Yazı, uranyum gibi bir kimyasal elementin ne zaman keşfedildiğini ve bu maddenin zamanımızda hangi endüstrilerde kullanıldığını anlatıyor.
Uranyum, enerji ve askeri sanayide kullanılan bir kimyasal elementtir
Her zaman, insanlar yüksek verimli enerji kaynakları bulmaya ve ideal olarak - sözde sürekli hareket makinesi yaratmaya çalıştılar. Ne yazık ki, varlığının imkansızlığı 19. yüzyılda teorik olarak kanıtlandı ve doğrulandı, ancak bilim adamları hala çok büyük miktarda "temiz" enerji üretebilecek bir tür cihazın hayalini gerçekleştirme umudunu asla kaybetmedi. uzun zaman.
Kısmen bu, uranyum gibi bir maddenin keşfiyle gerçekleşti. Bu ada sahip kimyasal bir element, zamanımızda tüm şehirlere, deniz altılara, kutup gemilerine vb. enerji sağlayan nükleer reaktörlerin geliştirilmesinin temelini oluşturdu. Doğru, enerjileri "temiz" olarak adlandırılamaz, ancak son yıllarda birçok şirket geniş satış için kompakt trityum bazlı "atomik piller" geliştirmektedir - hareketli parçaları yoktur ve sağlık için güvenlidir.
Ancak, bu yazıda kimyasal bir elementin keşfinin tarihini ayrıntılı olarak analiz edeceğiz.uranyum ve çekirdeklerinin fisyon reaksiyonu denir.
Tanım
Uranyum, Mendeleev'in periyodik tablosunda atom numarası 92 olan kimyasal bir elementtir. Atom kütlesi 238.029'dur. U sembolü ile gösterilir. Normal şartlar altında yoğun, ağır gümüşi bir metaldir. Radyoaktivitesinden bahsedersek, uranyumun kendisi zayıf radyoaktiviteye sahip bir elementtir. Ayrıca tamamen kararlı izotoplar içermez. Ve mevcut izotopların en kararlısı uranyum-338'dir.
Bu elementin ne olduğunu bulduk ve şimdi onun keşif tarihine bakalım.
Tarih
Doğal uranyum oksit gibi bir madde eski zamanlardan beri insanlar tarafından biliniyordu ve eski ustalar onu kapların ve diğer ürünlerin suya dayanıklılığı için çeşitli seramikleri kaplamak için kullanılan sır yapmak için kullandılar. süslemeler.
1789 yılı, bu kimyasal elementin keşif tarihinde önemli bir tarihtir. O zaman kimyager ve Almanya doğumlu Martin Klaproth ilk metalik uranyumu elde edebildi. Ve yeni element, adını sekiz yıl önce keşfedilen gezegenin onuruna aldı.
Yaklaşık 50 yıl boyunca, o zaman elde edilen uranyum saf bir metal olarak kabul edildi, ancak 1840'ta Fransa'dan bir kimyager olan Eugene-Melchior Peligot, uygun dış işaretlere rağmen Klaproth tarafından elde edilen malzemenin kanıtlayabildiğini kanıtladı., bir metal değil, uranyum oksitti. Biraz sonra, aynı Peligo aldıgerçek uranyum çok ağır gri bir metaldir. O zaman uranyum gibi bir maddenin atom ağırlığı ilk olarak belirlendi. 1874'te kimyasal element, Dmitri Mendeleev tarafından ünlü periyodik element tablosuna yerleştirildi ve Mendeleev maddenin atom ağırlığını iki katına çıkardı. Ve sadece 12 yıl sonra, büyük kimyagerin hesaplamalarında yanılmadığı deneysel olarak kanıtlandı.
Radyoaktivite
Ancak bilim camiasında bu elemente olan gerçekten yaygın ilgi, 1896'da, Becquerel'in uranyumun, araştırmacının adını taşıyan Becquerel ışınları yaydığı gerçeğini keşfetmesiyle başladı. Daha sonra, bu alandaki en ünlü bilim adamlarından biri olan Marie Curie, bu fenomene radyoaktivite adını verdi.
Uranyum araştırmasında bir sonraki önemli tarih 1899 olarak kabul edilir: o zaman Rutherford, uranyum radyasyonunun homojen olmadığını ve alfa ve beta ışınları olmak üzere iki türe ayrıldığını keşfetti. Ve bir yıl sonra, Paul Villar (Villard) bugün bildiğimiz üçüncü, son radyoaktif radyasyon türünü keşfetti - sözde gama ışınları.
Yedi yıl sonra, 1906'da Rutherford, radyoaktivite teorisine dayanarak, amacı çeşitli minerallerin yaşını belirlemek olan ilk deneyleri gerçekleştirdi. Bu çalışmalar, diğer şeylerin yanı sıra, radyokarbon analizi teori ve uygulamasının temellerini attı.
Uranyum çekirdeğinin bölünmesi
Ama belki de en önemli keşif,Uranyumun hem barışçıl hem de askeri amaçlarla yaygın olarak madenciliği ve zenginleştirilmesi, uranyum çekirdeğinin fisyon sürecidir. Bu 1938'de oldu, keşif Alman fizikçiler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından gerçekleştirildi. Daha sonra, bu teori birkaç Alman fizikçinin daha çalışmalarında bilimsel olarak doğrulandı.
Keşfettikleri mekanizmanın özü şuydu: uranyum-235 izotopunun çekirdeğini bir nötronla ışınlarsanız, o zaman serbest bir nötron yakalarsanız bölünmeye başlar. Ve şimdi hepimizin bildiği gibi, bu sürece muazzam miktarda enerjinin serbest bırakılması eşlik ediyor. Bu, esas olarak radyasyonun kendisinin ve çekirdeğin parçalarının kinetik enerjisi nedeniyle olur. Artık uranyum fisyonunun nasıl gerçekleştiğini biliyoruz.
Bu mekanizmanın keşfi ve sonuçları, uranyumun hem barışçıl hem de askeri amaçlarla kullanılması için başlangıç noktasıdır.
Askeri amaçlar için kullanımı hakkında konuşursak, o zaman ilk kez uranyum çekirdeğinin sürekli fisyon reaksiyonu gibi bir süreç için koşullar yaratmanın mümkün olduğu teorisi (patlatmak için çok büyük enerji gerektiğinden) nükleer bomba) Sovyet fizikçileri Zeldovich ve Khariton tarafından kanıtlandı. Ancak böyle bir reaksiyon yaratmak için uranyum, normal durumunda gerekli özelliklere sahip olmadığı için zenginleştirilmelidir.
Bu elementin tarihi ile tanıştık, şimdi nerede kullanıldığını anlayacağız.
Uranyum izotop kullanımları ve türleri
Uranyum zincir fisyon reaksiyonu gibi bir sürecin keşfinden sonra, fizikçiler bunu nerede kullanacakları sorusuyla karşı karşıya kaldılar?
Şu anda uranyum izotoplarının kullanıldığı iki ana alan var. Bu barışçıl (veya enerji) bir endüstri ve askeridir. Hem birinci hem de ikincisi, uranyum-235 izotopunun nükleer fisyon reaksiyonunu kullanır, sadece çıkış gücü farklıdır. Basitçe söylemek gerekirse, bir nükleer reaktörde, bir nükleer bombanın patlamasını gerçekleştirmek için gerekli olan aynı güçle bu süreci oluşturmaya ve sürdürmeye gerek yoktur.
Yani, uranyum fisyon reaksiyonunun kullanıldığı ana endüstriler listelendi.
Ancak uranyum-235 izotopunu elde etmek son derece karmaşık ve maliyetli bir teknolojik iştir ve her devlet zenginleştirme tesisleri inşa etmeyi göze alamaz. Örneğin, uranyum 235 izotopunun içeriğinin %3-5 arasında olacağı yirmi ton uranyum yakıtı elde etmek için, 153 tondan fazla doğal, "ham" uranyumu zenginleştirmek gerekecektir.
Uranyum-238 izotopu esas olarak güçlerini artırmak için nükleer silahların tasarımında kullanılır. Ayrıca, bir nötron yakalayıp ardından bir beta bozunma süreci izlediğinde, bu izotop sonunda çoğu modern nükleer reaktör için ortak bir yakıt olan plütonyum-239'a dönüşebilir.
Bu tür reaktörlerin tüm eksikliklerine rağmen (yüksek maliyet, bakımın karmaşıklığı, kaza tehlikesi), operasyonları çok hızlı bir şekilde karşılığını veriyor ve klasik termik veya hidroelektrik santrallerle kıyaslanamayacak kadar fazla enerji üretiyorlar.
Ayrıca, uranyum çekirdeğinin fisyon reaksiyonu, nükleer kitle imha silahları yaratmayı mümkün kıldı. Muazzam gücü ile ayırt edilir, görecelikompaktlık ve geniş arazileri insan yerleşimi için uygun olmayan hale getirebilmesi gerçeği. Gerçek, modern atom silahları uranyum değil plütonyum kullanır.
Tükenmiş uranyum
Tükenmiş gibi çok çeşitli uranyum da var. Çok düşük bir radyoaktivite seviyesine sahiptir, bu da insanlar için tehlikeli olmadığı anlamına gelir. Askeri alanda tekrar kullanılır, örneğin Amerikan Abrams tankının zırhına ek güç kazandırmak için eklenir. Ayrıca, neredeyse tüm yüksek teknoloji ordularında, tükenmiş uranyum içeren çeşitli mermiler bulabilirsiniz. Yüksek kütlelerine ek olarak, çok ilginç bir özelliği daha var - merminin yok edilmesinden sonra, parçaları ve metal tozu kendiliğinden tutuşuyor. Ve bu arada, İkinci Dünya Savaşı sırasında ilk kez böyle bir mermi kullanıldı. Gördüğümüz gibi uranyum, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında kullanılmış bir elementtir.
Sonuç
Bilim adamlarının tahminlerine göre, 2030 civarında, tüm büyük uranyum yatakları tamamen tükenecek, ardından ulaşılması zor katmanların gelişimi başlayacak ve fiyat artacak. Bu arada, uranyum cevherinin kendisi insanlar için kesinlikle zararsızdır - bazı madenciler nesillerdir onun çıkarılması üzerinde çalışıyorlar. Şimdi bu kimyasal elementin keşfedilme tarihini ve çekirdeklerinin fisyon reaksiyonunun nasıl kullanıldığını anladık.
Bu arada, ilginç bir gerçek biliniyor - uranyum bileşikleri uzun zamandır porselen boyaları olarak kullanılıyor ve1950'lere kadar cam (sözde uranyum camı).
