معنى تخصيب اليورانيوم واهم تقنياته
معنى تخصيب اليورانيوم واهم تقنياته، يعد اليورانيوم عنصرًا ثقيلًا متواجدًا في الطبيعة، ويتواجد بالجدول الدوري بالصف السابع، واليورانيوم عضو بمجموعة الأكتينيدات، ويرجع فضل اكتشاف العنصر للعالم الكيميائي مارتن كلابروث وهو ألماني الجنسية، وكان ذلك سنة 1789م.
، أثناء تجاربه التي كان يقوم بها لمعدن اليورانينيت، ويتميز اليورانيوم بالصلابة والكثافة والثقل والقابلية للسحب، وبذلك المقال سنتعرف على اليورانيوم وتخصيبه وأهم تقنياته.
محتويات المقال
تخصيب اليورانيوم
- هي عملية يحول فيها اليورانيوم الخام المتواجد بالطبيعة لمادة قابلة للاستعمال، ليتم إنتاج الطاقة أو بالسلاح الفتاك، ويجب التنويه إلى أن التخصيب بذاته لا يعتبر العامل الحاسم بعملية تحديد الاستعمال للبرامج النووية.
- بل من يحدد ذلك هو نسبة التخصيب، ويمكن أن نعرف التخصيب بأنه عملية معقدة جدًا تتم على أطوار الهدف منها زيادة النسبة الخاصة باليورانيوم -235.
- الذي يعد نظيرًا قابلًا للانشطار باليورانيوم الخام، ويشار له بالحرف U اللاتيني، والهدف من ذلك جعله صالحًا للاستعمال في الأغراض المتنوعة، وهو ما يتطلب زيادة التعيين بتركيز اليورانيوم 235 بين 3% و5%، كما يلزم زيادة نسبة التركيز لمستويات تتجاوز 80%، وهو ما يعرف بالنقاء المثالي لتصنيع السلاح النووي.
مستويات تخصيب اليورانيوم
- يورانيوم خصوبته عالية به عشرين بالمئة من عنصر اليورانيوم -235.
- ويورانيوم خصوبته منخفضة به ما يقل عن عشرين بالمئة من عنصر اليورانيوم -235.
- يورانيوم خصوبته محدودة به ما يتراوح بين تسعة من عشرة بالمئة إلى اثنين بالمئة من عنصر اليورانيوم -235.
شاهد أيضًا: 10 أضرار لإستخراج اليورانيوم المخصب على الإنسان
التقنيات التي تستخدم لتخصيب اليورانيوم
الكعكة الصفراء
- تقنية يتم استعمالها للقيام بتحويل اليورانيوم الخام لغاز سَادس فلُوريد اليُورانيوم يواف 6، وبهذه الطريقة يتحول اليورانيوم من حالته الصلبة للحالة الغازية.
الحاجز الفولاذي
- تضخ ذرات اليورانيوم بهذه المرحلة، حيث تسير ذرات عنصر اليورانيوم 235 بصورة أسرع من الذرات الخاصة باليورانيوم 238، ويجب التنويه إلى شيء وهو أنه يلزم تكرار العملية الخاصة بالفصل لعدد يتعدى 1400 مرة لنحصل على يورانيوم 235 بتركيز يتراوح بين ثلاثة بالمئة وخمسة بالمئة من غاز سَادس فلُوريد اليُورانيوم.
الطرد المركزي
- تستعمل المحطات الخاصة بالتخصيب فكرة الطرد المركزي، حيث أن الأجهزة الخاصة بالطرد تستغل الفارق الصغير بين نظير اليورانيوم 238 ونظيره الآخر 235، وهذا يتم بواسطة ضخ اليورانيوم بصورته الغازية في أسطوانات، وتدور هذه الأسطوانات بسرعات تفوق سرعة الصوت.
- حيث تُدفَع الذرات الأثقل تجاه الخارج أي تجاه اليورانيوم 238 وتبقى الذرات الأخف بالأسطوانة أي باليورانيوم 235 المخصب، ويجب الإشارة لشيء هام وهو أن هذه العملية يجب أن تكرر عدد من المرات، لكي يتم الحصول على أعلى تركيز لليورانيوم.
اكتشاف اليورانيوم
- بعدما اكتشف العالم الألماني “Martin Klaproth” عنصر اليورانيوم سنة 1789، قام بإطلاق اسم اليورانيوم عليه تيمنًا بكوكب أورانوس، لكن بعدها اتضح أن المادة المكتشفة أكسيد يورانيوم وليست يورانيوم نقيًا، وبعدها قام العالم الفرنسي “Eugene Melchior” بعزل اليورانيوم النقي من خلال تسخين اليورانيوم رباعي الكلور ومعه البوتاسيوم.
- قام العالم الفرنسي “Henri Becquerel” باكتشاف الظاهرة المسماة بالنشاط الإشعاعي في عنصر اليورانيوم سنة 1869، وقد حدث ذلك صدفًة عندما كان يدرس تأثر أملاح اليورانيوم بالضوء.
- وقد تشارك “بيير كوري” وهنري بكريل” وماري كوري” جائزة نوبل لسنة 1903 على ذلك الاكتشاف، وفي نفس العام أشار مندليف إلى شيء هام وهو أن اليورانيوم أثقل العناصر التي تم اكتشافها في هذا الوقت.
- وقد اكتشف العالم “فريتز ستراسمان” والعالم “أوتو هان” أن قصف عنصر اليورانيوم بما يسمى النيوترونات يعمل على انقسامه لجزئين متشابهين تقريبًا، ولك العملية يطلق عليها عملية الانشطار النووي، حيث تولد حرارة بشكل واسع من كميات يورانيوم صغيرة جدًا.
قد يهمك أيضًا: علم الكيمياء النووية
معلومات عامة تخص عنصر اليورانيوم
- العدد الذري لعنصر اليورانيوم أو عدد بروتوناته بالنواة هو اثنان وتسعون، ورمزه الكيميائي حرف U.
- وزنه الذري أي متوسط كتلة ذرة اليورانيوم هو 238.02891، وتبلغ كثافته 18.95 جرام/سنتيمتر مكعب.
- نقطة انصهار عنصر اليورانيوم 2.075 فهرنهايت أي ما يعادل 1.135 مئوية.
- درجة غليانه 7.468 فهرنهايت أي ما يعادل 4.131 مئوية.
- عدد النظائر الخاصة بعنصر اليورانيوم ستة عشر نظير، منهم 3 تحدث بصورة طبيعية.
- يتواجد اليورانيوم في درجة الحرارة الخاصة بالغرفة في حالته الصلبة.
- ماتت العالمة التي تدعى “ماري كوري”، وهي قد عملت على عنصر اليورانيوم كما اكتشفت الراديوم، وكذلك البولونيوم سنة 1934 نتيجًة لإصابتها بفقر الدم اللا تنسجي، الذي يعني نقص في العدد الخاص بخلايا الدم الحمراء وهذا بسبب تعرض العالمة إلى الإشعاع لفترات كبيرة.
- يتأكسد اليورانيوم بصورة سريعة جدًا، عندما يتعرض للهواء.
- يعد اليورانيوم المخصب نوع من أنواع اليورانيوم، بحيث تكون النسبة الخاصة باليورانيوم -235 به تتراوح بين -0.5 و0.3، على عكس النسبة المعتادة البالغة 0.7%، ويمكن زيادة نسبته بواسطة فصل نظائره أو باستعمال الجهاز الخاص بالفصل المركزي.
- ما يتبقى عقب عملية تخصيب اليورانيوم يعرف باسم اليورانيوم المنضب.
- وبه نسبة إشعاع قليلة عن اليورانيوم الطبيعي بما يعادل 40%ز
- وهو يشكل خطرًا كبيرًا إذا تم استنشاقه أو تم تناوله بواسطة الفمز
- أو عندما يدخل للجسم حين التعرض إلى إطلاق النار.
نظائر اليورانيوم
نظائر العنصر هي ذرات اليورانيوم التي تمتلك عدد نيوترونات مختلف وأبرزها:
يورانيوم 238
- أكثر نوع منتشر من النظائر، حيث يمثل 99.3% من عنصر اليورانيوم الطبيعي.
- بالإضافة إلى انه الأكثر عمرًا من بين كل الأنواع، حيث يبلغ العمر الخاص به 4.5 مليار سنة.
يورانيوم 235
- يمثل 0.7% من عنصر اليورانيوم الطبيعي.
- ويعد نظيرًا نادرًا جدًا، كما أنه قابل للانشطار ويصل عمره لسبعمائة مليون سنة.
- ويتم استعماله فيما يعرف بالمفاعلات النووية.
اليورانيوم 234
- وهو يتواجد باليورانيوم الطبيعي بنسبة تعادل 1-18800 عند مقارنته بيورانيوم 238.
اليورانيوم 236
- يورانيوم صناعي يتواجد بالوقود النووي الذي يتم استهلاكه.
يورانيوم 233
- وهو نظير قابل للانشطار بواسطة النيوترونات، ويتم استعماله في عملية إنتاج الطاقة.
يورانيوم 232
- وهو من النتائج الثانوية لما يعرف بالتفاعلات النووية، ويصل طول عمره إلى 68.9 سنة.
اقرأ المزيد: العناصر الكيميائية والتكافؤات
استعمالات اليورانيوم
يتم استعمال اليورانيوم في عدة مجالات ومنها:
- يستخدم لإنتاج الطاقة النووية في الأغراض العسكرية، وأيضًا لصناعة الصواريخ والدبابات.
- ويجب التذكير أن أول قنبلة ذرية تم إطلاقها بالحرب العالمية الثانية سنة 1945 فوق مدينة “ناجا زاكي” باليابان، كان بها نظير عنصر اليورانيوم -235.
وقد تسببت هذه القنبلة في تحطيم البنيات التحتية وموت الكثير من البشر يصل عددهم لعشرات الآلاف، بالإضافة للقنبلة الانشطارية التي تم إلقاؤها فوق “هيروشيما” في نفس السنة.
- يستخدم لإنتاج الطاقة النووية في العديد من الأغراض التجارية.
- ويستخدم في تقدير العمر الخاص بالمواد من المنظور الإشعاعي.
- ومثال على ذلك نستطيع تقدير عمر الصخر الناري عن طريق استعمال اليورانيوم -238.
- يستخدم لتصنيع الأسمدة الفوسفاتية.
- يستخدم في تلوين الزجاج، فعندما يتعرض لضوء أسود يشع باللون الأصفر المائل للأخضر.
تأثيرات اليورانيوم الضارة
- يمكن أن يصل اليورانيوم للبشر بكميات محدودة عن طريق التنفس أو أكل خضراوات جذرية كالفجل.
- وتكون تلك الكميات آمنة بشكلٍ ما ويقوم الجسم بالتخلص منها بشكل مباشر بواسطة البراز والبول.
- وهناك أشخاص معرضون لضرر اليورانيوم كالذين يعيشون بقرب المناجم وأماكن دفن الخطير من النفايات.
- ومن يعملون بصناعة الفوسفات، فقد يصابون بأمراض الكلى كما أنهم أكثر عرضة للإصابة بالسرطان.
وفي نهاية المقال لقد ذكرنا معلومات هامة جدًا عن عنصر اليورانيوم ومعنى تخصيبه وأهم تقنياته، كما ذكرنا نظائره وتأثيراته الضارة وأهم استعمالاته، ونتمنى أن يكون المقال قد وافى جميع استفساراتكم بخصوص اليورانيوم.