعاعي والمعادن الثقيلة جنبًا لـ جنب مع تطور اليورانيوم ، الذي أنتج التعدين إرثًا مؤسفًا من الأنواع المهددة بالانقراض ، بالإضافة الى تلوث الأراضي العمومية والمياه الثمينة ، التي غالبًا ما تكون دائمة ، مع آثار كارثية على صحة الإنسان والملوثات. قد يتسبب تعدين اليورانيوم في تلويث النظم الإيكولوجية المائية لمئات السنين وقد يهدد مجتمعات المصب والأسماك والحياة البرية ، وقد يؤثر على كل مراحل تحديث اليورانيوم ، من الاستكشاف لـ التعدين والطحن والإنتاج ، لـ الأنواع ، والتهديدات البيئية المختلفة للأنظمة والبشر. المجتمعات ، بدءًا من تدمير الموائل وتعطيل الحياة. تهدد البرية والتراكم البيولوجي وتلوث المياه الذي لا رجعة فيه ازدهار اليوم عبر بناء إرث من أضرار اليورانيوم البيئية والاجتماعية.[4]

وبهذه الطريقة نصل لـ انتهاء المقال الذي يحمل عنوان “ما هو اليورانيوم وفوائده وأين يتم استخراجه” ، نتعرف من خلاله على ماهية اليورانيوم وخصائصه وفوائده ، وأين يتم استخراجه ، ومن اكتشفه ، و التاريخ. وتعدد مصادره واستخداماته كما نتعرف على استخدامه في القنابل النووية وكيفية تكثيفه.