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

اورانيوم

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 ها وجود دارد. اگر بخواهيد از ميزان موجوديت آن ايده اي بدست آوريد بايد بگوييم که ميزان وجود و پراکندگي آن از طلا، نقر يا جيوه بسيار بيشتر است.
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 آتشفشانها بوجود مي آيند و نسبت وجود آنها در زمين چيزي معادل دو در ميليون نسبت به ساير سنگها و مواد کاني است. اين فلز به رنگ سفيد نقره اي است و کمي نرم تر از استيل بوده و تقريبآ قابل انعطاف است.
اورانيوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتين کلاپورت شيمي دان آلماني از نوعي اورانيت بنام Pitchblendeکشف شد. وجه تسميه اين فلز به کشف سياره اورانوس بازمي گردد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آنرا 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 شمسي پراکنده شده است.
براي درک بهتر از توانايي اورانيوم در توليد انرژي لازم است نگاهي به ساختمان اتمي اين فلز داشته باشيم.
اورانيوم را بهتر بشناسيم
اورانيم را درواقع مي توان سنگين ترين (به بيان دقيقتر چگالترين) عنصر در طبيعت ناميد. شايد بد نباشد بدانيد که در اين ميان هيدروژن سبکترين عناصر طبيعت است.
اورانيوم خالص حدود ۱۸.۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسياري از ديگر مواد راديو اکتيو در طبيعت بصورت ايزوتوپ يافت مي شود.
بطور ساده ايزوتوپ حالت خاصي از حضور يک عنصر در طبيعت است که در هسته آن به تعداد مساوي با عنصر اصلي پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون هاي آن متفاوت است. بنابراين طبق اين تعريف ساده مي توان دريافت که ايزوتوپ هاي يک عنصر عدد اتمي مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمي متفاوتي دارند.
اورانيوم شانزده ايزوتوپ دارد که هريک از آنها داراي وزن اتمي خاصي هستند. حدود ۹۹.۳ درصد ازاورانيومي که در طبيعت يافت مي شود ايزوتوپ ۲۳۸ (U ۲۳۸) است و حدود ۰.۷ درصد ايزوتوپ ۲۳۵ (U ۲۳۵)، ساير ايزوتوپ ها بسيار نادر هستند.
در اين ميان ايزوتوپ ۲۳۵ براي بدست آوردن انرژي از نوع ۲۳۸ آن بسيار مهمتر است چرا که U ۲۳۵ (با فراواني تنها ۰.۷ درصد) آمادگي آنرا دارد که تحت شرايط خاص شکافته شده و مقادير زيادي انرژي آزاد کند. به اين ايزوتوپ Fissil Uranium، به معناي اروانيوم شکافتني هم گفته مي شود و براي اين عمليات از اصطلاح شکافت هسته اي يا Nuclear Fissio استفاده مي شود.
اورانيوم نيز همانند ساير مواد راديواکتيو دچار پوسيدگي و زوال 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 فسيل مي شود و نيمه عمر آن چيزي در حدود ۴,۵۰۰ ميلون سال (تقريبآ معادل عمر زمين) است.
اين موضوع به اين معني است که با فسيل 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.
● نگاه ساده به 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 ۲۳۵به 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 :
۱ 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 انرژي آزاد شده را براي گرم کردن آب استفاده نمايد تا در نهايت از آن براي راه اندازي توربين هاي بخار و توليد برق استفاده شود.

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 ...

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 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