up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله اورانيوم PDF
QR code - اورانيوم

اورانيوم

اورانيوم يکي از عنصرهاي شميايي است که عدد اتمي آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبي جزو آکتنيدها قرار مي گيرد. ايزوتوپ ۲۳۵U آن در نيروگاه هاي هسته اي به عنوان سوخت و در سلاح هاي هسته اي به عنوان ماده منفجره استفاده مي شود.
اورانيوم به طور طبيعي فلزي است سخت، سنگين، نقره اي رنگ و پرتوزا. اين فلز کمي نرم تر از فولاد بوده و تقريبآ قابل انعطاف است. اورانيوم يکي از چگالترين فلزات پرتوزا است که در طبيعت يافت مي شود. چگالي آن ۶۵٪ بيشتر از سرب و کمي کمتر از طلا است.
سال ها از اورانيوم به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال يا براي تهيه رنگ هاي اوليه در عکاسي استفاده مي شد و خاصيت پرتوزايي (راديواکتيو) آن تا سال ۱۸۶۶ ناشناخته ماند و قابليت آن براي استفاده به عنوان منبع انرژي تا اواسط قرن بيستم مخفي بود.
● فراواني
اين عنصر از نظر فراواني در ميان عناصر طبيعي پوسته زمين در رده ۴۸ قراردارد.
اورانيوم در طبيعت بصورت اکسيد و يا نمک هاي مخلوط در مواد معدني (مانند اورانيت يا کارونيت) يافت مي شود. اين نوع مواد اغلب از فوران آتشفشان ها بوجود مي آيند و نسبت وجود آنها در زمين معادل دو در ميليون نسبت به ساير سنگها و مواد کاني است. اورانيوم طبيعي شامل ۹۹ ۳% از ايزوتوپ ۲۳۸U و ۰ ۷% ۲۳۵U است.
اين فلز در بسياري از قسمت هاي دنيا در صخره ها، خاک و حتي اعماق دريا و اقيانوس ها وجود دارد. ميزان وجود و پراکندگي آن از طلا، نقره يا جيوه بسيار بيشتر است.
ده کشوري که ۹۴٪ از استخراج اورانيوم جهان در آنها انجام مي گيرد.
● تاريخچه
اورانيوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتين کلاپروت (Martin Klaproth) شيمي دان آلماني از نوعي اورانيت بنام پيچبلند (Pitchblende) کشف شد. اين نام اشاره به سياره اورانوس دارد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند.
اورانيوم يکي از اصلي ترين منابع گرمايشي در مرکز زمين است و بيش از ۴۰ سال است که بشر براي توليد انرژي از آن استفاده مي کند.
دانشمندان معتقد هستند که اورانيوم بيش از ۶ ۶ بيليون سال پيش در اثر انفجار يک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه خورشيدي پراکنده شده است.
● ويژگي هاي اورانيوم
اورانيوم سنگين ترين (به بيان دقيقتر چگالترين) عنصري است که در طبيعت يافت مي شود (هيدروژن سبکترين عنصر طبيعت است.)
اورانيوم خالص حدود ۱۸ ۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسياري از ديگر مواد پرتوزا در طبيعت بصورت ايزوتوپ يافت مي شود.
اورانيوم شانزده ايزوتوپ دارد. حدود ۹۹ ۳ درصد از اورانيومي که در طبيعت يافت مي شود ايزوتوپ ۲۳۸ (U-۲۳۸) است و حدود ۰ ۷ درصد ايزوتوپ ۲۳۵ (U-۲۳۵). ديگر ايزوتوپ هاي اورانيم بسيار نادر هستند.
در اين ميان ايزوتوپ ۲۳۵ براي بدست آوردن انرژي از نوع ۲۳۸ آن بسيار مهم تر است چرا که U-۲۳۵ (با فراواني تنها ۰ ۷ درصد) آمادگي آن را دارد که در شرايط خاص شکافته شود و مقادير زيادي انرژي آزاد کند. به اين ايزوتوپ «اورانيوم شکافتني» (Fissil Uranium) هم گفته مي شود و براي شکافت هسته اي استفاده مي شود.
اورانيوم نيز همانند ديگر مواد پرتوزا دچار تباهي مي شود. مواد راديو اکتيو داراي اين خاصيت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و يا اشعه گاما منتشر مي کنند.
U-۲۳۸ باسرعت بسيار کمي تباه مي شود و نيمه عمر آن در حدود ۴،۵۰۰ ميلون سال (تقريبآ معادل عمر زمين) است.
اين موضوع به اين معني است که با تباه شدن اورانيوم با همين سرعت کم انرژي معادل ۰ ۱ وات براي هر يک تن اورانيوم توليد مي شود و اين براي گرم نگاه داشتن هسته زمين کافي است.
● شکاف هسته اي اورانيوم
U-۲۳۵ قابليت شکاف هسته اي دارد. اين نوع از اتم اورانيوم داراي ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون است (بنابراين جمعآ ۲۳۵ ذره در هسته خود دارد و به همين دليل U-۲۳۵ ناميده مي شود)، کافي است يک نوترون دريافت کند تا بتواند به دو اتم ديگر تبديل شود.
اين عمل با بمباران نوتروني هسته انجام مي گيرد، در اين حالت يک اتم U-۲۳۵ به دو اتم ديگر تقسيم مي شود و دو، سه و يا بيشتر نوترون آزاد مي شود. نوترون هاي آزاد شده خود با اتم هاي ديگر U-۲۳۵ ترکيب مي شوند و آنها را تقسيم کرده و به همين منوال يک واکنش زنجيره اي از تقسيم اتم هاي U-۲۳۵ تشکيل مي شود.
اتم U-۲۳۵ با دريافت يک نوترون به اورانيوم ۲۳۶ تبديل مي شود که ثبات و پايداري نداشته و تمايل دارد به دو اتم با ثبات تقسيم شود. انجام عمل تقسيم باعث آزاد شدن انرژي مي شود بگونه اي که جمع انرژي حاصل از تقسيم زنجيره اتمهاي U-۲۳۵ بسيار قابل توجه مي شود.
نمونه اي از اين واکنش ها به اينصورت است:
U-۲۳۵ + n Ba-۱۴۱ + Kr-۹۲ + ۳n + ۱۷۰ Million electron Volts
U-۲۳۵ + n Te-۱۳۹ + Zr-۹۴ + ۳n + ۱۹۷ Million electron Volts
که در آن: electron Volt = ۱.۶۰۲ x ۱۰-۱۹ joules
(يک ژول انرژي معادل توان يک وات براي مصرف در يک ثانيه است.)
مجموع اين عمليات ممکن است در محلي بنام رآکتور هسته اي انجام گيرد. رآکتور هسته اي مي تواند از انرژي آزاد شده براي گرم کردن آب استفاده کند تا در نهايت از آن براي راه اندازي توربين هاي بخار و توليد برق استفاده شود.

در ميان عموم مردم ، همين که صحبت از اورانيوم به ميان مي آيد، بلافاصله بمب اتمي و سلاحهاي کشتار جمعي ، که امروزه سخن روز محافل سياسي و مطبوعاتي است، در ...

● اورانيوم يکي از چگالترين فلزات راديو اکتيو است که در طبيعت يافت مي شود. اين فلز در بسياري از قسمتهاي دنيا در صخره ها، خاک و حتي اعماق دريا و اقيانوس ...

اورانيوم يکي از عنصرهاي شميايي است که عدد اتمي آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبي جزو آکتنيدها قرار مي‌گيرد. ايزوتوپ ‎۲۳۵U آن در نيروگاه‌هاي هسته ...

اورانيوم يکي از عنصرهاي شميايي است که عدد اتمي آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبي جزو آکتنيدها قرار مي‌گيرد. ايزوتوپ ‎۲۳۵U آن در نيروگاه‌هاي هسته ...

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي ...

نيروگاه اتمي در واقع يک بمب اتمي است که به کمک ميله هاي مهارکننده و خروج دماي دروني بوسيله مواد ‏خنک کننده مثل آب و گاز ، تحت کنترل در آمده است. اگر ر ...

اين روزها يکي از واژه هايي که در ارتباط با مباحث انرژي هسته اي، به طور مکرر شنيده مي شود دستگا ه هاي «سانتريفوژ» است.در مطلبي که از پي مي آيد، مولف کو ...

نيروگاه اتمي بررسي شده در اين مقاله داراي ۲ رآكتور است كه ضخامت جداره فولادي هريك۲۰ سانتيمتر، قطر۴ ۸ و ارتفاع آنها۱۲ ۸ متر است. اين راكتورها درون سيلو ...

دانلود نسخه PDF - اورانيوم