تیتر مقاله

معرفی اورانیوم رادیواکتیو:

نام این عنصر برگرفته از نام سیاره اورانوس می باشد. در جدول تناوبی عنصر شماره‌ی 92 بوده و علامت شیمیایی U داشته و جرم اتمی آن 238.029 است. وزن مخصوص آن در 25 درجه سانتیگراد 18.95 بوده، نقطه ذوب آن 1132.3 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 3818 درجه سانتیگراد می باشد.

جالب است بدانید اولین سنگ معدن حاوی یک درصد اکسید اورانیوم که شیشه ای مانند و زرد رنگ بوده، در سال 79 قبل از میلاد در نزدیکی ناپل در ایتالیا یافت شده است. کلاپروث در سال 1789 عنصر ناشناخته ای را در پیچبلند (نوعی اورانیت) یافت و سعی کرد آن را از سنگ معدنش جدا کند. ظاهراً این عنصر برای اولین بار در سال 1841 بدست دانشمندی بنام پلیگوت از طریق احیاء انیدرید کلرید اورانیوم با پتاسیم جداسازی شده است.

فراوانی این عنصر در طبیعت از جیوه، آنتیموان، نقره و کادمیم بیشتر و تقریباً برابر با فراوانی مولیبدن و آرسنیک است. این عنصر در سنگ معدن های فراوانی از جمله پیچبلند، اورانیت، کارنوتیت، اوتونیت، اورانوفان، دیویدیت و توبرنیت یافت می شود. همچنین در سنگهای فسفات، لیگنیت، شنهای مونازیت وجود داشته و از نظر تجاری از این سنگها قابل تولید است.

اورانیوم به شکل تجاری بصورت U3O8 (تری اورانیوم اکتااکسید) با دانسیته 8.30 گرم بر سانتی مترمکعب در دسترس می باشد. در 1300 درجه سانتیگراد به UO2 (اورانیوم دی اکسید، اورانوس اکسید، اورانیوم اکسید سیاه، اورانیک اکسید، اورانیا، کیک زرد) تجزیه شده و فشاربخار آن در 20 درجه سانتیگراد تقریباً صفر است. در آب نامحلول و در اسید نیتریک و اسید سولفوریک محلول می باشد. دانسیته اورنیوم دی اکسید در 20 درجه سانتیگراد برابر 10.96 گرم بر سانتیمترمکعب و نقطه ذوب آن 2858-2898 درجه سانتیگراد می باشد.

ار طریق احیاء هالیدهای اورانیوم با فلزات قلیایی و یا قلیایی خاکی و یا احیاء اکسید اورانیوم با کلسیم، آلومینیوم و یا کربن در دماهای بالا می توان اورانیوم فلزی بدست آورد. همچنین از الکترولیز KUF5 یا UF4حل شده در مخلوط مذاب CaCl2 و NaCl نیز اورانیوم خالص بدست می آید.

اورانیوم با درصد خلوص بالا از تجزیه گرمایی هالیدهای اورانیوم روی یک رشته‌ (فیلامان) داغ بدست می آید. 

اورانیوم، فلزی سنگین و به رنگ نقره ای سفید است که در حالت پودری نورزاست. کمی از فولاد نرم تر بوده در حالت نرم پودری با آب سرد واکنش می دهد. چکش خوار بوده، هادی است و تا حدودی هم خواص پارامغناطیسی نشان می دهد. در مجاورت هوا این فلز با لایه ای از اکسیدش پوشیده می شود. اسیدها این فلز را در خود حل می کنند حال آنکه آب، الکل و بازها بر آن بی تاثیرند.

اورانیوم چهارده ایزوتوپ دارد که همگی آنها رادیواکتیو هستند. اورانیوم طبیعی شامل 99.2830 درصد اورانیوم 238، 0.7110 درصد اورانیوم 235 و 0.0054 درصد اورانیوم 234 می باشد. مطالعات بر روی این عنصر نشان می دهد که بسته به منبع سنگ اورانیوم، درصد اورانیوم 235 به مقدار 0.1 درصد متغیر است. سنگ معدن اورانیوم تا حدی از نظر رادیواکتیویتی فعال است که می تواند در عرض یک ساعت یک فیلم دوربین عکاسی را سیاه کند. بیشتر انرژی درونی کره‌ی زمین به وجود عناصر اورانیوم و توریم نسبت داده می‌شود. از ایزوتوپ اورانیوم 238 با زمان نیمه عمر 4.51×109 (چهار میلیارد و پانصد و ده میلیون) سال، برای تخمین سن سنگهای آذرین استفاده شده است. منبع اصلی اورانیوم به استثنای قطعاتی که حاوی مقادیر جرئی نپتونیوم و پلوتونیم هستند، بطور دقیق شناسایی نشده است. البته اینطور به نظر می رسد که اورانیوم محصول زوال عناصر سنگین تر بوده است که زمانی بر روی کره‌ی زمین و یا دیگر نقاط در جهان وجود داشته اند. این عناصر اولیه ممکن است در زمان شروع خلقت که به نام Big Bangشناخته می شود در یک ابرنو اختر و یا سایر فرایندهای اخترشناسی بوجود آمده باشند.

اورانیوم منبع ویژه ای برای تولید سوخت هسته ای بشمار می رود. طی واکنش زیر اورانیوم 238 به پلوتونیم قابل شکافت تبدیل می شود:

 238U (n, g) 239U à 239Np à 239Pu

این تبدیل هسته ای در یک راکتور مولد رخ داده که در آن هسته های با قابلیت شکافت بیشتری نسبت به آنچه در واکنشهای زنجیره ای مورد استفاده قرار می گیرد نیز بوجود می آیند. سودمندی اورانیوم به وجود ایزوتوپ 235 برمی گردد. علیرغم درصد فراوانی کم آن در اورانیوم طبیعی (٪0.71)، این ایزوتوپ بقدری بوسیله نوترون شکافت پذیر است که یک واکنش خود تقویت شونده شکافت زنجیره ای در یک راکتور حاوی تعدیل کننده‌ی مناسب مانند آب سنگین و یا گرافیت، را به راه می اندازد. اورانیوم 235 از طریق انتشار (دیفیوژن) گازی و دیگر فرایندهای فیزیکی قابل تغلیظ بوده و همچنین می تواند مستقیماً بدون هیچ غنی سازی مورد استفاده قرار گیرد. اورانیوم طبیعی که تاحدودی غنی از اورانیوم 235 شده باشد در راکتورهای سوخت هسته ای برای تولید جریان برق مورد استفاده قرار می گیرد. توریم طبیعی نیز با تابش دهی بوسیله نوترون، ایزوتوپ بسیار مهم اورانیوم 233 را تولید می کند:

238Th (n, g) 233Th à 233Pa à 233U

با اینکه توریم قابل شکافت نمی باشد، اورانیم 233 شکافت پذیر بوده و بنابراین می تواند بعنوان سوخت هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

یک پوند اورانیم از نظر انرژی ارزشی معادل 1500 تن زغالسنگ را داراست. در سال 1970 ظرفیت جهانی تخمین زده شده‌ی راکتورهای تولید سوخت هسته ای حدود 25 میلیون کیلووات ساعت بوده و در سال 1980 این عدد به 200 الی 250 میلیون کیلووات ساعت رسیده است.

واژه‌ی "اورانیم تهی" به اورانیومی اطلاق می‌شود که درصد اورانیم 235 در آن کمتر از 0.2 درصد باشد. از این اورانیوم برای مقاصد دیگری از جمله تولید وسایل کنترل نامحسوس، قطب نماهایی که همواره شمال حقیقی را نشان می دهند (Gyrocompass)، وزنه مقابل برای کنترل سطح فضاپیماها، بالاست در وسایل بازگذشت موشکها و سایر مواد استحفاظی استفاده می‌شود.

فلز اورانیوم برای تولید اشعه ایکس پرانرژی نیز استفاده می شود. از نمک نیترات آن بعنوان تونر فوتوگرافیکی استفاده می شود و نمک استات آن در شیمی تجزیه مورد استفاده قرار می گیرد. کریستالهای اورانیوم نیترات تریبولومینسنت (درخشان در اثر اصطکاک) می باشد. از نمکهای اورانیوم همچنین برای تولید شیشه و یا لعاب «وازلین» زرد استفاده می شود.

از دیگر ترکیبات مهم اورانیوم، UH3 (اورانیوم تری هیدرید) پودری قهوه ای-خاکستری و یا سیاه-قهوه ای و نورزاست و در نیتریک اسید تجزیه می شود. این ماده در مجاورت هوا شدیداً آتشگیر است. در آب گاز هیدروژن تولید کرده که شدیداً قابل انفجار است.

نمک سبز

از ترکیبات مهم اورانیوم با فرمول شیمیایی اورانیوم تترافلوئورید (UF4) جامدی بلورین، سبزرنگ و غیرفرار و بی بو است. نقطه ذوب آن 965-955 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 1417 درجه سانتیگراد و ورن مخصوص آن در 20 درجه سانتیگراد 6.7 می باشد. در اسید و باز غلیظ تجزیه می شود. معمولاً در پروسه‌ی تبدیل UF6 به U3O8 و یا UO2 و یا فلز اورانیوم، بعنوان یک حدواسط مطرح می گردد. طی فرایندهای شیمیایی خاص، می توان پس ماندهای بجای مانده از تولید سلاح هسته ای بنام C-Oxide را که حاوی مقدار فراوانی UF4 است با روش «فیلتراسیون با HCl-ترسیب با NH4OH» به اورانیوم فلزی خالص تبدیل کرد. این فرایند شامل جذب سطحی فلوئورید در شیرابه فیلتراسیون و رسوب جزئی فلوئورید و اورانیوم و سپس تبدیل آنها به کمپلکسهای محلول در اسید رقیق، تبخیر فلوئور از رسوب حاوی اورانیوم و در نتیجه بالا رفتن درصد خلوص اورانیوم می‌باشد. 

اثرات پزشکی عوامل شناسایی شده:

اورانیم و ترکیبات آن شدیداً از نظر شیمیایی و رادیولوژیکی سمی بوده و پودر ریز فلز اورانیوم علاوه بر نورزا بودن خطر آتش سوزی را نیز تشدید می کند. ترکیبات نامحلول آن کمتر از ترکیبات محلول، سمی هستند. ماکزیمم غلظت مجاز ترکیبات اورانیوم محلول، 0.05 میلی گرم در مترمربع هوا می باشد. برای ترکیبات نامحلول این عدد برابر 0.25 میلی گرم در مترمربع هوا خواهد بود. بالاترین مقدار مجاز قابل حمل در بدن توسط یک فرد بالغ که منجر به عارضه نمی گردد، برای اورانیوم طبیعی برابر 0.2 میکروکوری برای ترکیبات محلول و 0.009 میکروکوری برای ترکیبات نامحلول است (1 میکروکوری = 15 میکروگرم). مقدار مجاز آن در هوا 1.7×10-11 میکروکوری در میلی لیتر است.

قدرت عوامل از لحاظ گسترش:

اورانيوم، توريم و عناصر اكتينيد ترانس اورانيك – فهم رفتار اورانيوم، توريم و عناصر ترانس اورانيك اكتينيدي كه بطور مصنوعي توليد ميشوند از اين لحاظ مهم است كه نيمه عمر طولاني دارند و گسيل كنندة آلفا مي باشند. اين عناصر در طبيعت وجود ندارند. اورانيوم – اگرچه استخراج و فرآوري آن يك صنعت بزرگ است اما مراحل انتقال آن كمتر شناخته شده است .