Өгүүллийн агуулга

Тэнгэрийн ван, Ac, Th, Pa, U болон трансуран элементүүд (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) агуулсан U (уран) нь актинидын гэр бүлийн металл химийн элемент юм. Уран нь цөмийн зэвсэг болон цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байгаагаараа алдартай болсон. Мөн ураны ислийг шил, керамик эдлэлийг будахад ашигладаг.

Байгальд байх.

Дэлхийн царцдас дахь ураны агууламж 0,003% байх ба газрын гадаргын давхаргад дөрвөн төрлийн хурдас хэлбэрээр агуулагддаг. Нэгдүгээрт, эдгээр нь уранаар маш баялаг, гэхдээ ховор тохиолддог уранинит буюу ураны давирхай (ураны давхар исэл UO 2) судлууд юм. Ради нь ураны изотоп задралын шууд бүтээгдэхүүн учраас тэдгээрийг радийн ордууд дагалддаг. Ийм судал нь Заир, Канад (Их баавгай нуур), Чех, Францад байдаг. Ураны хоёр дахь эх үүсвэр нь торийн конгломерат ба ураны хүдэрбусад чухал ашигт малтмалын хүдэртэй хамт . Конгломератууд нь ихэвчлэн хангалттай хэмжээний алт, мөнгө агуулдаг бөгөөд уран, тори нь холбогдох элементүүд байдаг. Эдгээр хүдрийн томоохон ордууд Канад, Өмнөд Африк, Орос, Австралид байдаг. Ураны гуравдахь эх үүсвэр нь уранаас гадна их хэмжээний ванади болон бусад элементүүдийг агуулсан карнотит эрдэсээр баялаг тунамал чулуулаг, элсэн чулуу юм. Ийм хүдэр АНУ-ын баруун мужуудад байдаг. Төмрийн ураны занар, фосфатын хүдэр нь тунадасны дөрөв дэх эх үүсвэрийг бүрдүүлдэг. Шведийн занараас баялаг ордууд байдаг. Марокко, АНУ-ын зарим фосфатын хүдэр ихээхэн хэмжээний уран агуулдаг бөгөөд Ангол, Төв Африкийн Бүгд Найрамдах Улс дахь фосфатын ордууд уранаар бүр ч баялаг юм. Ихэнх хүрэн нүүрс болон зарим нүүрсэнд ихэвчлэн ураны хольц агуулагддаг. Хойд болон Өмнөд Дакота (АНУ)-д уранаар баялаг хүрэн нүүрсний ордууд, Испани, Чехээс битумэн нүүрс илэрсэн.

Нээлт.

Тэнгэрийн ван гарагийг 1789 онд Германы химич М.Клапрот нээж, 8 жилийн өмнө Тэнгэрийн ван гарагийг нээсэнтэй холбогдуулан уг элементийг нэрлэжээ. (Клапрот тухайн үеийнхээ тэргүүлэх химич байсан; тэр бас Ce, Ti, Zr зэрэг бусад элементүүдийг нээсэн.) Үнэн хэрэгтээ Клапротын олж авсан бодис нь элементийн уран биш, харин түүний исэлдсэн хэлбэр бөгөөд элементийн ураныг анх олж авсан. Францын химич Э.Пелиго 1841 онд нээгдсэн цагаас хойш 20-р зуун хүртэл. Уран нь одоогийнх шиг утга агуулаагүй ч олон физик шинж чанар, ба атомын массба нягтыг тодорхойлсон. 1896 онд А.Беккерел ураны давс нь гэрэл зургийн хавтанг харанхуйд гэрэлтүүлдэг цацрагтай болохыг тогтоожээ. Энэхүү нээлт нь химичдийг цацраг идэвхт бодисын чиглэлээр судалгаа явуулахад түлхэц өгч, 1898 онд Францын физикч П.Кюри, М.Склодовска-Кюри нар давсыг ялгаж авчээ. цацраг идэвхт элементүүдполони, радий, Э.Рутерфорд, Ф.Содди, К.Фажанс болон бусад эрдэмтэд цацраг идэвхт задралын онолыг боловсруулсан нь орчин үеийн цөмийн хими, цөмийн энергийн үндэс суурийг тавьсан юм.

Ураны анхны хэрэглээ.

Ураны давсны цацраг идэвхт чанар нь мэдэгдэж байсан ч энэ зууны эхний гуравны нэг дэх хүдрийг зөвхөн дагалдан радиум авахад ашигладаг байсан бөгөөд ураныг хүсээгүй дайвар бүтээгдэхүүн гэж үздэг байв. Түүний хэрэглээ нь голчлон керамик технологи, металлургийн салбарт төвлөрсөн; Ураны ислийг цайвар шараас хар ногоон хүртэл шилийг будахад өргөн ашигладаг байсан нь хямд шилний үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан. Өнөөдөр эдгээр үйлдвэрүүдийн бүтээгдэхүүнийг хэт ягаан туяаны дор флюресцент гэж тодорхойлдог. Дэлхийн 1-р дайны үед болон түүнээс хойш удалгүй карбид хэлбэрийн ураныг Мо ба В-тэй төстэй багажны ган үйлдвэрлэхэд ашигласан; Тухайн үед үйлдвэрлэл нь хязгаарлагдмал байсан вольфрамыг 4-8% уранаар сольсон. 1914-1926 онд багажны ган авахын тулд жилд 30% (масс) U агуулсан хэд хэдэн тонн ферроуран үйлдвэрлэдэг байсан ч ураны ийм хэрэглээ удаан үргэлжилсэнгүй.

Ураны орчин үеийн хэрэглээ.

1942 оны 12-р сард ураны 235 U изотопыг задлах ажиллагаа явагдсанаар ураны үйлдвэрлэл хөгжиж эхэлсэн бөгөөд энэ нь 1942 оны 12-р сард ураны задралын хяналттай гинжин урвалыг техникийн хэрэгжилтэд хүргэсэн. Энэ бол атомын эрин үе юм. , уран нь өчүүхэн элементээс хамгийн нэгд шилжих үед чухал элементүүднийгмийн амьдралд. Атомын бөмбөг үйлдвэрлэх, цөмийн реакторуудад түлш болгон ашиглахад ураны цэргийн ач холбогдол нь ураны эрэлт хэрэгцээг одон орны хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Их Баавгай нуурын (Канад) хурдасны түүхэнд үндэслэсэн ураны эрэлтийн өсөлтийн он дараалал нь сонирхолтой юм. 1930 онд энэ нуураас ураны ислийн хольц болох давирхайн хольцыг илрүүлж, 1932 онд радиумыг цэвэршүүлэх технологийг энэ нутагт бий болгожээ. Нэг тонн хүдрээс (давирхайн хольц) 1 г радий, хагас тонн орчим дайвар бүтээгдэхүүн болох ураны баяжмал гаргаж авсан. Гэвч радиум багатай байсан тул олборлолт нь зогссон. 1940-1942 он хүртэл бүтээн байгуулалтыг дахин эхлүүлж, ураны хүдрийг АНУ руу тээвэрлэж эхэлсэн. 1949 онд үүнтэй төстэй уран цэвэршүүлэх аргыг зарим сайжруулалттайгаар цэвэр UO 2 үйлдвэрлэхэд ашигласан. Энэ үйлдвэрлэл өсч, одоо ураны хамгийн том үйлдвэрүүдийн нэг болоод байна.

Үл хөдлөх хөрөнгө.

Уран бол байгальд байдаг хамгийн хүнд элементүүдийн нэг юм. Цэвэр металл нь маш нягт, уян хатан, цахилгаан эерэг бага цахилгаан дамжуулалттай, өндөр урвалд ордог.

Уран нь гурван аллотроп өөрчлөлттэй: а-уран (орторомбын болор тор), өрөөний температураас 668 хэм хүртэл байдаг; б- 668-774 хэмд тогтвортой уран (тетрагональ хэлбэрийн нийлмэл болор тор); g-уран (бие төвтэй куб болор тор), 774°С-аас хайлах цэг (1132°C) хүртэл тогтвортой. Ураны бүх изотопууд тогтворгүй байдаг тул түүний бүх нэгдлүүд цацраг идэвхт шинж чанартай байдаг.

Ураны изотопууд

238 U, 235 U, 234 U нь байгальд 99.3:0.7:0.0058 харьцаатай, 236 U ул мөрийн хэмжээгээр тохиолддог. 226 U-аас 242 U хүртэлх ураны бусад бүх изотопуудыг зохиомлоор гаргаж авдаг. 235 U изотоп нь онцгой ач холбогдолтой. Удаан (дулааны) нейтроны нөлөөн дор энэ нь хуваагдаж, асар их энерги ялгаруулдаг. 235 U-ийн бүрэн задралын үр дүнд 2H 10 7 kWh ц/кг "дулааны энергийн эквивалент" ялгардаг. 235 U-ийн хуваагдал нь зөвхөн их хэмжээний эрчим хүч үйлдвэрлэхээс гадна бусад чухал актинидын элементүүдийг нэгтгэхэд ашиглаж болно. Байгалийн изотопын ураныг цөмийн реакторт ашиглаж, 235 U-ийн задралаас үүссэн нейтроныг гаргаж авах боломжтой бол гинжин урвалд шаардагдахгүй илүүдэл нейтроныг өөр байгалийн изотопоор барьж, улмаар плутони үүсэхэд хүргэдэг.

238 U-ийг хурдан нейтроноор бөмбөгдөхөд дараах урвал явагдана.

Энэхүү схемийн дагуу хамгийн түгээмэл 238 U изотопыг плутони-239 болгон хувиргах боломжтой бөгөөд энэ нь 235 U шиг удаан нейтронуудын нөлөөн дор хуваагдах чадвартай байдаг.

Одоогоор хүлээн авсан том тооураны хиймэл изотопууд. Тэдгээрийн дотроос 233 U нь удаан нейтронтой харьцахдаа хуваагддаг тул онцгой анхаарал татдаг.

Ураны бусад зарим хиймэл изотопуудыг химийн болон физикийн судалгаанд цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэгч болгон ашигладаг; энэ бол юуны түрүүнд б- ялгаруулагч 237 U ба а- ялгаруулагч 232 U.

Холболтууд.

Урвалын өндөр чадвартай уран нь +3-аас +6 хүртэл исэлдэх төлөвтэй, идэвхийн цуваагаар бериллитэй ойролцоо, бүх металл бустай харилцан үйлчилж, Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg-тэй металл хоорондын нэгдлүүд үүсгэдэг. , Mg, Ni, Pb, Sn, Zn. Нарийн буталсан уран нь ялангуяа реактив бөгөөд 500 хэмээс дээш температурт ихэвчлэн ураны гидридийн шинж чанартай урвалд ордог. Бөөн уран эсвэл үртэс нь 700-1000 ° C-т тод шатдаг бөгөөд ураны уур нь 150-250 ° C-т шатаж, 200-400 ° C-т уран нь HF-тэй урвалд орж, UF 4 ба H 2 үүсгэдэг. Уран нь өтгөрүүлсэн HF эсвэл H 2 SO 4 ба 85% H 3 PO 4 -д 90 ° C-д аажмаар уусдаг боловч концтой амархан урвалд ордог. HCl ба HBr эсвэл HI-тэй бага идэвхтэй. Ураныг шингэрүүлсэн ба концентрацитай HNO 3-тай хамгийн идэвхтэй бөгөөд хурдан урвалд орох нь уранил нитрат үүсэх үед тохиолддог ( доороос үзнэ үү). HCl байгаа тохиолдолд уран хурдан уусдаг органик хүчил, органик U 4+ давс үүсгэдэг. Исэлдэлтийн зэргээс хамааран уран хэд хэдэн төрлийн давс үүсгэдэг (тэдгээрийн хамгийн чухал нь U 4+, тэдгээрийн нэг нь UCl 4 нь амархан исэлддэг ногоон давс юм); Уранил давс (радикал UO 2 2+) төрлийн UO 2 (NO 3) 2 нь шар өнгөтэй, флюресцент ногоон. Уранил давс нь амфотерийн исэл UO 3 (шар өнгө) -ийг хүчиллэг орчинд уусгаснаар үүсдэг. Шүлтлэг орчинд UO 3 нь Na 2 UO 4 эсвэл Na 2 U 2 O 7 зэрэг уранатуудыг үүсгэдэг. Сүүлийн нэгдэл ("шар уранил") нь шаазан паалан үйлдвэрлэх, флюресцент шил үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

1940-1950 онд ураны галидыг атомын бөмбөг эсвэл цөмийн реакторт зориулж ураны изотопыг ялгах аргыг боловсруулахад ашиглаж байсан тул өргөн судалжээ. Уран трифторид UF 3-ийг UF 4-ийг устөрөгчөөр ангижруулж, ураны тетрафторид UF 4-ийг гаргаж авсан. янз бүрийн арга замууд HF-ийн UO 3 эсвэл U 3 O 8 зэрэг ислүүдтэй урвалд орох эсвэл уранил нэгдлүүдийг электролитийн аргаар ангижруулах замаар. Ураны гексафторид UF 6 нь U эсвэл UF 4-ийг элементийн фтороор фторжуулах эсвэл UF 4-д хүчилтөрөгчийн үйлчлэлээр гаргаж авдаг. Hexafluoride нь 64 ° C (1137 мм м.у.б) өндөр хугарлын илтгэгчтэй тунгалаг талстыг үүсгэдэг; нэгдэл нь дэгдэмхий (нөхцөлд хэвийн даралт 56.54 ° C-д сублиминууд). Ураны оксогалидууд, жишээлбэл, оксофторидууд нь UO 2 F 2 (уранил фтор), UOF 2 (ураны ислийн дифторид) найрлагатай.

Тэнгэрийн ван бол долоо дахь гариг ​​юм нарны системболон гурав дахь хийн аварга. Энэ гараг нь массаараа гуравт, дөрөв дэх том бөгөөд Ромын бурхан Санчирын эцгийн нэрээр нэрээ авсан.

Яг Тэнгэрийн ванонд анх нээсэн гараг байх нэр төрийн хэрэг байлаа орчин үеийн түүх. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр түүний анхны гаригийг нээсэн нь үнэндээ болоогүй юм. 1781 онд одон орон судлаач Уильям ХершельИхрийн ордны оддыг ажиглаж байхдаа тэрээр диск хэлбэртэй объект байгааг анзаарсан бөгөөд үүнийгээ сүүлт од гэж тэмдэглэж, Английн Хатан хааны шинжлэх ухааны нийгэмлэгт мэдээлэв. Гэсэн хэдий ч хожим Хершель өөрөө биетийн тойрог зам нь сүүлт одтой адил зууван биш, бараг дугуй хэлбэртэй болсонд гайхаж байв. Энэ ажиглалтыг бусад одон орон судлаачид баталсны дараа л Гершель сүүлт од биш харин гаригийг нээсэн гэсэн дүгнэлтэд хүрч, эцэст нь энэ нээлтийг нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн юм.

Олдсон биет нь гариг ​​байсан гэсэн мэдээллийг баталгаажуулсны дараа Хершель түүнд өөрийн нэрийг өгөх онцгой эрх олгов. Одон орон судлаач эргэлзэлгүйгээр Английн хаан III Жоржийн нэрийг сонгож, гаригийг Георгий Сидус гэж нэрлэсэн нь "Жоржийн од" гэсэн утгатай. Гэсэн хэдий ч энэ нэр хэзээ ч шинжлэх ухааны хүлээн зөвшөөрөгдсөнгүй эрдэмтэд ихэнх тохиолдолдНарны аймгийн гаригуудыг нэрлэхдээ тодорхой уламжлалыг баримтлах, тухайлбал эртний Ромын бурхдыг хүндэтгэн нэрлэх нь дээр гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Ийнхүү Тэнгэрийн ван орчин үеийн нэрээ авчээ.

Одоогоор Тэнгэрийн ван гаригийн тухай мэдээлэл цуглуулж чадсан цорын ганц гаригийн даалгавар бол Вояжер 2 юм.

1986 онд болсон энэхүү уулзалт нь эрдэмтдэд хангалттай хэмжээний мэдээлэл авах боломжийг олгосон юм олон тооныгаригийн талаарх мэдээлэл, олон нээлт хийх. Сансрын хөлөгТэнгэрийн ван, түүний сар, цагирагуудын олон мянган гэрэл зургийг дамжуулсан. Хэдийгээр энэ гаригийн олон гэрэл зурагт газрын дурангаас харж болох хөх-ногоон өнгөнөөс арай илүү байсан ч бусад зургууд нь урьд өмнө нь үл мэдэгдэх арван сар, хоёр шинэ цагираг байгааг харуулжээ. Ойрын хугацаанд Тэнгэрийн ван гараг руу шинэ нислэг хийхээр төлөвлөөгүй байна.

Тэнгэрийн ван гараг хар хөх өнгөтэй тул гаригийн агаар мандлын загварыг бүтээх нь ижил эсвэл бүр загвараас хамаагүй хэцүү байсан. Аз болоход Хаббл сансрын дурангаас авсан зургууд илүү өргөн хүрээтэй дүр зургийг харуулсан. Илүү орчин үеийн технологиТелескопын дүрслэл нь Вояжер 2-оос хамаагүй илүү нарийвчилсан зураг авах боломжтой болсон. Тиймээс Хаббл гэрэл зургийн ачаар бусад хийн аварга гаригуудын нэгэн адил Тэнгэрийн ван гаригт өргөргийн зурвас байдгийг олж мэдэх боломжтой болсон. Үүнээс гадна манай гараг дээрх салхины хурд 576 км/цагаас илүү хүрч чаддаг.

Нэг хэвийн уур амьсгал үүсэх шалтгаан нь түүний дээд давхаргын найрлагатай холбоотой гэж үздэг. Үүлний харагдахуйц давхарга нь голчлон метанаас бүрдэх бөгөөд улаан өнгөтэй тохирох долгионы уртыг шингээдэг. Тиймээс туссан долгионыг цэнхэр, ногоон өнгөөр ​​дүрсэлсэн байдаг.

Энэхүү гаднах метан давхаргын дор агаар мандал нь ойролцоогоор 83% устөрөгч (H2) ба 15% гелиээс бүрдэх ба зарим хэсэг нь метан, ацетилен агуулдаг. Энэхүү найрлага нь Нарны аймгийн бусад хийн аварга том биетүүдтэй төстэй юм. Гэсэн хэдий ч Тэнгэрийн ван гаригийн уур амьсгал өөр нэг талаараа гайхалтай ялгаатай. Бархасбадь, Санчир гаригийн агаар мандал нь ихэвчлэн хийтэй байдаг бол Тэнгэрийн ван гаригийн агаар мандал нь маш их зүйлийг агуулдаг илүү мөс. Үүний нотолгоо бол гадаргуу дээрх туйлын бага температур юм. Тэнгэрийн ван гарагийн агаар мандлын температур -224 хэм хүрч байгааг харгалзан үүнийг нарны аймгийн хамгийн хүйтэн агаар мандал гэж нэрлэж болно. Түүгээр ч зогсохгүй бэлэн байгаа тоо баримтууд ийм туйлширч байгааг харуулж байна бага температурЭнэ нь Тэнгэрийн ван гаригийн бараг бүх гадаргуу дээр, тэр ч байтугай наранд тусдаггүй тал дээр байдаг.

Тэнгэрийн ван гарагийн эрдэмтдийн үзэж байгаагаар цөм ба манти гэсэн хоёр давхаргаас бүрддэг. Одоогийн загварууд нь гол цөм нь чулуулаг, мөсөөс бүрддэг бөгөөд массаас 55 дахин их байдаг. Гаригийн мантийн жин нь 8.01 х 10 буюу 24 кг жинтэй буюу ойролцоогоор 13.4 дэлхийн масстай. Үүнээс гадна манти нь ус, аммиак болон бусад дэгдэмхий элементүүдээс бүрдэнэ. Тэнгэрийн ван, Бархасбадь, Санчир гаригийн нөмрөгийн гол ялгаа нь уламжлалт утгаараа биш ч гэсэн мөстэй байдаг. Мөс нь маш халуун, зузаан бөгөөд мантийн зузаан нь 5.111 км юм.

Тэнгэрийн ван гарагийн найрлага дахь хамгийн гайхалтай зүйл юу вэ, түүнийг манай бусад хийн аваргуудаас юугаараа ялгадаг вэ? одны систем, Нарнаас авахаасаа илүү их энерги ялгаруулдаггүй. Хэмжээгээрээ Тэнгэрийн ван гаригтай маш ойрхон ч гэсэн нарнаас авдаг дулаанаас 2.6 дахин их дулаан ялгаруулдаг тул өнөөдөр эрдэмтэд Тэнгэрийн вангаас үүссэн ийм сул хүчийг ихэд сонирхож байна. Одоогоор хоёр тайлбар байна энэ үзэгдэл. Эхнийх нь Тэнгэрийн ван гариг ​​өмнө нь асар том сансрын биетэд өртөж, улмаар гараг дотоод дулааныхаа ихэнх хэсгийг (үүсэх явцад олж авсан) сансарт алдахад хүргэсэн болохыг харуулж байна. Хоёрдахь онол нь гаригийн дотоод дулааныг газрын гадарга руу гаргахыг зөвшөөрдөггүй ямар нэгэн саад тотгор байдаг гэж үздэг.

Тэнгэрийн ван гаригийн тойрог зам ба эргэлт

Тэнгэрийн ван гарагийг нээсэн нь эрдэмтэд мэдэгдэж байгаа Нарны аймгийн радиусыг бараг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгосон юм. Энэ нь Тэнгэрийн вангийн тойрог зам дунджаар 2.87 х 10, 9 км-ийн чадалтай гэсэн үг юм. Ийм асар их зайны шалтгаан нь нарнаас гараг руу нарны цацрагийн дамжих хугацаа юм. Нарны туяа Тэнгэрийн ван гаригт хүрэхэд ойролцоогоор хоёр цаг дөчин минут шаардагдах бөгөөд энэ нь нарны гэрэл дэлхийд хүрэхээс бараг хорь дахин урт юм. Асар их зай нь Тэнгэрийн ван гаригийн жилийн уртад нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь дэлхийн 84 жил үргэлжилдэг.

Тэнгэрийн ван гаригийн тойрог замын хазгай нь 0.0473 бөгөөд энэ нь Бархасбадийнхаас арай бага буюу 0.0484 юм. Энэ хүчин зүйл нь Тэнгэрийн ван гарагийг тойрог замынхаа дагуу Нарны аймгийн бүх гарагуудын дөрөв дэх нь болгодог. Тэнгэрийн ван гаригийн тойрог замын ийм жижиг хазгай байгаагийн шалтгаан нь түүний перигелийн 2.74 х 10 нь 9 км-ийн хүчин чадал, 3.01 х 109 км-ийн ялгаа нь 8 км-ийн хүчинд ердөө 2.71 х 10 байна.

Тэнгэрийн вангийн эргэлтийн хамгийн сонирхолтой цэг бол тэнхлэгийн байрлал юм. Баримт нь Тэнгэрийн ван гаригаас бусад гараг бүрийн эргэлтийн тэнхлэг нь тойрог замын хавтгайд ойролцоогоор перпендикуляр байдаг боловч Тэнгэрийн вангийн тэнхлэг бараг 98 ° хазайсан байдаг нь Тэнгэрийн ван нь хажуу тийшээ эргэлддэг гэсэн үг юм. Гаригийн тэнхлэгийн ийм байрлалын үр дүн нь Тэнгэрийн ван гарагийн хойд туйл нь гаригийн жилийн хагаст наран дээр, нөгөө тал нь өмнөд туйлд байдаг. Өөрөөр хэлбэл, өдрийн цагТэнгэрийн ван гаригийн нэг хагас бөмбөрцөг дээр дэлхийн 42 жил үргэлжилдэг бол нөгөө хагас бөмбөрцгийн шөнийн амьдрал ижил байдаг. Эрдэмтэд Тэнгэрийн ван гараг "хажуу тал руугаа эргэх" шалтгааныг дахин сансрын асар том биетэй мөргөлдсөнийг дурджээ.

Манай нарны аймгийн хамгийн алдартай цагиргууд гэдгийг харгалзан үзвэл урт хугацааСанчир гаригийн цагирагууд 1977 он хүртэл олдохгүй байв. Гэсэн хэдий ч энэ нь цорын ганц шалтгаан биш бөгөөд ийм хожуу илрүүлэх өөр хоёр шалтгаан бий: гараг дэлхийгээс хол зайд, цагирагуудын тусгал багатай байдаг. 1986 онд Вояжер 2 сансрын хөлөг манай гариг ​​дээр тухайн үед мэдэгдэж байсан цагиргуудаас гадна өөр хоёр цагираг байгааг тодорхойлж чадсан юм. 2005 онд Хаббл сансрын дуран дахин хоёрыг олж харав. Өнөөдөр гаригийн эрдэмтэд Тэнгэрийн ван гаригийн 13 цагиргийг мэддэг бөгөөд хамгийн тод нь Эпсилон цагираг юм.

Тэнгэрийн ван гарагийн цагиргууд нь бараг бүх талаараа Санчир гарагаас ялгаатай байдаг - бөөмийн хэмжээнээс эхлээд найрлага хүртэл. Нэгдүгээрт, Санчир гаригийн цагирагуудыг бүрдүүлдэг бөөмс нь жижиг хэмжээтэй, хэдхэн метрээс арай илүү диаметртэй байдаг бол Тэнгэрийн ван гарагийн цагиргууд нь хорин метр хүртэл диаметртэй олон биетүүдийг агуулдаг. Хоёрдугаарт, Санчир гаригийн цагираг дахь бөөмс нь ихэвчлэн мөсөөс бүрддэг. Гэсэн хэдий ч Тэнгэрийн ван гарагийн цагиргууд нь мөс, их хэмжээний тоос, хог хаягдлаас бүрддэг.

Уильям Хершель 1781 онд л Тэнгэрийн ван гаригийг нээсэн бөгөөд энэ гараг нь эртний соёл иргэншлүүдэд харагдахааргүй бүдэгхэн байсан. Хершель өөрөө эхэндээ Тэнгэрийн ван гаригийг сүүлт од гэж үзэж байсан ч хожим өөрийн үзэл бодлыг дахин хянаж, шинжлэх ухаан уг биетийн гаригийн статусыг баталжээ. Ийнхүү Тэнгэрийн ван нь орчин үеийн түүхэнд нээгдсэн анхны гараг болжээ. Хершелийн санал болгосон анхны нэр нь Жорж III хааныг хүндэтгэн "Жоржийн од" байсан боловч шинжлэх ухааны нийгэмлэг үүнийг хүлээн зөвшөөрөөгүй. "Тэнгэрийн ван" гэдэг нэрийг одон орон судлаач Иоганн Боде эртний Ромын бурхан Тэнгэрийн ваныг хүндэтгэн санал болгожээ.
Тэнгэрийн ван тэнхлэгээ 17 цаг 14 минут тутамд нэг удаа эргэдэг. Үүнтэй адил гариг ​​нь дэлхийн болон бусад зургаан гаригийн чиглэлийн эсрэг буцах чиглэлд эргэдэг.
Тэнгэрийн ван гарагийн тэнхлэгийн ер бусын хазайлт нь сансрын өөр биетэй асар том мөргөлдөөн үүсгэж болзошгүй гэж үздэг. Онолоор бол Дэлхийтэй адил хэмжээтэй гараг тэнхлэгээ бараг 90 градусаар өөрчилсөн Тэнгэрийн вантай огцом мөргөлдсөн.
Тэнгэрийн ван гариг ​​дээрх салхины хурд цагт 900 км хүрч чаддаг.
Тэнгэрийн ван гараг дэлхийн массаас 14.5 дахин их масстай тул манай нарны аймгийн дөрвөн хийн аварга томоос хамгийн хөнгөн нь болж байна.
Тэнгэрийн ваныг ихэвчлэн "мөсөн аварга" гэж нэрлэдэг. Үүнээс гадна устөрөгч, гелий дээд давхарга(бусад хийн аваргуудын нэгэн адил) Тэнгэрийн ван нь мөн төмрийн цөмөө хүрээлсэн мөсөн бүрхүүлтэй. Агаар мандлын дээд давхарга нь аммиак ба мөсөн метан талстуудаас бүрддэг бөгөөд энэ нь Тэнгэрийн ван гаригт цайвар цэнхэр өнгийг өгдөг.
Тэнгэрийн ван нь нарны аймгийн Санчир гаригийн дараа хамгийн бага нягтаршилтай хоёр дахь гариг ​​юм.

Уран бол 92 атомын дугаартай актинидын гэр бүлийн химийн элемент бөгөөд хамгийн чухал цөмийн түлш юм. Дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж нь сая тутамд 2 хэсэг орчим байдаг. Ураны чухал ашигт малтмалд ураны исэл (U 3 O 8), уранинит (UO 2), карнотит (калийн уранил ванадат), отенит (калийн уранил фосфат), торбернит (устай зэс уранил фосфат) орно. Эдгээр болон бусад ураны хүдэр нь цөмийн түлшний эх үүсвэр бөгөөд ашиглагдах боломжтой чулуужсан түлшний ордуудаас хэд дахин их эрчим хүч агуулдаг. 1 кг уран 92 U нь 3 сая кг нүүрстэй ижил эрчим хүчийг өгдөг.

Нээлтийн түүх

Химийн элементуран бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй өтгөн хатуу металл юм. Энэ нь уян хатан, уян хатан, өнгөлөх боломжтой. Агаарт метал исэлдэж, бутлах үед гал авалцдаг. Цахилгааныг харьцангуй муу дамжуулдаг. Ураны электрон томьёо нь 7s2 6d1 5f3.

Элементийг 1789 онд Германы химич Мартин Хайнрих Клапрот нээж, саяхан нээсэн Тэнгэрийн ван гарагийн нэрээр нэрлэсэн ч уг металлыг 1841 онд Францын химич Евгений-Мелкиор Пелигот ураны тетрахлорид (UCl 4) -ээс ангижруулснаар тус тусад нь ялгаж авчээ. кали.

Цацраг идэвхит

1869 онд Оросын химич Дмитрий Менделеев үелэх хүснэгтийг бүтээхдээ хамгийн хүнд мэдэгдэж байгаа элемент болох уранд анхаарлаа хандуулж, 1940 онд нептунийг нээх хүртэл энэ элемент хэвээр үлджээ. 1896 онд Францын физикч Анри Беккерел түүний доторх цацраг идэвхт байдлын үзэгдлийг нээсэн. Энэ өмчийг хожим нь бусад олон бодисоос олжээ. Бүх изотопынхоо цацраг идэвхт уран нь 238 U (99.27%, хагас задралын хугацаа - 4.510.000.000 жил), 235 U (0.72%, хагас задралын хугацаа - 713.000.000 жил) ба 2304 U (0.0.000 жил) -ийн холимогоос бүрддэг нь одоо мэдэгдэж байна. %, хагас задралын хугацаа - 247,000 жил). Энэ нь жишээлбэл, геологийн үйл явц, дэлхийн насыг судлахын тулд чулуулаг, ашигт малтмалын насыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд тэд хар тугалганы хэмжээг хэмждэг эцсийн бүтээгдэхүүнураны цацраг идэвхт задрал. Энэ тохиолдолд 238 U нь анхны элемент бөгөөд 234 U нь бүтээгдэхүүний нэг юм. 235 U нь актиний задралын цуваа үүсгэдэг.

Гинжин урвалын нээлт

1938 оны сүүлээр Германы химич Отто Хан, Фриц Страсман нар удаан нейтроноор бөмбөгдөлтөд өртөж, цөмийн задралыг олж илрүүлсний дараа ураны химийн элемент нь өргөн хүрээний сонирхол, эрчимтэй судалгааны сэдэв болсон юм. 1939 оны эхээр Итали гаралтай Америкийн физикч Энрико Ферми атомын задралын бүтээгдэхүүнүүдийн дунд атом үүсгэх чадвартай энгийн тоосонцор байж болно гэж үзжээ. гинжин урвал. 1939 онд Америкийн физикч Лео Сзилард, Герберт Андерсон, Францын химич Фредерик Жолио-Кюри болон тэдний хамтрагчид энэ таамаглалыг баталжээ. Дараачийн судалгаагаар атом хуваагдахад дунджаар 2.5 нейтрон ялгардаг болохыг харуулсан. Эдгээр нээлтүүд нь анхны бие даасан цөмийн гинжин урвал (1942.12.02), анхны атомын бөмбөг(07/16/1945), цэргийн ажиллагааны үеэр анх удаа ашигласан (08/06/1945), анхны цөмийн шумбагч онгоц (1955), анхны бүрэн хэмжээний атомын цахилгаан станц (1957).

Исэлдэлтийн төлөв

Уран химийн элемент нь хүчтэй цахилгаан эерэг металл бөгөөд устай урвалд ордог. Энэ нь хүчилд уусдаг боловч шүлтлэгт уусдаггүй. Исэлдэлтийн чухал төлөвүүд нь +4 (UO 2 исэл, тетрагалидууд, тухайлбал, UCl 4, ногоон усны ион U4+) ба +6 (UO 3 исэл, UF 6 гексафторид, уранил ион UO 2 2+ гэх мэт). Усан уусмалд уран нь шугаман бүтэцтэй [O = U = O] 2+ уранил ионы найрлагад хамгийн тогтвортой байдаг. Элемент нь +3 ба +5 төлөвтэй боловч тогтворгүй байна. Улаан U 3+ нь хүчилтөрөгч агуулаагүй усанд удаан исэлддэг. UO 2+ ионы өнгө нь маш шингэрүүлсэн уусмалд ч үл пропорциональ (UO 2+ нь U 4+ болж буурч, UO 2 2+ болж исэлддэг) тул тодорхойгүй байна.

Цөмийн түлш

Удаан нейтронд өртөх үед ураны атомын хуваагдал нь харьцангуй ховор изотоп 235 U-д тохиолддог. Энэ нь байгалийн гаралтай цорын ганц задрах материал бөгөөд үүнийг 238 U изотопоос салгах ёстой. Гэсэн хэдий ч шингээлт ба сөрөг бета задралын дараа уран -238 нь удаан нейтроны нөлөөн дор хуваагддаг плутонийн нийлэг элемент болж хувирдаг. Тиймээс байгалийн ураныг хувиргагч болон үржүүлэгч реакторуудад ашиглаж болох бөгөөд тэдгээрийн хуваагдал нь ховор 235 U-ээр дэмжигддэг ба плутони нь 238 U-ийн хувиралтай нэгэн зэрэг үүсдэг. Хагарах 233 U-г цөмийн түлш болгон ашиглахын тулд байгальд өргөн тархсан торий-232 изотопоос нийлэгжүүлж болно. Уран нь нийлэг трансуран элементүүдийг олж авдаг анхдагч материалын хувьд бас чухал юм.

Ураны бусад хэрэглээ

Химийн элементийн нэгдлүүдийг өмнө нь керамик эдлэлд будагч бодис болгон ашигладаг байсан. Гексафторид (UF 6) нь хатууер бусын хамт өндөр даралтуур (0.15 atm = 15,300 Па) 25 ° C. UF 6 нь химийн хувьд маш идэвхтэй боловч уурын төлөвт идэмхий шинж чанартай хэдий ч UF 6 нь баяжуулсан уран үйлдвэрлэхэд хийн тархалт, хийн центрифугийн аргуудад өргөн хэрэглэгддэг.

Органик металлын нэгдлүүд нь метал-нүүрстөрөгчийн холбоо нь металыг органик бүлгүүдтэй холбодог сонирхолтой бөгөөд чухал нэгдлүүдийн бүлэг юм. Ураноцен нь U(C 8 H 8) 2 органик нэгдэл бөгөөд ураны атом нь циклоктатетраен C 8 H 8-тэй холбоотой органик цагирагийн хоёр давхаргын хооронд хавчуулагдсан байдаг. 1968 онд нээсэн нь металл органик химийн шинэ салбарыг нээсэн юм.

Байгалийн шавхагдсан ураныг цацрагийн хамгаалалт, тогтворжуулагч, хуяг цоолох бүрхүүл, танкийн хуяг зэрэгт ашигладаг.

Дахин боловсруулах

Химийн элемент нь маш нягт (19.1 г/см3) боловч харьцангуй сул, шатдаггүй бодис юм. Үнэн хэрэгтээ ураны металлын шинж чанар нь түүнийг мөнгө болон бусад жинхэнэ металл, металл бус металлын хооронд байрлуулж байгаа мэт санагддаг, тиймээс ураныг ашигладаггүй. барилгын материал. Ураны гол үнэ цэнэ нь түүний изотопуудын цацраг идэвхт шинж чанар, задрах чадварт оршдог. Байгалийн хувьд бараг бүх металл (99.27%) нь 238 U. Үлдсэн хэсэг нь 235 U (0.72%) ба 234 U (0.006%) байдаг. Эдгээр байгалийн изотопуудаас зөвхөн 235 U нь нейтрон цацрагаар шууд хуваагддаг. Гэсэн хэдий ч, 238 U нь шингэх үед 239 U үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эцэстээ 239 Pu болж задардаг. их ач холбогдолцөмийн эрчим хүч, цөмийн зэвсгийн хувьд. Өөр нэг хуваагдмал изотоп болох 233 U нь 232 Th-ийн нейтроны цацрагаар үүсч болно.

Кристал хэлбэрүүд

Ураны шинж чанар нь ердийн нөхцөлд ч хүчилтөрөгч, азоттой урвалд ордог. Илүү ихтэй өндөр температурөө тэр хариу үйлдэл үзүүлж байна өргөн хамрах хүрээметаллын хайлш, металл хоорондын нэгдэл үүсгэх. Элементийн атомуудаас үүссэн тусгай талст бүтэцтэй тул бусад металлуудтай цул уусмал үүсэх нь ховор байдаг. Өрөөний температур ба хайлах цэгийн 1132 хэмийн хооронд уран металл нь альфа (α), бета (β) болон гамма (γ) гэж нэрлэгддэг 3 талст хэлбэртэй байдаг. α-аас β төлөв рүү шилжих нь 668 ° C, β-аас γ хүртэл 775 ° C-д тохиолддог. γ-уран нь бие төвтэй куб болор бүтэцтэй бол β нь тетрагональ талст бүтэцтэй. α фаз нь өндөр тэгш хэмтэй орторомб бүтэцтэй атомуудын давхаргуудаас тогтдог. Энэхүү анизотроп гажигтай бүтэц нь хайлшлах металлын атомууд ураны атомыг орлуулах эсвэл болор торны хоорондох зайг эзлэхээс сэргийлдэг. Зөвхөн молибден, ниобий нь хатуу уусмал үүсгэдэг болохыг тогтоожээ.

хүдэр

Дэлхийн царцдас нь нэг сая ураны 2 хэсгийг агуулдаг бөгөөд энэ нь байгальд өргөн тархсан болохыг харуулж байна. Далай тэнгист 4.5х109 тонн энэ химийн элемент агуулагддаг гэж тооцоолжээ. Уран нь 150 гаруй төрлийн эрдсийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд өөр 50 гаруй эрдсийн бага бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Магмын гидротермал судал ба пегматитаас олдсон анхдагч эрдсүүдэд уранинит ба түүний хувилбарт давирхай орно. Эдгээр хүдэрт элемент нь давхар исэл хэлбэрээр байдаг бөгөөд исэлдэлтийн улмаас UO 2-оос UO 2.67 хооронд хэлбэлздэг. Ураны уурхайн эдийн засгийн ач холбогдолтой бусад бүтээгдэхүүн бол аутунит (гидратжуулсан кальцийн уранил фосфат), тобернит (гидратжуулсан зэс уранил фосфат), коффинит (хар усжуулсан ураны силикат) болон карнотит (устай калийн уранил ванадат) юм.

Мэдэгдэж байгаа хямд өртөгтэй ураны нөөцийн 90 гаруй хувь нь Австрали, Казахстан, Канад, Орос, Өмнөд Африк, Нигер, Намиби, Бразил, Хятад, Монгол, Узбекистанд байдаг гэсэн судалгаа байдаг. Канадын Онтарио мужийн Хурон нуурын хойд хэсэгт орших Эллиот нуурын конгломерат чулуулгийн тогтоц болон Өмнөд Африкийн Витватерсрандын алтны уурхайд томоохон ордууд байдаг. АНУ-ын баруун хэсэгт орших Колорадо өндөрлөг болон Вайомингын сав газрын элсний тогтоцуудад ураны ихээхэн нөөц бий.

Үйлдвэрлэл

Ураны хүдэр нь газрын гадарга болон гүний (300-1200 м) ордод хоёуланд нь байдаг. Газар доор давхаргын зузаан нь 30 м хүрдэг бусад металлын хүдрийн нэгэн адил ураныг газрын гадарга дээр том малталтын төхөөрөмж ашиглан олборлож, гүний ордуудыг ашиглах ажлыг . уламжлалт аргуудбосоо болон налуу уурхайн . 2013 онд дэлхийн ураны баяжмалын олборлолт 70 мянган тонн болжээ. Хамгийн үр ашигтай ураны уурхайнууд нь Казахстан (бүх үйлдвэрлэлийн 32%), Канад, Австрали, Нигер, Намиби, Узбекистан, Орос улсад байрладаг.

Ураны хүдэр нь ихэвчлэн бага хэмжээний уран агуулсан эрдэс бодис агуулдаг бөгөөд шууд пирометаллургийн аргаар хайлуулах боломжгүй байдаг. Харин ураныг олборлох, цэвэршүүлэхийн тулд гидрометаллургийн аргыг ашиглах ёстой. Баяжмалыг нэмэгдүүлэх нь боловсруулалтын хэлхээний ачааллыг эрс багасгадаг боловч ашигт малтмалын боловсруулалтад түгээмэл хэрэглэгддэг гравитаци, флотаци, электростатик, тэр ч байтугай гараар ангилах зэрэг уламжлалт баяжуулах аргуудын аль нь ч хамаарахгүй. Цөөн тооны үл хамаарах зүйлүүдийг эс тооцвол эдгээр аргууд нь ураны ихээхэн алдагдалд хүргэдэг.

Шатаж байна

Ураны хүдрийг гидрометаллургийн аргаар боловсруулахын өмнө ихэвчлэн өндөр температурт шохойжуулах шат дамждаг. Шатаах нь шаврыг усгүйжүүлж, нүүрстөрөгчийн материалыг зайлуулж, хүхрийн нэгдлүүдийг хоргүй сульфат болгон исэлдүүлж, дараагийн боловсруулалтад саад учруулж болзошгүй бусад бууруулагч бодисуудыг исэлдүүлдэг.

Уусгах

Ураныг шарсан хүдрээс хүчиллэг болон шүлтлэг аргаар гаргаж авдаг усан уусмал. Бүх уусгах системийг амжилттай ажиллуулахын тулд химийн элемент нь эхний ээлжинд илүү тогтвортой зургаан валент хэлбэрээр байх ёстой эсвэл боловсруулалтын явцад энэ төлөвт исэлдсэн байх ёстой.

Хүчлээр уусгах ажлыг ихэвчлэн хүдэр болон шингээгчийн хольцыг 4-48 цагийн турш хутгах замаар гүйцэтгэдэг. орчин. Онцгой нөхцөл байдлаас бусад тохиолдолд хүхрийн хүчил хэрэглэдэг. Энэ нь рН 1.5-тай эцсийн шингэнийг авахад хангалттай хэмжээгээр нийлүүлдэг. Хүхрийн хүчлээр уусгах схемүүд нь ихэвчлэн манганы давхар исэл эсвэл хлоратыг 4 валентын U4+-ийг зургаан валенттай уранил (UO22+) болгон исэлдүүлдэг. Ерөнхийдөө U 4+ исэлдүүлэхэд ойролцоогоор 5 кг манганы давхар исэл эсвэл тонн тутамд 1.5 кг натрийн хлорат хангалттай байдаг. Аль ч тохиолдолд исэлдсэн уран нь хүхрийн хүчилтэй урвалд орж уранил сульфатын комплекс анион 4- үүсгэдэг.

Кальцит, доломит зэрэг чухал эрдэс бодис агуулсан хүдрийг натрийн карбонатын 0.5-1 молийн уусмалаар уусгана. Төрөл бүрийн урвалжуудыг судалж, туршсан ч ураныг исэлдүүлэгч гол бодис нь хүчилтөрөгч юм. Ихэвчлэн хүдрийг агаарт уусгадаг агаарын даралтмөн 75-80 0С-ийн температурт тухайн өвөрмөц онцлогоос хамаарна химийн найрлага. Шүлт нь урантай урвалд орж амархан уусдаг нийлмэл ион 4- үүсгэдэг.

Хүчил эсвэл карбонатын уусгалтаас үүссэн уусмалыг дараагийн боловсруулалтаас өмнө тодруулах шаардлагатай. Шавар болон бусад хүдрийн зутанг их хэмжээгээр ялгах нь полиакриламид, гуар бохь, амьтны цавуу зэрэг үр дүнтэй флокуляцийн бодисыг ашиглах замаар хийгддэг.

Олборлолт

4 ба 4 цогцолбор ионуудыг тус тусын ион солилцооны давирхай уусгах уусмалаас шингээж авах боломжтой. Эдгээр тусгай давирхайг сорбци ба шингээлтийн кинетик, ширхэгийн хэмжээ, тогтвортой байдал, гидравлик шинж чанараараа тодорхойлогддог. төрөл бүрийн технологиболовсруулах, жишээлбэл, суурин болон хөдөлгөөнт давхаргад, ион солилцооны давирхайн аргаар сагсанд болон тасралтгүй төрлийн целлюлоз. Ихэвчлэн натрийн хлорид ба аммиак эсвэл нитратын уусмалыг сорбсон ураныг ялгахад ашигладаг.

Ураныг хүчиллэг хүдрийн шингэнээс уусгагчаар ялган авч болно. Алкилфосфорын хүчил, түүнчлэн хоёрдогч ба гуравдагч алкиламинуудыг үйлдвэрт ашигладаг. Ерөнхийдөө 1 г/л-ээс их уран агуулсан хүчиллэг шүүлтүүрт ион солилцох аргаас уусгагчаар олборлох аргыг илүүд үздэг. Гэхдээ энэ аргыг карбонат уусгахад хэрэглэхгүй.

Дараа нь ураныг азотын хүчилд уусган уран нитрат үүсгэх замаар цэвэршүүлж, гарган авч талсжуулж, шохойжуулж UO 3 гурвалсан исэл үүсгэдэг. Багасгасан давхар исэл UO2 нь фтор устөрөгчтэй урвалд орж тетафторид UF4 үүсгэх ба үүнээс уран металлыг 1300 °C температурт магни эсвэл кальциар багасгадаг.

Тетрафторидыг 350 0С-т фторжуулж UF 6 гексафторидыг үүсгэх боломжтой бөгөөд энэ нь хийн тархалт, хийн центрифуг эсвэл шингэн дулааны диффузоор баяжуулсан уран-235-ийг ялгахад ашигладаг.

Уг нийтлэлд ураны химийн элемент хэзээ нээгдсэн, энэ бодисыг бидний үед ямар үйлдвэрт ашиглаж байгаа талаар өгүүлдэг.

Уран бол эрчим хүч, цэргийн үйлдвэрлэлийн химийн элемент юм

Бүх цаг үед хүмүүс эрчим хүчний өндөр үр ашигтай эх үүсвэрийг хайж олохыг хичээсэн бөгөөд харамсалтай нь түүний оршин тогтнох боломжгүй гэдгийг онолын хувьд 19-р зуунд нотолсон боловч эрдэмтэд үүнийг хэрэгжүүлэх итгэл найдвараа хэзээ ч алдаагүй байна. маш удаан хугацаанд их хэмжээний "цэвэр" эрчим хүчийг дамжуулах чадвартай ямар нэгэн төрлийн төхөөрөмжийн мөрөөдөл.

Энэ нь уран зэрэг бодисыг нээсэн үед хэсэгчлэн хэрэгжсэн. Ийм нэртэй химийн элемент нь бидний үед бүхэл бүтэн хот, шумбагч онгоц, туйлын хөлөг онгоц гэх мэтийг эрчим хүчээр хангадаг цөмийн реакторыг хөгжүүлэх үндэс суурь болсон юм. Тэдний энергийг "цэвэр" гэж нэрлэж болохгүй, гэхдээ өнгөрсөн жилОлон компаниуд тритид суурилсан авсаархан "атомын батерей" -ийг өргөнөөр худалдаалж байна - тэдгээр нь хөдөлгөөнт хэсэггүй бөгөөд эрүүл мэндэд аюулгүй байдаг.

Гэсэн хэдий ч энэ өгүүллээр бид уран хэмээх химийн элементийг нээсэн түүх, түүний цөмийн задралын урвалыг нарийвчлан судлах болно.

Тодорхойлолт

Уран бол химийн элемент юм атомын дугаарМенделеевийн үелэх системийн 92. Түүний атомын масс нь 238.029. Энэ нь U тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Ердийн нөхцөлд энэ нь мөнгөлөг өнгөтэй нягт, хүнд металл юм. Хэрэв бид түүний цацраг идэвхт байдлын талаар ярих юм бол уран өөрөө сул цацраг идэвхит элемент юм. Мөн бүрэн тогтвортой изотопуудыг агуулдаггүй. Одоо байгаа изотопуудаас хамгийн тогтвортой нь уран-338 гэж тооцогддог.

Бид энэ элемент гэж юу болохыг олж мэдсэн бөгөөд одоо бид түүний нээлтийн түүхийг авч үзэх болно.

Өгүүллэг

Байгалийн ураны исэл зэрэг бодисыг эрт дээр үеэс хүмүүс мэддэг байсан бөгөөд эртний гар урчууд түүгээр янз бүрийн керамик эдлэлийг ус нэвтэрдэггүй сав болон бусад бүтээгдэхүүнийг бүрхэж, гоёл чимэглэлд ашигладаг байсан.

Энэхүү химийн элементийг нээсэн түүхэн дэх чухал огноо бол 1789 он юм. Тэр үед химич, Германы төрсөн Мартин Клапрот анхны металл ураныг олж авч чадсан юм. Мөн шинэ элемент нь найман жилийн өмнө нээгдсэн гаригийг хүндэтгэн нэрээ авчээ.

Бараг 50 жилийн турш тухайн үед олж авсан ураныг цэвэр металл гэж үздэг байсан ч 1840 онд Францын химич Евгений-Мелькиор Пелигот Клапротын олж авсан материал тохиромжтой байсан ч гэсэн нотлож чадсан юм. гадаад шинж тэмдэг, огт металл биш, ураны исэл. Хэсэг хугацааны дараа ижил Пелиго жинхэнэ уран авсан - маш их хүнд метал саарал. Тэр үед уран гэх мэт бодисын атомын жинг анх удаа тогтоожээ. Химийн элементийг 1874 онд Дмитрий Менделеев өөрийн алдартай үелэх системд байрлуулсан бөгөөд Менделеев бодисын атомын жинг хоёр дахин нэмэгдүүлсэн. Зөвхөн 12 жилийн дараа тэрээр тооцоололдоо алдаагүй болох нь туршилтаар нотлогдсон.

Цацраг идэвхит

Гэхдээ энэ элементийг шинжлэх ухааны хүрээлэлд үнэхээр өргөнөөр сонирхож байсан нь 1896 онд Беккерел уран нь туяа ялгаруулдаг болохыг олж мэдсэнээс хойш судлаачийн нэрээр нэрлэсэн - Беккерелийн туяа. Хожим нь энэ салбарын хамгийн алдартай эрдэмтдийн нэг Мари Кюри энэ үзэгдлийг цацраг идэвхит бодис гэж нэрлэжээ.

Уран судлах дараагийн чухал огноог 1899 он гэж үздэг: тэр үед Рутерфорд ураны цацраг нь нэгэн төрлийн бус бөгөөд альфа, бета туяа гэсэн хоёр төрөлд хуваагддаг болохыг олж мэдсэн. Жилийн дараа Пол Виллар (Виллард) өнөөдөр бидэнд мэдэгдэж байгаа цацраг идэвхт цацрагийн гурав дахь буюу сүүлчийн төрөл болох гамма туяаг нээсэн.

Долоон жилийн дараа 1906 онд Рутерфорд цацраг идэвхт байдлын онолдоо тулгуурлан төрөл бүрийн ашигт малтмалын насыг тодорхойлох зорилготой анхны туршилтуудыг хийжээ. Эдгээр судалгаанууд нь бусад зүйлсээс гадна онол, практикийг бий болгох үндэс суурийг тавьсан юм

Ураны цөмийн задрал

Гэхдээ магадгүй хамгийн чухал нээлт, үүний ачаар энхийн болон цэргийн зорилгоор ураныг өргөнөөр олборлож, баяжуулж эхэлсэн нь ураны цөмийг задлах үйл явц юм. Энэ нь 1938 онд болсон бөгөөд нээлтийг Германы физикч Отто Хан, Фриц Страсманн нар хийжээ. Хожим нь энэ онол нь Германы хэд хэдэн физикчдийн бүтээлүүдэд шинжлэх ухааны баталгааг олж авав.

Тэдний нээсэн механизмын мөн чанар нь дараах байдалтай байв: хэрэв та уран-235 изотопын цөмийг нейтроноор цацруулж, чөлөөт нейтроныг барьж авбал энэ нь хуваагдаж эхэлдэг. Одоо бид бүгд мэдэж байгаачлан энэ үйл явц нь асар их хэмжээний энерги ялгарах дагалддаг. Энэ нь голчлон тохиолддог кинетик энергицацраг өөрөө ба цөмийн хэлтэрхий. Одоо бид ураны цөмийн задрал хэрхэн явагддагийг мэдэж байна.

Энэхүү механизм, түүний үр дүнг нээсэн нь ураныг энхийн болон цэргийн зорилгоор ашиглах эхлэлийн цэг юм.

Хэрэв бид үүнийг цэргийн зориулалтаар ашиглах талаар ярих юм бол ураны цөмийн задралын тасралтгүй урвал (тэсэлгээнээс хойш) гэх мэт үйл явцын нөхцлийг бүрдүүлэх боломжтой гэсэн онол анх удаа гарч ирэв. цөмийн бөмбөгасар их энерги шаардагддаг) гэж Зөвлөлтийн физикч Зельдович, Харитон нар нотолсон. Гэхдээ ийм урвал үүсгэхийн тулд уран баяжуулах ёстой, учир нь хэвийн төлөвт нь шаардлагатай шинж чанарыг эзэмшдэггүй.

Бид энэ элементийн түүхтэй танилцсан тул одоо үүнийг хаана ашиглаж байгааг олж мэдье.

Ураны изотопын хэрэглээ, төрөл

Ураныг задлах гинжин урвал гэх мэт үйл явцыг нээсний дараа физикчид үүнийг хаана ашиглаж болох вэ гэсэн асуулттай тулгарсан.

Одоогийн байдлаар ураны изотопыг ашигладаг үндсэн хоёр газар байдаг. Эдгээр нь энх тайвны (эсвэл эрчим хүчний) аж үйлдвэр, цэрэг арми юм. Эхний болон хоёр дахь хоёулаа уран-235 изотопын урвалыг ашигладаг, зөвхөн гаралтын хүч нь ялгаатай. Энгийнээр хэлбэл, цөмийн реакторт цөмийн бөмбөг дэлбэлэхэд шаардагдах хүч чадлаар энэ процессыг бий болгож, хадгалах шаардлагагүй.

Тиймээс ураны задралын урвалыг ашигладаг гол үйлдвэрүүдийг жагсаав.

Гэхдээ уран-235 изотопыг олж авах нь ер бусын төвөгтэй, өндөр өртөгтэй технологийн ажил бөгөөд муж бүр баяжуулах үйлдвэр барих боломжгүй юм. Тухайлбал, ураны 235 изотопын агууламж 3-5% байх хорин тонн ураны түлш авахын тулд 153 гаруй тонн байгалийн “түүхий” уран баяжуулах шаардлагатай.

Уран-238 изотопыг цөмийн зэвсгийн хүч чадлыг нэмэгдүүлэх зорилгоор бүтээхэд голчлон ашигладаг. Түүнчлэн, бета задралын дараа нейтроныг барьж авснаар энэ изотоп нь орчин үеийн ихэнх цөмийн реакторуудын нийтлэг түлш болох плутони-239 болж хувирдаг.

Ийм реакторын бүх сул тал (өндөр өртөг, засвар үйлчилгээ хийхэд хүндрэлтэй, ослын эрсдэл) хэдий ч тэдгээрийн үйл ажиллагаа нь маш хурдан үр дүнгээ өгдөг бөгөөд тэд сонгодог дулааны болон усан цахилгаан станцуудтай харьцуулшгүй их эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.

Урвал нь цөмийн зэвсэг бүтээх боломжтой болсон үй олноор сүйрэл. Энэ нь асар их хүч чадал, харьцангуй нягт, том талбайг хүн амьдрахад тохиромжгүй болгох чадвартай гэдгээрээ онцлог юм. Орчин үеийн атомын зэвсэг нь уран биш плутонийг ашигладаг нь үнэн.

Хоосон уран

Мөн шавхагдсан уран гэж нэг төрөл бий. Энэ нь цацраг идэвхт бодисын агууламж маш бага тул хүмүүст аюултай биш юм. Үүнийг дахин цэргийн салбарт ашиглаж байна, жишээлбэл, Америкийн Абрамс танкийн хуягт нэмэлт хүч өгөхийн тулд нэмдэг. Нэмж дурдахад, бараг бүх өндөр технологийн армид янз бүрийн армид олж болно, тэдний өндөр массаас гадна тэд өөр нэг сонирхолтой шинж чанартай байдаг - сумыг устгасны дараа түүний хэлтэрхий, металл тоос нь аяндаа шатдаг. Дашрамд хэлэхэд ийм пуужинг Дэлхийн 2-р дайны үед анх ашиглаж байжээ. Бидний харж байгаагаар уран бол хүний ​​үйл ажиллагааны өргөн хүрээний салбарт хэрэглэгдэх болсон элемент юм.

Дүгнэлт

Эрдэмтдийн таамаглаж буйгаар 2030 он гэхэд ураны бүх томоохон ордууд бүрэн шавхагдаж, түүний дараа хүрэхэд бэрх давхаргын олборлолт эхэлж, үнэ нь өснө. Дашрамд хэлэхэд, энэ нь өөрөө хүмүүст огт хор хөнөөлгүй байдаг - зарим уурхайчид түүнийг олборлох ажилд бүхэл бүтэн үеийн турш ажиллаж ирсэн. Одоо бид энэхүү химийн элементийг нээсэн түүх, түүний цөмийн задралын урвалыг хэрхэн ашиглаж байгааг ойлгож байна.

Дашрамд хэлэхэд энэ нь мэдэгдэж байна сонирхолтой баримт- ураны нэгдлүүд урт хугацаандшаазан, шилний будаг болгон ашигладаг (1950-иад он хүртэл гэж нэрлэдэг.

Сүүлийн жилүүдэд цөмийн эрчим хүчний сэдэв улам бүр чухал болж байна. Цөмийн энерги үйлдвэрлэхийн тулд уран гэх мэт материалыг ашиглах нь түгээмэл байдаг. Энэ нь актинидын гэр бүлд хамаарах химийн элемент юм.

Энэ элементийн химийн идэвхжил нь чөлөөт хэлбэрээр агуулагдахгүй гэдгийг тодорхойлдог. Үүнийг үйлдвэрлэхэд ураны хүдэр гэж нэрлэгддэг ашигт малтмалын тогтоцыг ашигладаг. Тэд ийм хэмжээний түлшийг төвлөрүүлж, энэ химийн элементийг олборлох нь эдийн засгийн хувьд оновчтой, ашигтай гэж үзэх боломжийг олгодог. Одоогийн байдлаар манай гаригийн гэдэс дотор энэ металлын агууламж алтны нөөцөөс давж байна 1000 удаа(см.). Ерөнхийдөө хөрс, усны орчин, чулуулагт энэ химийн элементийн ордын хэмжээ 5 сая тонн.

Чөлөөт төлөвт уран нь саарал цагаан металл бөгөөд 3 аллотроп өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог. ромб хэлбэртэй талст, тетрагональ ба биет төвтэй куб тор. Энэ химийн элементийн буцлах цэг нь 4200 ° C.

Уран бол химийн идэвхтэй бодис юм. Агаарт энэ элемент аажмаар исэлдэж, хүчилд амархан уусдаг, устай урвалд ордог боловч шүлтүүдтэй харьцдаггүй.

ОХУ-д ураны хүдрийг ихэвчлэн ангилдаг янз бүрийн шинж тэмдэг. Ихэнхдээ тэд боловсролын хувьд ялгаатай байдаг. Тийм ээ, байдаг эндоген, экзоген ба метаморфоген хүдэр. Эхний тохиолдолд тэдгээр нь өндөр температур, чийгшил, пегматитын хайлмал нөлөөн дор үүссэн ашигт малтмалын тогтоц юм. Гадаргуугийн нөхцөлд ураны экзоген эрдсийн тогтоц үүсдэг. Тэд дэлхийн гадаргуу дээр шууд үүсч болно. Энэ нь гүний усны эргэлт, хурдас хуримтлагдсанаас үүсдэг. Анхны тархсан ураныг дахин хуваарилсны үр дүнд метаморфоген эрдсийн тогтоц үүсдэг.

Ураны агууламжийн түвшингээс хамааран эдгээр байгалийн тогтоцууд нь:

• хэт баян (0.3% -иас дээш);
• баян (0.1-0.3%);
• хувийн хүмүүс (0.05-0.1%);
• ядуу (0.03-0.05%);
• балансын гадуурх (0.01-0.03%).

Ураны орчин үеийн хэрэглээ

Өнөөдөр ураныг ихэвчлэн түлш болгон ашигладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүдболон цөмийн реакторууд. Энэ материалын шинж чанарыг харгалзан цөмийн зэвсгийн хүчийг нэмэгдүүлэх зорилготой юм. Энэхүү химийн элемент нь уран зурагт ч гэсэн хэрэглээгээ олсон. Энэ нь шар, ногоон, хүрэн, хар пигмент болгон идэвхтэй ашиглагддаг. Ураныг мөн хуяг цоолох пуужингийн цөм хийхэд ашигладаг.

ОХУ-д ураны хүдэр олборлох: үүнд юу хэрэгтэй вэ?

Цацраг идэвхт хүдэр олборлох ажлыг үндсэн гурван технологиор явуулдаг. Хэрэв хүдрийн ордуудыг газрын гадаргад аль болох ойртуулсан бол тэдгээрийг олборлохдоо ил уурхайн технологийг ашиглах нь заншилтай байдаг. Энэ нь нүх ухдаг бульдозер, экскаватор ашиглах явдал юм том хэмжээмөн үүссэн ашигт малтмалыг өөрөө буулгагч машинд ачих. Дараа нь түүнийг боловсруулах цогцолбор руу илгээдэг.

Энэхүү ашигт малтмалын тогтоц гүнд байрлах үед 2 км хүртэл гүнд уурхай бий болгох далд уурхайн технологийг ашигладаг заншилтай байдаг. Гурав дахь технологи нь өмнөхөөсөө эрс ялгаатай. Ураны ордыг ашиглахын тулд гүний уусгах арга нь цооног өрөмдөж, хүхрийн хүчлийг орд руу шахдаг. Дараа нь өөр нэг худаг өрөмдөж, үүссэн уусмалыг дэлхийн гадаргуу дээр шахахад шаардлагатай болно. Дараа нь энэ металлын давсыг тусгай давирхай дээр цуглуулах боломжийг олгодог сорбцийн процессоор дамждаг. SPV технологийн сүүлийн шат бол давирхайг хүхрийн хүчлээр циклээр боловсруулах явдал юм. Энэхүү технологийн ачаар энэ металлын концентраци хамгийн дээд хэмжээнд хүрдэг.

Орос дахь ураны хүдрийн ордууд

Орос улс ураны хүдэр олборлолтоороо дэлхийд тэргүүлэгчдийн нэг гэж тооцогддог. Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд Орос улс энэ үзүүлэлтээрээ тэргүүлэгч 7 орны тоонд тогтмол орж ирсэн.

Эдгээр байгалийн ашигт малтмалын тогтоцын хамгийн том ордууд нь:

Дэлхийн хамгийн том ураны ордууд - тэргүүлэгч орнууд

Австрали улс уран олборлолтоороо дэлхийд тэргүүлдэг. Дэлхийн нийт нөөцийн 30 гаруй хувь нь энэ мужид төвлөрдөг. Австралийн хамгийн том ордууд нь Олимпийн далан, Беверли, Рейнжер, Хонемун юм.

Австралийн гол өрсөлдөгч нь дэлхийн түлшний нөөцийн бараг 12 хувийг бүрдүүлдэг Казахстан улс юм. Канад, Өмнөд Африкт тус бүр дэлхийн ураны нөөцийн 11%, Намиби - 8%, Бразил - 7% байдаг. Орос улс 5%-иар эхний долоог хааж байна. Тэргүүлэгчдийн жагсаалтад Намиби, Украин, Хятад зэрэг улсууд ч багтсан байна.

Дэлхийн хамгийн том ураны ордууд нь:

Орос дахь ураны хүдрийн нөөц ба үйлдвэрлэлийн хэмжээ

Манай улсын ураны хайгуулын нөөц 400 гаруй мянган тонн гэж тогтоогдсон. Үүний зэрэгцээ таамагласан нөөц нь 830 гаруй мянган тонн байна. 2017 оны байдлаар ОХУ-д ураны 16 орд бий. Түүгээр ч барахгүй 15 нь Өвөрбайгалийн нутагт төвлөрдөг. Ураны хүдрийн гол ордыг Стрельцовское хүдрийн талбай гэж үздэг. Дотоодын ихэнх ордуудад босоо амны аргаар үйлдвэрлэл явуулдаг.

• Ураныг 18-р зуунд нээсэн. 1789 онд Германы эрдэмтэн Мартин Клапрот хүдрээс метал төст уран гаргаж авч чаджээ. Сонирхуулахад, энэ эрдэмтэн бас титан, цирконийг нээсэн юм.
• Ураны нэгдлүүдийг гэрэл зургийн салбарт идэвхтэй ашигладаг. Энэ элементийг эерэг өнгөөр ​​будаж, сөрөг талыг сайжруулахад ашигладаг.
• Уран болон бусад химийн элементүүдийн гол ялгаа нь байгалийн цацраг идэвхт чанар юм. Ураны атомууд цаг хугацааны явцад бие даан өөрчлөгдөх хандлагатай байдаг. Үүний зэрэгцээ тэд хүний ​​нүдэнд үл үзэгдэх туяаг ялгаруулдаг. Эдгээр цацрагийг гамма, бета, альфа цацраг гэж 3 төрөлд хуваадаг (харна уу).