ما هو تخصيب اليورانيوم واهم مراحله تقنياته ؟

اليورانيوم هو عنصر من العناصر الكيميائية الضرورية على الكرة الأرضية، فهو يُستخدم في العديد من المجالات المختلفة، وفي هذا الموضوع سوف نتعرف على مادة اليورانيوم، وما هو تخصيب اليورانيوم وأهم مراحل تقنياته، كما سوف نوضح فوائد اليورانيوم المخصب، وكيف يتم استخراجه.

ما هو اليورانيوم

اليورانيوم يُعرف إنجليزيًا باسم Uranium، وهو من العناصر الكيميائية المشعة والسامة، ويتميز بلونه الأبيض المائل للون الفضي، وهو من الفلزات الثقيلة، يعد العدد الزري له اثنين وتسعين، فينتمي للأكتينيدات التي تحتوي على العناصر بأعداد ذرية تتراوح بين تسعين ومائة وثلاثة.

اليورانيوم من ضمن أكثر العناصر توفرًا في العالم والذي يعد عددهم ما يقرب من ثمانية وأربعين عنصر، وبالجدير ذكره أن اليورانيوم متوفر كثيرًا عن الفضة.

وتعد نسبة وجوده في بالقشرة الأرضية ما يقارب من (2 × 10^-3 %)، ولا يتواجد بشكل حر في الطبيعية، ولكن يكون ضمن الفلزات كالأورانيت أو البتشبلند Pitchblende، وكاليورانينيت Uraninite، وكالتوربرنيت Torbernite.

ويتواجد بشكل بسيط في الفوسفات بنسبة لا تتعدى 0,01 % من وزنها الكلي، وتتواجد خاماته الطبيعية بأجزاء متنوعة من العالم، إلا أن هناك خامات غالية لا تتواجد إلا بجمهورية الكونغو، وبالأراضي الكندية، وبأمريكا.

ما هو تخصيب اليورانيوم

تخصيب اليورانيوم هي عملية تحويله من عنصر خام يتواجد طبيعيًا لمادة قابلة لإنتاج وصنع الأسلحة المدمرة، أو لتوليد الطاقات المختلفة، مع العلم أن هناك نسب لتخصيبه، وهناك نسبة محددة تعمل على تحديد طرق الاستعانة به في البرامج النووية.

تخصيب اليورانيوم هو من العمليات الصعبة التي تتسم بالتعقيد، حيث يدخل في مراحل عديدة لزيادة نسب اليورانيوم 235 بالنظير الذي يقبل بالانشطار بخام اليورانيوم المعروف بالاختصار التالي –U، وذلك بهدف الزيادة من استخداماته بمختلف الأنشطة.

فتركيزه يحتاج للزيادة بنسبة تتراوح من 3 إلى 5 % في حالة الرغبة في الاستفادة منه، ولكن يجب زيادة نسبة تركيز اليورانيوم بنسبة 80 % حتى يتم استخدامه في تصنيع الأسلحة النووية.

شاهد أيضًا: معنى تخصيب اليورانيوم واهم تقنياته

تقنيات تخصيب اليورانيوم

تتعدد طرق تخصيب اليورانيوم وذلك باستخدام تقنيات محددة، وفيما يلي تقنيات تخصيب اليروانيوم:

الكعكة الصفراء

وهي من الأدوات التي يتم استخدامها في تخصيب اليورانيوم الخام، فبه يتم تحويله من مادة خام لغاز سادس فلوريد اليورانيوم يواف6، مما يؤدي إلى تحويله من صلب إلى غاز.

الحاجز الفولاذي

وفيه ذرات اليورانيوم يتم ضخها من خلال تزويد سرعة تحرك ذرات اليورانيوم235 بشكل أكثر من حركة ذرات اليورانيوم238 لفصلها عن بعضهما البعض.

وبتكرار هذه العملية لما يزيد عن ألف وأربعمائة مرة بهدف الحصول على يورانيوم235، لتتراوح نسبة تركيزه من 3 إلى 5 % من سادس فلوريد اليورانيوم.

مستويات اليورانيوم المخصب

• اليورانيوم المخصب بشكل عالِ يحتوي على عشرين بالمائة من اليورانيوم235.
• اليورانيوم المخصب بشكل منخفض يحتوي على نسبة أقل من عشرين بالمائة من اليورانيوم235.
• اليورانيوم المخصب بشكل محدود يحتوي على نسبة تتراوح بين 0,9% إلى 2% من اليورانيوم235.

تخصيب اليورانيوم والطرد المركزي

تقوم محطة تخصيب اليورانيوم بالاعتماد على عمليات الطرد المركزي باستغلال الأجهزة الخاصة بالطرد المركزي للفوارق البسيطة الموجودة بين اليورانيوم235 واليورانيوم238.

وذلك عن طريق القيام بضخ غاز اليورانيوم بعدد من الأنابين التي تدور بسرعات عالية، المعروفة بكونها عالية أكثر من السرعة الخاصة بالصوت.

مما ينتج عن ذلك دفع ذرات اليورانيوم238 الثقيلة للخارج، لتبقى ذرات اليورانيوم235 المخصبة في الأنابيب، وبتكرار هذه العملية عدة مرات نتمكن من الحصول على اليورانيوم بتركيز أعلى.

اخترنا لك: 10 أضرار لإستخراج اليورانيوم المخصب على الإنسان

نظائر اليورانيوم

وهي الذرات الخاصة بها تمتلك أعداد مختلفة من النيوترونات، ومن أبرزها ما يلي:

اليورانيوم238

وهو من الأكثر في الانتشار بالمقارنة بالنظائر الأخرى، حيث يشكل نسبة 99% تقريبًا من إجمالي اليورانيوم الطبيعي، وهو أيضًا الأقدم في العمر، حيث يبلغ عمر اليورانيوم 238 أربعة ونصف مليار عام.

اليورانيوم235

هو الأندر من بين النظائر الأخرى، حيث يمثل نسبة 0,7 % فقط من اليورانيوم الطبيعي، كما أنه من الممكن انشطاره، ويعد عمر اليورانيوم 235 سبعمائة مليون عام، ويتم الاستعانة به في تشغيل المفاعل النووي.

يورانيوم234

هو من النظائر التي تتواجد في اليورانيوم الطبيعي، وتعد نسبته فيه 1-18800 بالمقارنة بالنظير اليورانيوم 238.

يورانيوم236

هو يورانيوم مُصنع، ويتواجد في الوقود النووي الذي تم استهلاكه.

اليورانيوم233

هو يورانيوم يقبل الانشطار بواسطة النيوترونات، ويتم الاستعانة به في إنتاج الطاقة.

اليورانيوم232

هو ناتج ثانوي خاص بالتفاعلات النووية، ويعد عمر هذا النظير ما يقرب من 68 عام.

معلومات عامة عن اليورانيوم

تتعدد المعلومات الخاصة باليورانيوم، ومن أهم وأبرز هذه المعلومات ما يلي:

• تعد عدد البروتونات بنواة اليورانيوم اثنين وتسعين بروتون وهو أيضًا عدده الذري.
• رمز اليورانيوم كيميائيًا هو U.
• وزن اليورانيوم ذريًا ” أي متوسط كتلته ذريًا ” 238,02891.
• تبلغ كثافته 18,95 جم /سم مكعب.
• نقطة انصهاره هي 2,075 درجة فهرنهايت، أي ما يعادل 1,135°.
• درجة غليانه هي 7,468 درجة فهرنهايت، أي ما يعادل 4,131°.
• عدد نظائره يبلغ نحو ستة عشر نظير، منهم ثلاثة تحدث طبيعيًا.
• يتواجد بدرجة حرارة الغرفة بحالته الصلبة.
• تعرضت العالمة ” ماري كوري” للإشعاعات لفترة زمنية طويلة، مما أدى إلى إصابتها بفقر الدم اللاتنسجي، وهو الذي يعمل على إنقاص عدد كرات الدم الحمراء، ثم توفيت بسببه.
• وبالجدير ذكره أن هذه العالمة قامت باكتشاف ما يُعرف بالبولونيوم، وبالراديوم عام 1934 ميلاديًا.
• يتعرض اليورانيوم للتأكسد بشكل سريع عندما يتعرض للهواء.

قد يهمك: علم الكيمياء النووية

فوائد اليورانيوم المخصب

تتمثل استخدامات اليورانيوم المخصب في فوائده، والتي تتمثل في النقاط التالية:

المجال العسكري

يتم استخدام اليورانيوم المخصب في تصنيع الأسلحة النووية، التي تتمكن من إصابة الهدف المطلوب تدميره بشكل دقيق، وقد تصل إلى ما يزيد عن مائة كم.

كما أن بواقي اليورانيوم ” شظاياه ” تعمل على التلوث البيئي في المكان الذي استخدم فيه عسكريًا، وقد يُسبب في إصابة الإنسان بالأمراض الخطيرة كالسرطانات.

مجال الطيران

يتم الاستعانة باليورانيوم بوضعه في أجهزة الاحتفاظ بالتوازن، والتي تتواجد في الطائرات، وذلك لأنه يتميز بوزنه الثقيل.

تشغيل الآلات بكفاءة

المنشأة الصناعية التي يتواجد بها اليورانيوم تعتبر من المنشآت التي تحتوي على طاقة جيدة وفعالة، فعن طريق استخدام جرامات بسيطة منه يمكن جعل آلات المنشأة تعمل لأعوام طويلة بالاعتماد على الطاقة النووية المتواجدة فيه.

توليد الكهرباء

ليس من الضروري استخدام اليورانيوم والطاقة النووية الموجودة فيه في الحروب والمعارك فقط، وإنما هناك استخدامات سلمية آمنة جدًا ومفيدة للبشرية.

ومن أبرز استخدامات اليورانيوم الآمنة؛ توليد الكهرباء، فضلًا عن استخدامها في تحلية ماء البحر، للانتفاع به في ظل تعرض الكثير من الدول لخطر الجفاف وقلة المياه العذبة.

الاستخدام لأطول فترة ممكنة

من المعروف أن متوسط عمر اليورانيوم قد يقرب من 4.8 مليار عام، فعن طريق استخدام جرامات بسيطة منه يمكن إضاءة مدينة كبيرة مدة طويلة جدًا قد تتعدى مئات الأعوام، فاليورانيوم من الطاقات المتجددة، والتي لا تنضب.

طرق استخراج اليورانيوم

يتم استخراج اليورانيوم بالعديد من الطرق، فمنها الطرق التقليدية مثل:

• الطريقة التي تتمثل في التعدين بواسطة الحفر المكشوفة Open Pit Mining، والتي يتم الاستعانة بها في حالة وجود خام اليورانيوم بالقرب من سطح الكرة الأرضية، وبشرط أن يقل عمه تحت الأرض عن أربعمائة قدم.
• الطريقة التي تتمثل في التعدين الأرضي والمعروفة إنجليزيًا باسم Underground Mining، ويتم استخدامها عند تواجد خام اليورانيوم بطبقات عميقة جدًا من سطح الكرة الأرضية.
• وهناك طرق أخرى يتم الاستعانة بها في استخراج اليورانيوم وهي الطريقة الكيميائية، والتي تتمثل في استخراجه بالرشح في الموقع المعروفة إنجليزيًا باسم In-situ – Leaching.

وفي نهاية الموضوع وبعد أن تعرفنا على اليورانيوم، وما هو تخصيب اليورانيوم، وما هي تقنيات تخصيب اليورانيوم، ومستويات اليورانيوم المخصب، وتخصيب اليورانيوم والطرد المركزي.

وتعرفنا على نظائر اليورانيوم، وأهم المعلومات العامة عنه، وفوائده المختلفة، وطرق استخراجه من باطن الأرض، عليكم فقط مشاركة هذا الموضوع في جميع وسائل التواصل الاجتماعي.