اليورانيوم Uranium ، خصائص واستخدامات اليورانيوم

Uranium

اكتشف اليورانيوم Uranium عام 1789م على يد العالم الألمانى كلابروت Klaproth ، الذى أستطاع أن يفصله من خام البتشبلند

Martin Heinrich Klaproth.jpg

Pitchblende ، وقد اطلق اسم اليورانيوم على هذا العنصر النادر لتخليد ذكرى اكتشاف الكوكب أورانوس Uranus بواسطة هيرشل Herschel فى عام 1781 م ،  وقد اعتقد Klaproth أنه حصل على فلز اليورانيوم ، ولكن ظهر فيما بعد أنه استطاع فقط أن يحصل على أكسيد اليورانيوم UO2 ، ولم يتم فصل الفلز الا فى عام 1841 م .

صفات غامضة :-

بين Klaproth أن أملاح اليورانيوم تعطى لونا أصفر هادئا أو برتقاليا اذا أضيفت الى المسحة الزجاجية Glaze التى تغطى بها الآنية الفخارية ، وقد استخدمت فى القرن التاسع عشر كميات قليلة من مركبات اليورانيوم كمواد فوتوغرافية ، ولكن اليورانيوم ، أثقل العناصر المعروفة ، لم يصبح موضع اهتمام خاص الا فى عام 1896 م ، ففى ذلك العام كان هنرى بيركيل Henri Becquerel

هنري بيكريل

يمحص عددا من المواد المتألقة Fluorescent ، ومن بينها ملح من أملاح اليورانيوم .

نتيجة بحث الصور عن اليورانيوم

وفى يوم من الايام وضع بيكريل كمية من ملح اليورانيوم فى درج يحتوى على بعض الألواح الفوتوغرافية ، ومع ان الالواح كانت ملفوفة فى ورق لحمايتها ، الا أن بيكريل وجد لدهشته عند تحميضها انها  فسدت ، كما لو كانت تعرضت للضوء ، وعندما مضى يتقصى هذا العارض الغريب ، وجد أن اليورانيوم هو المسئول ، وان أملاح اليورانيوم بثت اشعاعا يستطيع أن ينفذ خلال المواد الصلبة ، ويؤثر على لوح فوتوغرافى ، وقد سميت هذه الخاصة Property النشاط الاشعاعى Radio – activity ، وكان اليورانيوم أول مادة مشعة أمكن الحصول عليها ، وقد تم فصل الراديوم أيضا من Pitchblende ، حيث ينشأ نتيجة لتكسر Breakdwon اليورانيوم المشع .

الطاقة من اليورانيوم :-

ان الاستخدام الرئيسى لليورانيوم اليوم ، هو كوقود فى محطات التوليد النووية ، ويحتوى اليورانيوم الطبيعى المستخرج من الخام ، على نوعين من الذرات أو نظيرين Isotopes لليورانيوم ، ويحتوى أحدهما ويسمى U235 على 92 بروتونا ، 143 نيوترونا 235 جزيئا فى المجموع ، أما الثانى وهو U238 فان به 92 بروتونا و 146 نيوترونا ، ويحتوى اليورانيوم الطبيعى على 140 ذرة U238 لكل ذرة واحدة من U235 ، واذا أصطدم نيوترون حر بذرة من U235 فانها قد تنشطر الى شطرين لهما نفس الوزن تقريبا ، فهى اذا قابله للانشطار Fissile ، ثم هى بالأضافة الى ذلك سوف تعطى نيوترونين أو ثلاثة تندفع منها بسرعة ، وسوف تعطى أيضا كمية كبيرة من الطاقة ، ويمتص U238 النيوترونات السريعة بسهولة أكبر ولكنه غير قابل للأنشطار ، اذ تبقى النيوترونات فى النواة Nucleus ، وينطلق شعاع من أشعة جاما .

نتيجة بحث الصور عن محطات نووية

ويكون اليورانيوم فى المفاعل النووى Nuclear Reactor على شكل قضبان تفصلها كتل من الجرافيت Graphite تعمل كملطفات Moderators ، أى أنها تخفف من سرعة اليوترونات الناتجة عن أنشطار U235 حتى يقل احتمال امتصاصها وضياعها فى U238 ، كما أن النيوترونات البطيئة تشطر U235 أسهل من النيوترونات السريعة ، وتنسق كمية U238 والجرافيت وغيرها من المواد الممتصة ، بحيث ينجح نيوترون واحد فقط من النيوترونين أو الثلاثة الناتجة عن انشطار نواة U235 فى شطر نواة أخرى ، وهذه بدورها تعطى نيوترونين أو ثلاثة ، ينجح واحد منها فقط فى شطر نواة أخرى وهلم جرا ، وبهذه الطريقة يظل عدد النويات ( جمع نواة ) المنشطرة فى أى وقت ثابتا ، وبذلك يمكن السيطرة على التفاعل ، ويمكن استخدام الحرارة الناتجة من عملية الانشطار فى تحويل الماء الى بخار ، وأستخدام البخار فى ادارة توربين Turbine يولد الكهرباء .

نتيجة بحث الصور عن شكل اليورانيوم فى المفاعل النووى

لنفرض أننا فصلنا U235 عن U238  ، ووضعنا كمية كافية من U235 النقى مع بعضها ، وعندما يحدث الانشطار الأول ، فأنه يعطى مثلا ثلاثة نيوترونات تصطدم بثلاث نويات أخرى من U235 ، وستعطى كل منها بدورها ثلاثة نيوترونات أخرى ، وبذلك يكون المجموع 9 ، وهذه تتسبب فى انشطار تسعة نويات أخرى ثم 27 ، 81 ، 243 وهلم جرا ، ولايمكن السيطرة على هذا النوع من التفاعل الذى يحدث بسرعة كبيرة مع تفجير مفاجىء وهائل للطاقة ، وهذا هو أساس القنبلة النووية .

أماكن وجود اليورانيوم :-

يوجد اليورانيوم فى معادن كثيرة ، ولكن الخامات الرئيسية ، وهى يورانينيت Uraninite ( يو أ 2 ، يو أ 3 المتبلورة ) ، وبتشبلند Pitchblende ( خليط من يو أ 2 ، يو أ 3 أسود وبتشى ” مزفت ” Pitchy ) ، وأوتيونيت Autunite ( مركب من يورانيل الفوسفات الكالسيومى ) ، وفى العالم الغربى توجد الرواسب الرئيسية فى كندا ، وجنوب أفريقيا ، والولايات المتحدة ، وفرنسا ، واستراليا ، والكونغو ، وتوجد رواسب هامة فى وسط أوروبا وروسيا .

الخواص الكيميائية :-

فلز اليورانيوم ذو قابلية للتفاعل ، اذا سخن يتحد مباشرة مع الأوكسجين ومع الهالوجينات Halogens ( الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود ) ، وعند 250 درجة مئوية – 300 درجة مئوية ، يتحد مع الأيدروجين مكونا الأيدريد UH3 ، ويكون مع الأحماض أملاح ثلاثية ورباعية التكافؤ ، وسادس فلوريد اليورانيوم ( UF6 ) مركب يغلى فى درجة حرارة منخفضة ، وذو أهمية فى فصل U235 عن U238  .

الخواص الطبيعية :-

العدد الذرى 92 الوزن الذرى 238،07 نقطة الأنصهار 1133 درجة مئوية ، نقطة الغليان 3800 درجة مئوية ، الكثافة 19،05حجم/سم3 ، واليورانيوم سحوب Ductile يمكن سحبه على شكل أسلاك ، وطروق Malleable يسهل تشكيله ، وهو من ناحية المظهر فلز فضى لامع .

‫0 تعليق

اترك تعليقاً