مقاله درباره زمان کشف عنصر شیمیایی مانند اورانیوم و در چه صنایعی از این ماده در زمان ما استفاده می شود.
اورانیوم یک عنصر شیمیایی در انرژی و صنایع نظامی است
در همه زمان‌ها، مردم سعی کرده‌اند منابع انرژی بسیار کارآمد را بیابند و در حالت ایده‌آل - یک ماشین به اصطلاح حرکت دائمی ایجاد کنند. متأسفانه، غیرممکن بودن وجود آن از نظر تئوری در قرن نوزدهم اثبات و اثبات شد، اما دانشمندان هنوز امید خود را برای تحقق رویای نوعی دستگاه که قادر به تولید مقدار زیادی انرژی "پاک" برای مدت زمان بسیار زیادی باشد، از دست ندادند. مدت طولانی.
تا حدی این با کشف ماده ای مانند اورانیوم محقق شد. عنصر شیمیایی با این نام اساس توسعه راکتورهای هسته ای را تشکیل داد که در زمان ما انرژی کل شهرها، زیردریایی ها، کشتی های قطبی و غیره را تامین می کند. درست است که انرژی آنها را نمی توان "پاک" نامید، اما در سال های اخیر بسیاری از شرکت ها "باتری های اتمی" فشرده مبتنی بر تریتیوم را برای فروش گسترده ساخته اند - آنها هیچ قطعه متحرکی ندارند و برای سلامتی ایمن هستند.
اما در این مقاله تاریخچه کشف یک عنصر شیمیایی را به تفصیل تحلیل خواهیم کرد.اورانیوم نامیده می شود و واکنش شکافت هسته های آن.
تعریف
اورانیوم یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی مندلیف دارای عدد اتمی 92 است. جرم اتمی آن 238.029 است و با نماد U مشخص شده است. در شرایط عادی، این فلز نقره ای متراکم و سنگین است. اگر در مورد رادیواکتیویته آن صحبت کنیم، پس اورانیوم خود عنصری با رادیواکتیویته ضعیف است. همچنین حاوی ایزوتوپ های کاملاً پایدار نیست. و پایدارترین ایزوتوپ موجود اورانیوم-338 است.
ما فهمیدیم این عنصر چیست و اکنون بیایید به تاریخچه کشف آن نگاه کنیم.
تاریخ
ماده ای به نام اکسید اورانیوم طبیعی از قدیم الایام برای مردم شناخته شده است و صنعتگران قدیم از آن برای ساختن لعاب استفاده می کردند که برای پوشش سرامیک های مختلف برای مقاومت در برابر آب ظروف و سایر محصولات و همچنین آنها استفاده می شد. تزئینات.
سال 1789 تاریخ مهمی در تاریخ کشف این عنصر شیمیایی بود. در آن زمان بود که شیمیدان و مارتین کلاپروت آلمانی الاصل توانست اولین اورانیوم فلزی را بدست آورد. و عنصر جدید به افتخار سیاره کشف شده هشت سال قبل نام خود را گرفت.
برای تقریباً 50 سال، اورانیوم به دست آمده در آن زمان یک فلز خالص در نظر گرفته می شد، اما در سال 1840، یک شیمیدان فرانسوی به نام یوجین-ملکیور پلیگوت توانست ثابت کند که ماده به دست آمده توسط کلاپروت، علیرغم علائم بیرونی مناسب. ، اصلاً یک فلز نبود، بلکه اکسید اورانیوم بود. کمی بعد، همان Peligo دریافت کرداورانیوم واقعی یک فلز خاکستری بسیار سنگین است. پس از آن بود که وزن اتمی ماده ای مانند اورانیوم برای اولین بار تعیین شد. عنصر شیمیایی در سال 1874 توسط دیمیتری مندلیف در جدول تناوبی عناصر معروف خود قرار گرفت و مندلیف وزن اتمی این ماده را دو برابر کرد. و تنها 12 سال بعد، به طور تجربی ثابت شد که شیمیدان بزرگ در محاسبات خود اشتباه نکرده است.
رادیواکتیویته
اما علاقه واقعاً گسترده به این عنصر در جامعه علمی در سال 1896 آغاز شد، زمانی که بکرل این واقعیت را کشف کرد که اورانیوم پرتوهایی از خود ساطع می کند که به نام محقق - پرتوهای بکرل - نامگذاری شده است. بعدها یکی از مشهورترین دانشمندان در این زمینه به نام ماری کوری این پدیده را رادیواکتیویته نامید.
تاریخ مهم بعدی در مطالعه اورانیوم را سال 1899 می دانند: در آن زمان بود که رادرفورد کشف کرد که تابش اورانیوم ناهمگن است و به دو نوع تقسیم می شود - پرتوهای آلفا و بتا. و یک سال بعد، پل ویلار (ویلار) سومین نوع پرتوهای رادیواکتیو که امروزه برای ما شناخته شده است را کشف کرد - به اصطلاح پرتوهای گاما.
هفت سال بعد، در سال 1906، رادرفورد، بر اساس نظریه رادیواکتیویته خود، اولین آزمایش ها را انجام داد که هدف آن تعیین سن کانی های مختلف بود. این مطالعات، در میان چیزهای دیگر، پایه و اساس شکل گیری تئوری و عمل تجزیه و تحلیل رادیو کربن را گذاشت.
شکافت هسته اورانیوم
اما، شاید، مهم ترین کشف، به لطف آناستخراج گسترده و غنی‌سازی اورانیوم برای اهداف صلح‌آمیز و نظامی، فرآیند شکافت هسته‌های اورانیوم است. این در سال 1938 اتفاق افتاد، این کشف توسط فیزیکدانان آلمانی اتو هان و فریتز استراسمن انجام شد. بعدها، این نظریه در آثار چندین فیزیکدان آلمانی تأیید علمی دریافت کرد.
ماهیت مکانیزمی که آنها کشف کردند به این صورت بود: اگر به هسته ایزوتوپ اورانیوم-235 با یک نوترون تابش کنید، سپس با گرفتن یک نوترون آزاد، شروع به تقسیم می کند. و همانطور که همه ما اکنون می دانیم، این فرآیند با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی همراه است. این عمدتاً به دلیل انرژی جنبشی خود تابش و قطعات هسته اتفاق می افتد. بنابراین اکنون می دانیم که شکافت اورانیوم چگونه اتفاق می افتد.
کشف این مکانیسم و نتایج آن نقطه آغازی برای استفاده از اورانیوم برای اهداف صلح آمیز و نظامی است.
اگر در مورد استفاده از آن برای مقاصد نظامی صحبت کنیم، برای اولین بار این نظریه وجود دارد که می توان شرایطی را برای چنین فرآیندی مانند واکنش شکافت پیوسته هسته اورانیوم ایجاد کرد (زیرا انرژی عظیمی برای انفجار مورد نیاز است. یک بمب هسته ای) توسط فیزیکدانان شوروی زلدوویچ و خاریتون اثبات شد. اما برای ایجاد چنین واکنشی، اورانیوم باید غنی‌سازی شود، زیرا در حالت عادی خواص لازم را ندارد.
با تاریخچه این عنصر آشنا شدیم، حالا متوجه می شویم که کجا استفاده می شود.
کاربرد و انواع ایزوتوپ اورانیوم
پس از کشف فرآیندی مانند واکنش شکافت زنجیره ای اورانیوم، فیزیکدانان با این سوال مواجه شدند که کجا باید از آن استفاده کرد؟
در حال حاضر، دو منطقه اصلی وجود دارد که در آن از ایزوتوپ های اورانیوم استفاده می شود. این یک صنعت و نظامی صلح آمیز (یا انرژی) است. هر دو اول و دوم از واکنش شکافت هسته ای ایزوتوپ اورانیوم-235 استفاده می کنند، فقط قدرت خروجی متفاوت است. به زبان ساده، در یک راکتور هسته ای، نیازی به ایجاد و حفظ این فرآیند با همان قدرتی که برای انجام انفجار یک بمب هسته ای لازم است، وجود ندارد.
بنابراین، صنایع اصلی که در آنها واکنش شکافت اورانیوم استفاده می شود فهرست شدند.
اما دستیابی به ایزوتوپ اورانیوم 235 یک کار تکنولوژیکی بسیار پیچیده و پرهزینه است و هر کشوری توان ساخت نیروگاه های غنی سازی را ندارد. به عنوان مثال، برای به دست آوردن بیست تن سوخت اورانیوم، که در آن میزان ایزوتوپ اورانیوم 235 از 3 تا 5 درصد است، باید بیش از 153 تن اورانیوم طبیعی «خام» غنی‌سازی شود..
ایزوتوپ اورانیوم 238 عمدتاً در طراحی سلاح های هسته ای برای افزایش قدرت آنها استفاده می شود. همچنین، هنگامی که یک نوترون را جذب می‌کند و به دنبال آن فرآیند واپاشی بتا انجام می‌شود، این ایزوتوپ در نهایت می‌تواند به پلوتونیوم 239 تبدیل شود - سوختی رایج برای اکثر راکتورهای هسته‌ای مدرن.
علی رغم تمام کاستی های این گونه راکتورها (هزینه بالا، پیچیدگی تعمیر و نگهداری، خطر حادثه)، عملکرد آنها بسیار سریع جواب می دهد و انرژی غیرقابل مقایسه ای نسبت به نیروگاه های حرارتی یا برق آبی کلاسیک تولید می کنند.
همچنین، واکنش شکافت هسته اورانیوم امکان ایجاد سلاح های کشتار جمعی هسته ای را فراهم کرد. با قدرت بسیار زیاد، نسبی آن متمایز می شودفشردگی و این واقعیت که می تواند مناطق وسیعی از زمین را برای سکونت انسان نامناسب کند. درست است، سلاح‌های اتمی مدرن از پلوتونیوم استفاده می‌کنند، نه اورانیوم.
اورانیوم ضعیف شده
همچنین انواع مختلفی از اورانیوم ضعیف شده وجود دارد. سطح رادیواکتیویته آن بسیار پایین است، به این معنی که برای انسان خطرناک نیست. دوباره در حوزه نظامی استفاده می شود، به عنوان مثال به زره تانک آبرامز آمریکایی اضافه می شود تا قدرت بیشتری به آن بدهد. علاوه بر این، تقریباً در تمام ارتش های با فناوری پیشرفته می توانید پوسته های مختلفی با اورانیوم ضعیف شده پیدا کنید. آنها علاوه بر جرم بالای خود، خاصیت بسیار جالب دیگری نیز دارند - پس از انهدام پرتابه، قطعات آن و گرد و غبار فلزی خود به خود مشتعل می شوند. و به هر حال، برای اولین بار از چنین پرتابه ای در طول جنگ جهانی دوم استفاده شد. همانطور که می بینیم، اورانیوم عنصری است که در زمینه های مختلف فعالیت های انسانی مورد استفاده قرار گرفته است.
نتیجه گیری
طبق پیش‌بینی‌های دانشمندان، در حدود سال ۲۰۳۰، تمامی ذخایر بزرگ اورانیوم به طور کامل تخلیه می‌شوند و پس از آن توسعه لایه‌های صعب العبور آن آغاز می‌شود و قیمت آن افزایش می‌یابد. به هر حال، سنگ معدن اورانیوم به خودی خود برای مردم کاملا بی ضرر است - برخی از معدنچیان چندین نسل بر روی استخراج آن کار می کنند. اکنون ما به تاریخچه کشف این عنصر شیمیایی و نحوه استفاده از واکنش شکافت هسته های آن پی برده ایم.
به هر حال، یک واقعیت جالب شناخته شده است - ترکیبات اورانیوم از دیرباز به عنوان رنگ برای چینی وشیشه (به اصطلاح شیشه اورانیوم) تا دهه 1950.
