uranium – اورانیوم

در این روزها و سالها از اورانیوم زیاد میشنویم.در محل تحصیل ، محل کار ، خانه، اخبار ، مباحث سیاسی…. اما چقدر درباره آن اطلاعات داریم؟ بهتر است در این پست با این عنصر پر سر و صدا و خبر ساز و صنعتی بیشتر اشنا بشیم، عنصری که میتونه اثرات مختلفی در زندگی امروزی بذاره.

اطلاعات اولیه:

اورانیم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که با نماد  U نشان داده میشود و دارای عدد اتمی ۹۲ است. اورانیوم یک عنصر سنگین، سمی، فلزی ، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقره ای می باشد، به گروه ا کتینیدها تعلق داشته و ایزوتوپ ۲۳۵ آن برای سوخت راکتور هسته ای و سلاح های هسته ای استفاده می شود. معمولا اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز در صخره ها، آب ، گیاهان و جانوران از جمله انسان یافت می شود.

خصوصیات قابل توجه :

اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره ای فلزی با خاصیت رادیواکتیوی ضعیف می باشد که کمی از فولاد نرم تر است. این فلز چکش خوار، رسانای جریان الکتریسیته و کمی هم می باشد. چگالی اورانیوم ۶۵% بیشتر از چگالی سرب می باشد. اگر اورانیومParamagnetic به خوبی جدا شود، به شدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید می شود. اورانیوم استخراج شده از معادن، می تواند به صورت شیمیایی به دی اکسید اورانیوم و دیگر گونه های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.

گونه های اورانیوم :

اورانیوم در صنعت سه گونه دارد :

که تا دمای ۶۶۷٫۷ درجه پایدار است.(Orthohombic 1_ آلفا )

که از دمای ۶۶۷٫۷ تا ۷۷۴٫۸ پایدار است.(Tetragonal2_ بتا )

که از دمای ۷۷۴٫۸ درجه تا نقطه ذوب پایدار است. این گونه( Body- Centered Cubic3_گاما) ( اورانیوم چکش خوارترین و رساناترین گونه است.)

کاربردها :

فلز اورانیوم بسیار سنگین و پرچگالی می باشد.

۱_ اورانیوم خالی توسط بعضی از ارتش ها برای ساخت محافظ برای تانک ها و ساخت قسمت هایی از موشکها و ادوات جنگی استفاده می شود. ارتش ها همچنین از اورانیوم غنی شده برای سوخت ناوگان خود و زیر دریایی ها و همچنین سلاح های هسته ای استفاده می کنند. سوخت استفاده شده در راکترو غنی شده می باشد. اورانیوم موجود در سلاح های هسته ایU235 ناوگان ایالات متحده معمولا اورانیوم به شدت غنی میشوند که این مقدار به صورت تقریبی ۹۰% می باشد.

۲_ مهم ترین کاربرد اورانیوم در بخش غیر نظامی تامین سوخت دستگاه های تولیبد نیروی هسته ای به میزان ۲ الی ۳% غنی می شود.اورانیوم تخلیه شده در هلیکوپترها و U235 است که در آنها سوخت هواپیماها به عنوان وزن مقابل بر هر بار استفاده میشود.

۳_ لعاب ظروف سفالی از مقدار کمی اورانیوم طبیعی تشکیل شده میشود ( که داخل فرایند غنی سازی نمیشود) که این عنصر برای اضافه کردن رنگ با لعاب اضافه میشود.

۴_نیمه عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ آن را برای تخمین سن سنگ های آتشفشانی مناسب کرده است. به پلوتونیوم تبدیل میشود و پلوتونیوم نیز در ساخت بمب های  Breeder در راکتور هسته ای U235 هیدروژنی مورد استفاده قرار میگیرد.

۶_استات اورانیوم در شیمی تحلیلی کاربرد دارد.

۷_ برخی از لوازم نور دهنده از اورانیوم و برخی در مواد شیمیایی عکاسی مانند نیترات اورانیوم استفاده می کنند.

۸_ معمولا کودهای فسفاتی حاوی مقدار زیادی اورانیوم طبیعی می باشند، چرا که مواد کانی که آنها از آن جا گرفته شده اند، حاوی مقدار زیادی اورانیوم می باشند.

۹_ فلز اورانیوم برای اهداف اشعه ایکس در ساخت این اشعه با انرژی بالا استفاده می شود.

تاریخچه :

استفاده از اورانیوم به شکل اکسید طبیعی آن به سال ۷۹ میلادی برمیگردد. یعنی زمانی که این عنصر برای اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعابدار استفاده شد ( شیشه زرد با ۱% اورانیوم در نزدیکی ناپل ایتالیا کشف شده است.) کشف این عنصر به شیمیدان آلمانی به نام ” مارتین هنریچ کلاپرس” اختصاص   نامید،pitchblende داده شده است که در سال ۱۷۸۹ اورانیوم را به صورت قسمتی از کانی که آن را کشف شد. نام این عنصر را بر اساس ساره اورانوس که هشت سال قبل از آن کشف شده بود، برگزیدند.

این عنصر در سال ۱۸۴۱ به صورت فلز جداگانه استفاده شد. در سال ۱۸۹۶ ” هانری بکرل” فیزیکدان فرانسوی برای اولین بار به خاصیت رادیواکتیویته آن پی برد. در آغاز قرن بیستم تفحص و جستجو برای یافتن معادن رادیواکتیو در ایالات متحده آغاز شد. منابع رادیوم که حاوی کانی های اورانیوم نیز می بودند ، برای استفاده آنها در رنگ ساعتهای شب نما و دیگر ابزار جستجو شدند. در طی جنگ جهانی دوم اورانیوم از نظر اهداف دفاعی اهمیت پیدا کرد.

ترکیبات :

تترا فلوروئید اورانیوم که به نمک سبز معروف است، یک محصول میانی هگزا فلورید اورانیوم می باشد. هگزا فلورید اورانیوم جامد است که در دمای بالای ۵۶ درجه سانتی گراد بخار میشود. هگزا فلورید  Centrifuge و Gaseous Diffusion اورانیوم ترکیب اورانیوم است که برای دو فرایند غنی سازی خوانده می شود. Hex استفاده می شود و در صنعت با نام ساده اورانیوم غلیظ شده است. نام این عنصر به دلیل رنگ و شکل آن در هنگام تولید می باشد. Yellowcake اگرچه تولید امروزه کیک زرد بیشتر به رنگ سبز مایل به سیاه می گراید تا زرد.

ایزوتوپ ها :

.U238, U235, U23 :  اورانیوم طبیعی ۳ ایزوتوپ دارد, فراوان ترین آنها ۹۹٫۳% می باشد. ایزوتوپ های اورانیوم می توانند از هم جدا شوند تا تمرکز U238  را برای غنیU235 یک ایزوتوپ بر دیگری را افزایش دهند. این فرایند را غنی سازی می نامند. وزن شدن باید ۰٫۷۱۱% افزایش یابد. اورانیوم ۲۳۵ برای استفاده در سلاح های هسته ای و نیروگاههای اتمی مناسب تر است. این فرایند مقادیر بسیاری اورانیوم به وجود می اورد که در اورانیوم ۲۳۵ تخلیه می شوند . خالص ترین اورانیوم ، اورانیوم ۲۳۸ است که اورانیوم خالی نیز نامیده میشود. اگر اورانیوم ۲۳۵ بخواهد تخلیه شود وزنش باید ۰٫۷۱۱% کم شود.

هشدارها :

تمام ترکیبات اورانیوم سمی و رادیواکتیو هستند. سمی بودن این عنصر می تواند کشنده باشد. در مقادیر بسیار کم، خاصیت سمی بودن این عنصر به کلیه آسیب می رساند. خواص رادیواکتیوی اینم عنصر تیز سیستماتیک و نظام بند است. در کل ترکیبات اورانیوم به سختی جذب روده و ریه می شوند و خطرات رادولوژیکی آن باقی می ماند. فلز خالص اورانیوم نیز خطر آتش سوزی به همراه دارد.

فرد ممکن است با تنفس غبار اورانیوم در هوا یا خوردن و آشامیدن آب و غذا در معرض این عنصر قرار بگیرد. البته بیشتر این عمل از طریق خوردن آب و غذا صورت می گیرد.

جذب روزانه اورانیوم در غذا ۰٫۰۷ تا ۱٫۱ میکروگرم می باشد. مقدار اورانیوم در هوا معمولا بسیار ناچیز است. افرادی که در کنار تاسیسات هسته ای دولت یا معادن استخراج اورانیوم زندگی میکنند، بیشتر در معرض این عنصر قرار میگیرند.

اورانیوم ممکن است که در طریق تنفس یا بلع و یا در موراد استثنایی از طریق شکافی روی پوست وارد بدن شود. اورانیوم توسط پوست جذب نمی شود و ذرات الفای ساتع شده از این عنصر نمی تواند به پوست نفوذ کند. بنابراین اورانیومی که خارج از بدن باشد، نمی تواند به اندزه اورانیوم داخل بدن مضر و خطرناک باشد.اگر اورانیوم به بدن وارد شود، ممکن است موجب سرطان شده یا به کلیه ها آسی برساند.