تعليم

ما هو اليورانيوم وفوائده ومن أين يستخرج

ما هو اليورانيوم وفوائده ومن أين يستخرج، والذي يعتبر من أثمن العناصر في وقت الحالي، والذي يتم الاعتماد عليها في صناعة المواد المشعة والدخول في تطوير المنظومة التي تعتمد علي انتاج الطاقة البديلة عن النفط والمحروقات بشكل عام، فمن خلال النظر إلي أهمية اليورانيوم الزيادة في الطلب عليه، نجد بأن العالم يعتمد اعتماد كبير علي الطاقة في كل تصنيفات الحيات، ويعمل علي الكثير من الإجراءات في استخدام المواد المشعة في الصناعة السلمية مثل المفاعلات النووية التي توفر الطاقة للكثير من المناق داخل السعودية، فالمزيد حول ما هو اليورانيوم وفوائده ومن أين يستخرج نتعرف عليها في المقال التالي.

ما هو اليورانيوم؟

ينتمي اليورانيوم إلى المعادن الثقيلة ، ويشار إليها بالرمز الدوري U ، العدد الذري 92 ، ويتواجد بشكل طبيعي في قشرة الأرض في أجزاء مختلفة من العالم ، وحتى في مياه البحر ، كما يوجد في أنواع مختلفة من المواد الخام. ، وتتميز بوفرة على سطح الأرض بالنسبة للمعادن الثقيلة الأخرى ، فهي أكثر وفرة بنحو 1000 مرة من الذهب ، ولفهم اليورانيوم بشكل صحيح ، من المهم فهم النشاط الإشعاعي لهذا العنصر ، حيث أن اليورانيوم طبيعي. النشاط الإشعاعي ، من حيث أن نواته غير مستقرة ، لذلك يكون العنصر في حالة اضمحلال مستمر. على الرغم من أنه مادة طبيعية في قشرة الأرض ، إلا أن اليورانيوم الطبيعي الموجود فيه هو إلى حد كبير خليط من نظيرين ينتميان إلى نفس اليورانيوم ، وهما اليورانيوم 238 واليورانيوم 235.[1]

نظائر اليورانيوم

يوجد اليورانيوم في عدة أشكال مختلفة قليلاً ، والتي تُعرف بالنظائر ، وتختلف هذه النظائر عن بعضها البعض في عدد الجسيمات غير المشحونة في النواة ، والتي تُعرف بالنيوترونات ، وعلى الرغم من احتوائه على 16 نظيرًا ، فإن لليورانيوم الطبيعي ثلاثة نظائر فقط ، اثنان منها يشكلان اليورانيوم الخام ، وهذه النظائر الطبيعية هي:

  • اليورانيوم 238: يشار إليه باسم U-238 ، وهو النظير الوحيد الذي يخضع للانشطار ، وهذا يعني أنه يمكن أن يتفتت تحت تأثير النيوترون ، ويمثل 99.3٪ من خام اليورانيوم.
  • اليورانيوم 235: يشار إليه باسم U-235 ، ويشكل حوالي 0.7٪ من كتلة خام اليورانيوم.
  • Uranium-234: يشار إليه باسم U-234 ، وهو أقل النظائر شيوعًا ، ويشكل 0.0054٪ فقط من خام اليورانيوم.

عملية فصل النظائر

العدد الذري لليورانيوم هو 92 ، وهو عدد البروتونات في النواة ، بينما تحتوي النظائر الطبيعية الثلاثة على عدد ذري ​​مختلف ، حيث تحتوي ذرات اليورانيوم 238 على 146 نيوترونًا ، بينما تحتوي ذرة اليورانيوم 235 على 143 نيوترونًا ، بينما تحتوي ذرات اليورانيوم 234 فقط على 142 نيوترونًا ، والعدد يعطي إجمالي البروتونات والنيوترونات لها كتل ذرية لكل نظير ، أي 238 أو 235 أو 234 على التوالي ، وعلى المستوى الذري ، يختلف حجم ووزن هذه النظائر قليلاً ، مما يعني أنه مع المعدات المناسبة و في ظل الظروف المناسبة ، يمكن فصل النظائر.

قنابل نووية مصنوعة من اليورانيوم

القنابل النووية ، أو القنابل الذرية ، هي أسلحة نووية تستخدم الطاقة الناتجة عن الانشطار النووي لإنتاج انفجارات هائلة ، وفي الواقع ، تم استخدام سلاحين نوويين فقط في سياق الحرب العالمية الثانية ، من قبل الولايات المتحدة ، قرب النهاية. من الحرب حوالي عام 1954 م ، وتتكون القنابل الذرية من عنصر انشطاري ، مثل اليورانيوم ، المخصب بنظير يمكنه الحفاظ على تفاعل نووي انشطاري متسلسل ، وعندما يضرب نيوترون حر نواة ذرة قابلة للانشطار مثل اليورانيوم 235 ، أو U-235 ، ينقسم اليورانيوم إلى ذرتين أصغر حجمًا تسمى شظايا الانشطار ، بالإضافة إلى المزيد من النيوترونات ، ويمكن أن يكون الانشطار الذاتي مستدامًا ، لأنه ينتج المزيد من النيوترونات بالسرعة المطلوبة لإحداث انشقاقات جديدة ، وهذا يخلق تفاعلًا متسلسلًا.[1]

من هو مكتشف اليورانيوم؟

تم اكتشاف اليورانيوم لأول مرة من قبل الكيميائي الألماني مارتن كلابروث في عام 1789 بعد الميلاد ، من خلال إجراء تجربة عزل فيها أكسيد اليورانيوم أثناء تحليل عينات الباتشليند من مناجم الفضة في مملكة بوهيميا السابقة ، الواقعة في جمهورية التشيك الحالية. في ذلك الوقت ، كان اسم أوران إشارة إلى كوكب أورانوس الذي تم اكتشافه قبل 8 سنوات من اكتشاف اليورانيوم ، وكان اليورانيوم يشار إليه في ذلك الوقت كعنصر انشطاري ، لأنه كان قادرًا على الخضوع للانشطار ، وهو كذلك الجدير بالذكر أنه تبين لاحقًا أن اكتشاف مارتن كلابروث هو أكسيد اليورانيوم. فقط ، ليس اليورانيوم النقي كما كان يعتقد في الأصل ، حيث تم اكتشافه لاحقًا وعرفت العديد من خصائصه.

تاريخ اليورانيوم

يعود تاريخ اليورانيوم إلى نهاية القرن الثامن عشر ، عندما اكتشفه العالم مارتن كلابروث ، ورغم اكتشافه المبكر إلا أن خصائصه المهمة لم تكتشف إلا بعد عقود. بالنسبة لطلاء السيراميك ، وللتلوين في التصوير الفوتوغرافي المبكر ، لم يتم التعرف على خصائصه المشعة المعروفة اليوم حتى عام 1866 م ، ولم تظهر إمكانية استخدامه كمصدر للطاقة حتى منتصف القرن العشرين الماضي ، حيث تم استخدامه في أعقاب الحرب العالمية الثانية ، من قبل الولايات المتحدة الأمريكية ، والتي قامت بما في ذلك القنبلة النووية التي ارتُكبت فيها مذبحة هيروشيما اليابانية ، وتطوير الأمر ، بحيث يستخدم اليورانيوم الآن لتشغيل مفاعلات نووية تجارية إنتاج الكهرباء ، وإنتاج النظائر المستخدمة للأغراض الطبية والصناعية والدفاعية حول العالم[2]

خصائص اليورانيوم

اليورانيوم عنصر موجود بشكل طبيعي في الكرة الأرضية ، وكأي عنصر آخر له خصائصه الفيزيائية والكيميائية ، وأهمها:[2]

  • العدد الذري: عدد البروتونات في النواة هو 92.
  • الرمز الذري: في الجدول الدوري للعناصر هو U.
  • الوزن الذري: وهو متوسط ​​كتلة الذرة ويساوي 238.02891.
  • – الكثافة: 18.95 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
  • الحالة: تكون صلبة عند درجة حرارة الغرفة ولها ذرات قابلة للذوبان في الماء أو في غازات الهواء.
  • نقطة الانصهار: 1135 درجة مئوية ، أو 2075 درجة فهرنهايت.
  • نقطة الغليان: 4131 درجة مئوية ، أي ما يعادل 7468 درجة فهرنهايت.
  • عدد النظائر: يحتوي اليورانيوم على 16 نظيرًا ، 3 منها فقط موجودة بشكل طبيعي.
  • المظهر: اليورانيوم معدن ثقيل ولامع ولونه أبيض فضي.
  • جسديًا: مرن ، مطيل ومغناطيسي قليلاً.
  • كيميائياً: عند تعرضه للهواء ، يُغطى معدن اليورانيوم بطبقة من الأكسيد ، وتذيب الأحماض المعدن ، لكنه لا يتأثر بالقلويات.
  • التأثير: يعتبر اليورانيوم ومركباته ، اليورانيل ، شديد السمية من الناحية الكيميائية والإشعاعية.
  • النشاط الإشعاعي: يُظهر اليورانيوم ثلاثة تعديلات بلورية مشعة ، ألفا وبيتا وجاما.

مصادر اليورانيوم

تتعدد مصادر اليورانيوم من أهمها:

  • في المعادن ، يوجد في البتشبلند ، الكارنيت ، الكلفيت ، اليوتونيت ، اليورانيت ، اليورانوفان والتوربورنيت.
  • يوجد اليورانيوم في الصخور في صخور الفوسفات والليغنيت ورمال المونازيت.
  • يمكن تحضير اليورانيوم عن طريق تقليل هاليدات اليورانيوم ، باستخدام الفلزات القلوية أو القلوية الترابية ، أو عن طريق اختزال أكاسيد اليورانيوم بالكالسيوم أو الكربون أو الألومنيوم عند درجات حرارة مرتفعة.
  • يمكن إنتاج المعدن بالتحليل الكهربائي لـ KUF 5 أو UF 4 ، ويتم إذابته في خليط مصهور من CaCl 2 و NaCl.
  • يمكن تحضير اليورانيوم عالي النقاء عن طريق الانحلال الحراري لهاليدات اليورانيوم

كيف يتم استخلاص اليورانيوم؟

يوجد يورانيوم في شكله الخام يستخرج من المنجم ، وبصورة منخفضة الدرجة ، ولذلك يجب تركيز اليورانيوم من هذه الخامات للحصول على كميات وفيرة منها. وتكون النتيجة عجينة صفراء ، أو ما يسمى بالكيك الأصفر ، وتحتوي على 75٪ من أكسيد اليورانيوم ، وتأتي بعد ذلك مرحلة تنقية العجينة الصفراء ، بسلسلة من التحولات الكيميائية وتحويلها إلى شكل مفلور ، أو يسمى سداسي فلوريد اليورانيوم ، بحيث تحتوي كل ذرة يورانيوم على 6 ذرات فلور ، وهذا ما يسمى بعملية التحويل ، وبالتالي فإن اليورانيوم منتج خالي من الشوائب ، وجاهز للتخصيب.[3]

ما هو تخصيب اليورانيوم؟

بالمعنى البسيط ، فإن تخصيب اليورانيوم عملية ضرورية لإنتاج وقود نووي فعال ، من اليورانيوم المستخرج من الطبيعة الأم ، وذلك بزيادة نسبة اليورانيوم 235 الذي يخضع بدوره للانشطار بالنيوترونات الحرارية ، وترتبط عملية التخصيب بالإنتاج. بعد تنقية المعجون الأصفر وتحويله إلى سداسي فلوريد اليورانيوم ، يصبح اليورانيوم جاهزًا للتخصيب ، حيث تتم عملية زيادة نسبة اليورانيوم 235 من 0.7 بالمائة في اليورانيوم الطبيعي إلى حوالي 3 إلى 5 بالمائة لاستخدامه في وقود المفاعلات النووية. ، ويمكن أن يتم التخصيب من خلال عدة عمليات ، مثل عملية فصل النظائر التي شرحناها سابقًا ، أو نشر الغاز أو أجهزة الطرد المركزي الغازية.

استخدامات اليورانيوم

تاريخياً عرف الإنسان القديم اليورانيوم دون أن يعرفه ، فعند استخدام أكسيد اليورانيوم كعامل تلوين لطلاء السيراميك ، وبعد اكتشافه الحقيقي والواضح ظهرت أهم استخداماته ، ومنها:[4]

  • لليورانيوم أهمية كبيرة كوقود نووي ، حيث يستخدم الوقود النووي لتوليد الطاقة الكهربائية ، وصنع النظائر ، وصنع الأسلحة.
  • في جيولوجيا الأرض ، يعتقد العلماء أن اليورانيوم والثوريوم يسببان معظم الحرارة الداخلية للأرض من وجود اليورانيوم والثوريوم.
  • يستخدم اليورانيوم 238 ، مع نصف عمر 4.51 × 10 9 سنوات ، لتقدير عمر الصخور النارية ، وهذا ما يعرف بالتأريخ الإشعاعي.
  • يمكن استخدام اليورانيوم لتصلب وتصلب الفولاذ.
  • يستخدم اليورانيوم في صناعات مثل أجهزة التوجيه والجيروسكوبات ومكابح الصواريخ وغيرها.
  • يستخدم اليورانيوم لأهداف الأشعة السينية ، والتي تستخدم على نطاق واسع في المجال الطبي.
  • يمكن استخدام النترات كمسحوق فوتوغرافي ، ويستخدم الأسيتات في الكيمياء التحليلية.
  • اقترح العلماء أن الوجود الطبيعي لليورانيوم في التربة قد يكون دليلاً على وجود الرادون وبناته.
  • استُخدمت أملاح اليورانيوم في إنتاج طلاءات زجاج فاسلين أصفر وسيراميك.

فوائد اليورانيوم

كمادة طبيعية ، وإذا تم استخدامه سلمياً دون أي أهداف نووية أخرى ، فإن اليورانيوم يعتبر من أهم المواد التي توفر فوائد كبيرة ، خاصة في مجال الطاقة ، ومن أهم فوائده:[4]

  • الطاقة النووية ، التي يتم إنتاجها من خلال اليورانيوم ، هي مصدر للكهرباء أكثر صحة وخالية من الكربون من الوقود الأحفوري.
  • يعتبر اليورانيوم مصدرًا رائعًا للطاقة للحصول على طاقة حمل أساسية موثوقة للشبكة الكهربائية.
  • إنه مصدر للكهرباء محايد للكربون وأكثر صحة من الوقود الأحفوري.
  • استخدام مواد أقل في طاقة المختبر ، مثل اليورانيوم ، يعني تعدين أقل وتأثير أقل على البيئة.
  • ينتشر اليورانيوم على نطاق واسع ، خاصة في الصناعات الكبيرة ، وتعتبر النظائر المشعة المشتقة منه مفيدة للغاية ، خاصة في المجال الطبي.
  • يستخدم اليورانيوم مع بعض المواد المشعة الأخرى لمعرفة تكوين الأرض وتاريخها ورواسب مواردها الجوفية.
  • من الناحية الاقتصادية ، يعد إنتاج اليورانيوم وتخصيبه من الصناعات التي تطور اقتصاديات الدول المنتجة ، وخاصة في كندا ، وتوفر فرص عمل كبيرة جدًا.

أضرار اليورانيوم

يسير التلوث الإشعاعي والمعادن الثقيلة جنبًا إلى جنب مع تطور اليورانيوم ، وقد طور تعدين اليورانيوم إرثًا مؤسفًا من الأنواع المهددة بالانقراض ، فضلاً عن التلوث ، غالبًا بشكل دائم ، على الأراضي العامة والمياه الثمينة ، مما يتسبب في آثار كارثية على صحة الإنسان والملوثات يمكن أيضًا أن يؤدي تعدين اليورانيوم إلى تلويث النظم البيئية المائية لمئات السنين كما يمكن أن يهدد مجتمعات المصب والأسماك والحياة البرية ، ويمكن أن يشكل جميع مراحل تطوير اليورانيوم ، من الاستكشاف إلى التعدين والطحن والإنتاج ، إلى التهديدات الفريدة إلى الأنواع والنظم البيئية والمجتمعات البشرية ، بدءًا من تدمير الموئل واضطراب الحياة البرية ، إلى التراكم البيولوجي والتلوث الذي لا رجعة فيه للمياه ، يهدد ازدهار اليوم من خلال البناء على إرث اليورانيوم من الأضرار البيئية والاجتماعية.

تعفرنا سويا عزيز الزائر علي ما هو اليورانيوم وفوائده ومن أين يستخرج، وتعفرنا علي أهم التفاصيل الخاصة بالأضرار الناتجة لاستخدام اليورانيوم في البلاد، وكيف يمكن الاستفادة منها بشكل امن وسلمي، ومن هو الشخص الذي اكتشف اليورانيوم وطور استخدمه وتحويله من حالة الركود إلي النشاط، وتعفرنا أيضا علي الاستخدامات المختلفة لعنصر اليورانيوم المشع.

السابق
طريقة اعادة الخدمة العسكرية 1443
التالي
هل الشيخ محمود شعبان خرج من السجن

اترك تعليقاً