اورانیوم یک عنصر شیمیایی است که برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود، اما رایج‌ترین کاربرد آن تولید انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای است. این فلز سنگین به دلیل قابلیت استفاده در سلاح‌های کشتار جمعی، شهرت منفی نیز دارد. با توجه به درگیری‌های اخیر در اوکراین و تهدید بالقوه استفاده روسیه از سلاح‌های هسته‌ای، در این متن به بررسی حقایقی درباره اورانیوم می‌پردازیم که احتمالاً از آن‌ها بی‌اطلاع بوده‌اید.
کشف
اورانیوم در سال ۱۷۸۹ توسط شیمیدان آلمانی مارتین هاینریش کلاپروت کشف شد. کلاپروت در حال مطالعه کانی پیچ‌بلند بود که پس از مشاهده واکنش‌های شیمیایی غیرعادی، نتیجه گرفت که این ماده پیچ‌بلند نیست و در واقع عنصر جدیدی را کشف کرده است.
نام‌گذاری
کلاپروت این عنصر جدید را به افتخار سیاره اورانوس که به تازگی کشف شده بود، اورانیوم نامید.
قدمت
اورانیوم از زمان‌های بسیار دور وجود داشته است. سوابق استفاده از آن به سال ۷۹ میلادی برمی‌گردد، زمانی که از اکسید اورانیوم به عنوان عامل رنگی برای شیشه و در لعاب سرامیک استفاده می‌شد.
درخشش
وقتی از اورانیوم برای رنگ کردن شیشه استفاده می‌شود، زیر نور سیاه در تاریکی می‌درخشد.
رنگ اورانیوم
اورانیوم خالص نقره‌ای رنگ است، اما در مواجهه با هوا به سرعت اکسید می‌شود.
اورانیوم خالص
سال ۱۸۴۱، شیمیدان فرانسوی اوژن ملشیور پلیگو موفق به جداسازی اورانیوم خالص شد. او این کار را با حرارت دادن تتراکلرید اورانیوم با پتاسیم انجام داد.
رادیواکتیویته
در سال ۱۸۹۶، فیزیکدان فرانسوی آنتوان هانری بکرل متوجه شد که اورانیوم رادیواکتیو است. او این را پس از قرار دادن نمونه‌ای از آن روی یک صفحه عکاسی که در معرض نور قرار نگرفته بود، کشف کرد.
دانشمند مشهور لهستانی ماری کوری پس از کشف بکرل، اصطلاح «رادیواکتیویته» را ابداع کرد. ماری کوری به همراه همسرش، دانشمند فرانسوی پیر کوری، از پیشگامان مطالعه رادیواکتیویته بودند.
منشأ اورانیوم
تصور می‌شود که اورانیوم حدود ۶.۶ میلیارد سال پیش در یک ابرنواختر تشکیل شده و به زمین رسیده است. واپاشی رادیواکتیو آهسته این عنصر، منبع اصلی گرما در داخل سیاره است.
اورانیوم فراوان‌تر از نقره
اورانیوم چهل و هشتمین عنصر فراوان در پوسته طبیعی زمین است و ۴۰ برابر بیشتر از نقره یافت می‌شود.
نرخ واپاشی
نرخ واپاشی برای اکثر انواع اورانیوم نسبتاً پایین است و به نوع اورانیوم بستگی دارد. به عنوان مثال، اورانیوم-۲۳۸ نیمه عمری ۴.۵ میلیارد ساله و اورانیوم-۲۳۴ نیمه عمری ۲۴۵,۵۰۰ ساله دارد. استثنا اورانیوم-۲۱۴ است که به طور مصنوعی ساخته می‌شود و نیمه عمری نیم میلی‌ثانیه‌ای دارد!
اورانیوم رادیواکتیوترین عنصر نیست
نرخ واپاشی پایین به این معناست که اورانیوم، به طور کلی، چندان رادیواکتیو نیست. رادیواکتیوترین عنصر در واقع پولونیوم است که نیمه عمری ۱۳۸ روزه دارد.
شکافت هسته‌ای
اورانیوم-۲۳۵ به دلیل واکنشی به نام شکافت هسته ای، پتانسیل انفجاری بالایی دارد و این واکنش باعث آزاد شدن مقدار زیادی انرژی می شود. در این واکنش، هسته اورانیوم-۲۳۵ با جذب یک نوترون اضافی به دو قسمت تقسیم می شود و انرژی زیادی آزاد می کند. این فرآیند باعث می شود که اورانیوم-۲۳۵ به عنوان یک ایزوتوپ قابل شکافت، در تولید انرژی هسته ای و همچنین در ساخت سلاح های هسته ای استفاده شود.
بمب هسته‌ای
شکافت هسته‌ای اصل اساسی بمب‌های اتمی است. به عنوان مثال، بمبی که در هیروشیما منفجر شد، کمتر از یک کیلوگرم اورانیوم داشت و قدرت انفجار آن معادل حدود ۱۵ کیلوتن TNT بود. تنها ۱.۳۸ درصد از اورانیوم موجود در بمب دچار شکافت شد. در مجموع، بمب «پسر کوچک» حاوی ۶۴ کیلوگرم اورانیوم بود.
غنی‌سازی اورانیوم برای شکافت
برای افزایش کارایی شکافت اورانیوم، باید آن را غنی کرد. نیروگاه‌های هسته‌ای از اورانیوم غنی شده برای تولید انرژی استفاده می‌کنند.
اورانیوم ضعیف شده
محصول باقیمانده، اورانیوم ضعیف شده است که سپس در مواردی مانند گلوله‌ها یا زره تانک استفاده می‌شود. اورانیوم ضعیف شده تقریباً نیمی از رادیواکتیویته اورانیوم طبیعی را دارد.
اکسید اورانیوم جامد
کیک زرد نامی است که به اکسید اورانیوم جامد داده می‌شود. این شکل از اورانیوم، پودر زردی است که اغلب قبل از غنی‌سازی تجاری می‌شود.
معادن
اورانیوم در ۲۰ کشور جهان استخراج می‌شود. اکثریت قریب به اتفاق آن از قزاقستان، نامیبیا، کانادا، استرالیا، نیجر و روسیه می‌آید.
همه ما در معرض اورانیوم هستیم
همه ما به طور طبیعی در معرض مقادیر بسیار کمی از اورانیوم قرار داریم. این مواجهه از طریق غذا، آب، خاک و هوا رخ می‌دهد، اگرچه این سطح از مواجهه ایمن است.
چه کسانی از انرژی هسته‌ای استفاده می‌کنند؟
حدود ۱۰ درصد از برق جهان در رآکتورهای هسته‌ای تولید می‌شود. به عنوان مثال، ایالات متحده حدود ۲۰ درصد از برق خود را از منابع هسته‌ای تأمین می‌کند، در حالی که کشورهایی مانند بلژیک، سوئد و اوکراین ۳۰ درصد یا بیشتر از برق خود را از این منابع تأمین می‌کنند. فرانسه، از سوی دیگر، بیش از ۷۰ درصد از برق خود را از رآکتورهای هسته‌ای تأمین می‌کند.
سایر کاربردهای انرژی هسته‌ای
ما از دهه ۱۹۵۰ از رادیوایزوتوپ‌های تولید شده مصنوعی برای اهداف مختلفی استفاده می‌کنیم و تأثیر آن بر زندگی ما چشمگیر بوده است.
پزشکی
رادیوایزوتوپ‌ها به طور گسترده‌ای برای تشخیص و تحقیق استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، پرتودرمانی که برای درمان سرطان استفاده می‌شود، از رادیوایزوتوپ‌ها بهره می‌برد. از تابش گاما همچنین برای استریل کردن طیف وسیعی از وسایل پزشکی استفاده می‌شود.
مواد غذایی
رادیوایزوتوپ‌ها همچنین در نگهداری مواد غذایی، از کشتن آفات تا کنترل رسیدن میوه‌ها و سبزیجات استفاده می‌شوند.
محصولات کشاورزی و دام
رادیوایزوتوپ‌ها در زمینه محصولات کشاورزی و پرورش دام نیز مفید هستند. از آن‌ها برای تولید محصولاتی که در برابر بیماری‌ها و اثرات آب و هوایی مقاوم‌تر هستند، استفاده می‌شود.
پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای
اورانیوم برای تولید انرژی استفاده می‌شود و به کشورهایی فروخته می‌شود که پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای (NPT) را امضا کرده‌اند. NPT اجازه بازرسی بین‌المللی را می‌دهد تا تأیید شود که اورانیوم برای اهداف صلح‌آمیز استفاده می‌شود.
خلع سلاح
پس از خلع سلاح گسترده هسته‌ای در دهه ۱۹۹۰، مقدار زیادی اورانیوم که قبلاً برای استفاده نظامی در نظر گرفته شده بود، برای تولید برق در دسترس قرار گرفت. طبق گفته انجمن هسته‌ای جهانی، در طول دو دهه تا سال ۲۰۱۳، یک دهم برق ایالات متحده از اورانیوم سلاح‌های روسی تولید شد.
منبع: روزیاتو
منبع: faradeed-206905
