اورانیوم(1)

اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن U و عدد اتمِی آن 92 می باشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین، سمی، فلزی، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقره ای می باشد به گروه آستیندها تعلق داشته و ایزوتوپ 235 آن برای سوخت راکتورهای هسته ای و سلاح های هسته ای استفاده می شود. معمولاً اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز در صخره ها - خاک - آب - گیاهان و جانوران از جمله انسان یافت می شود.

خصوصیات قابل توجه

اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره ای فلزی با خاصیت رادیواکتیوی ضعیف می باشد که کمی از فولاد نرم تر است. این فلز چکش خوار رسانای جریان الکتریسیته و کمی Paramagnetic می باشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالی سرب می باشد.

اگر اورانیوم به خوبی جدا شود به شدت از آب سرد متأثر شده و در برابر هوا اکسید می شود. اورانیوم استخراج شده از معادن می تواند به صورت شیمیایی به دی اکسید اورانیوم و دیگر گونه های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.

اورانیوم در صنعت سه گونه دارد:

• آلفا (Orthohombic) که تا دمای 667.7 درجه پایدار است.

• بتا (Tetragonal) که از دمای 667.7 تا 774.8 درجه پایدار است.

• گاما (Body-centered cubic) که از دمای 774.8 درجه تا نقطه ذوب پایدار است. (این رساناترین و چکش خوارترین گونه اورانیوم می باشد.)

دو ایزوتوپ مهم آن U235 و U238 می باشند که u235 مهمترین برای راکتورهای و سلاح های هسته ای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که در طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترون های حرارتی شکافته می شود. ایزوتوپ u238 نیز از این جهت مهم است که نوترون ها را برای تولید ایزوتوپ رادیواکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ Pu239 پلوتونیوم تجزیه می کند. ایزوتوپ مصنوعی U233 نیز شکافته شده و توسط بمباران نوترونی Thorium232 به وجود می آید.

اورانیوم اولین عنصر یافته شده بود که می توانست شکافته شود. برای نمونه با بمباران آرام نوترونی ایزوتوپ U235 آن به ایزوتوپ کوتاه عمر U236 تبدیل شده و بلا فاصله به دو هسته کوچکتر تقسیم می شود که این عمل انرژی آزاد کرده و نوترون های بیشتری تولید می کند. اگر این نوترون ها توسط هسته u235 دیگری جذب شوند عملکرد حلقه هسته ای دوباره اتفاق می افتد و اگر چیزی برای جذب نوترون ها وجود نداشته باشد به حالت انفجاری در می آیند. اولین بمب اتمی با این اصل جواب داد "شکاف هسته ای" نام دقیق تر برای این بمب ها و بمب های هیدروژنی "آمیزش هسته ای"سلاح های هسته ای می باشد.

کاربردها

فلز اورانیوم بسیار سنگین و پرچگالی می باشد. اورانیوم خالی توسط بعضی از ارتش ها برای ساخت محافظ برای تانک ها و ساخت قسمت هایی از موشک ها و ادوات جنگی استفاده می شود. ارتش ها همچنین از اورانیوم غنی شده برای سوخت ناوگان خود و زیردریایی ها و همچنین سلاح های هسته ای استفاده می کند. سوخت استفاده شده در راکتورهای ناوگان ایالات متحده معمولاً اورانیوم U235 غنی شده می باشد. اورانیوم موجود در سلاح های هسته ای به شدت غنی می شوند که این مقدار به صورت تقریبی 90% می باشد.

مهمترین کاربرد اورانیوم در بخش غیر نظامی تامین سوخت دستگاه های تولید نیروی هسته ای است که در آن ها سوخت U235 به میزان 2 الی 3% غنی می شود. اورانیوم تخلیه شده در هلیکوپترها و هواپیماها به عنوان وزن متقابل بر هر بار استفاده می شود.

دیگر کاربردهای این عنصر عبارتند از:

• لعاب ظروف سفالی از مقدار کمی اورانیوم طبیعی تشکیل شده است (که داخل فرایند غنی سازی نمی شود) که این عنصر برای اضافه کردن رنگ به آن اضافه می شود.

• نیمه عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم 238 آن را برای تخمین سن سنگ های آتشفشانی مناسب می سازد.

• U235 در راکتورهای هسته ای Breeder به پلوتونیوم تبدیل می شود. و پلوتونیوم نیز در ساخت بمب های هیدروژنی مورد استفاده قرار می گیرد.

• استات اورانیوم در شیمی تحلیلی کاربرد دارد.

• برخی از لوازم نوردهنده از اورانیوم و برخی در مواد شیمیایی عکاسی مانند نیترات اورانیوم استفاده می کنند.

• معمولاً کودهای فسفاتی حاوی مقدار زیادی اورانیوم طبیعی می باشند. چراکه مواد کانی که آن ها از آنجا گرفته شده اند حاوی مقدار زیادی اورانیوم می باشند.

• فلز اورانیوم برای اهداف اشعه ایکس در ساخت این اشعه با انرژی بالا استفاده می شود.

• این عنصر در وسایل Interial Guidance و Gyro Compass استفاده می شود.