Maqolaning mazmuni

URAN, U (uran), aktinidlar oilasining metall kimyoviy elementi bo'lib, u Ac, Th, Pa, U va transuran elementlarini (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) o'z ichiga oladi. Uran yadroviy qurol va yadroviy energetikada qo'llanilishi tufayli mashhurlikka erishdi. Uran oksidi shisha va keramika buyumlarini bo'yash uchun ham ishlatiladi.

Tabiatda bo'lish.

Yer qobig'idagi uran miqdori 0,003% bo'lib, u yerning sirt qatlamida to'rt turdagi konlar shaklida uchraydi. Birinchidan, bular uranga juda boy, ammo kamdan-kam uchraydigan uranit yoki uran qatroni (uran dioksidi UO 2) tomirlari. Ular radiy konlari bilan birga keladi, chunki radiy uranning izotopik parchalanishining bevosita mahsulotidir. Bunday tomirlar Zaire, Kanada (Buyuk ayiq ko'li), Chexiya va Frantsiyada joylashgan. Uranning ikkinchi manbai toriy konglomeratlari va uran rudasi boshqa muhim minerallarning rudalari bilan birga. Konglomeratlar odatda qayta tiklanadigan etarli miqdorda oltin va kumushni o'z ichiga oladi, uran va toriy ular bilan bog'liq elementlardir. Bu rudalarning yirik konlari Kanada, Janubiy Afrika, Rossiya va Avstraliyada joylashgan. Uranning uchinchi manbai bu karnotit mineraliga (kaliy uranil vanadat) boy bo'lgan cho'kindi jinslar va qumtoshlar bo'lib, urandan tashqari sezilarli miqdorda vanadiy va boshqa elementlarni o'z ichiga oladi. Bunday rudalar AQShning g'arbiy shtatlarida uchraydi. Temir-uran slanetslari va fosfat rudalari cho'kindilarning to'rtinchi manbasini tashkil qiladi. Shvetsiya slanetslarida boy konlar topilgan. Marokash va Amerika Qo'shma Shtatlaridagi ba'zi fosfat rudalarida sezilarli miqdorda uran mavjud va Angola va Markaziy Afrika Respublikasidagi fosfat konlari uranga yanada boy. Ko'pgina qo'ng'ir toshlar va ba'zi ko'mirlarda odatda uran aralashmalari mavjud. Uranga boy qoʻngʻir tosh konlari Shimoliy va Janubiy Dakotada (AQSh), Ispaniya va Chexiyada bitum koʻmirlari topilgan.

Ochilish.

Uran 1789 yilda nemis kimyogari M. Klaprot tomonidan kashf etilgan bo'lib, u elementni 8 yil oldin Uran sayyorasining kashf etilishi sharafiga nomlagan. (Klaprot o‘z davrining yetakchi kimyogari bo‘lgan; u boshqa elementlarni, jumladan, Ce, Ti va Zr ni ham kashf etgan.) Aslida Klaprot moddasi elementar uran emas, balki uning oksidlangan shakli bo‘lib, elementar uran birinchi bo‘lib olingan. fransuz kimyogari E. .Peligo 1841 yilda kashf etilgan paytdan boshlab 20-asrgacha. uran ko'p bo'lsa-da, hozirgidek ma'noga ega emas edi jismoniy xususiyatlar, shuningdek atom massasi va zichligi aniqlandi. 1896 yilda A. Bekkerel uran tuzlarida zulmatda fotografik plitani yorituvchi nurlanish borligini aniqladi. Bu kashfiyot kimyogarlarni radioaktivlik sohasidagi tadqiqotlarni faollashtirdi va 1898 yilda frantsuz fiziklari P.Kyuri va M.Sklodovska-Kyuri tuzlarni ajratib olishdi. radioaktiv elementlar poloniy va radiy, E. Rezerford, F. Soddi, K. Fajans va boshqa olimlar radioaktiv parchalanish nazariyasini yaratdilar, bu nazariya zamonaviy yadro kimyosi va yadro energiyasiga asos soldi.

Uranning birinchi qo'llanilishi.

Uran tuzlarining radioaktivligi ma'lum bo'lsa-da, uning rudalari shu asrning birinchi uchdan uchdan birida faqat unga hamroh bo'lgan radiy olish uchun ishlatilgan va uran istalmagan qo'shimcha mahsulot hisoblangan. Uning qo'llanilishi asosan keramika texnologiyasi va metallurgiyada jamlangan; Uran oksidlari shishani och sariqdan to quyuq yashil ranggacha bo'lgan ranglarda bo'yash uchun keng qo'llanilgan, bu esa arzon shisha ishlab chiqarishni rivojlantirishga yordam berdi. Bugungi kunda ushbu sohalarning mahsulotlari ultrabinafsha nurlar ostida floresan sifatida aniqlanadi. Birinchi jahon urushi davrida va undan ko'p o'tmay, karbid ko'rinishidagi uran Mo va V ga o'xshash asbob po'latlarini ishlab chiqarishda ishlatilgan; 4-8% uran volfram o'rnini egalladi, o'sha paytda ishlab chiqarish cheklangan edi. 1914-1926 yillarda asbob po'latlarini olish uchun yiliga 30% (massa) U bo'lgan bir necha tonna ferrouran ishlab chiqarildi, ammo urandan foydalanish uzoq davom etmadi.

Urandan zamonaviy foydalanish.

Uran sanoati 1939 yilda, 235 U uran izotopining bo'linishi amalga oshirilganda shakllana boshladi, bu 1942 yil dekabr oyida uran bo'linishining boshqariladigan zanjirli reaktsiyalarini texnik amalga oshirishga olib keldi. Bu atom yoshining tug'ilishi edi. , uran ahamiyatsiz elementdan eng ko'p elementga aylanganda muhim elementlar jamiyat hayotida. Uranning atom bombasini ishlab chiqarish uchun harbiy ahamiyati va yadroviy reaktorlarda yoqilg'i sifatida ishlatilishi uranga bo'lgan talabning astronomik darajada oshishiga sabab bo'ldi. Buyuk Ayiq ko'li (Kanada) cho'kindilari tarixiga asoslangan uranga bo'lgan talabning o'sishi xronologiyasi qiziq. 1930 yilda bu ko'lda uran oksidlari aralashmasi bo'lgan qatron aralashmasi topilgan, 1932 yilda bu hududda radiyni tozalash texnologiyasi yo'lga qo'yilgan. Har bir tonna rudadan (qatron aralashmasi) 1 g radiy va yarim tonnaga yaqin qo'shimcha mahsulot - uran konsentrati olindi. Biroq, radiy kam edi va uni qazib olish to'xtatildi. 1940 yildan 1942 yilgacha ishlab chiqarish qayta tiklandi va uran rudasi AQShga jo'natila boshlandi. 1949 yilda xuddi shunday uranni tozalash, ba'zi yaxshilanishlar bilan, sof UO 2 ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Bu ishlab chiqarish o'sdi va uran ishlab chiqarish bo'yicha eng yirik korxonalardan biri hisoblanadi.

Xususiyatlari.

Uran tabiatdagi eng og'ir elementlardan biridir. Sof metall juda zich, egiluvchan, past elektr o'tkazuvchanligi bilan elektropozitiv va yuqori reaktivdir.

Uran uchta allotropik modifikatsiyaga ega: a-uran (ortorombik kristall panjara), xona haroratidan 668 ° C gacha bo'lgan diapazonda mavjud; b-uran (tetragonal tipdagi murakkab kristall panjara), 668–774° S oraligʻida barqaror; g-uran (tanaga markazlashtirilgan kubik kristall panjara), 774 ° C dan erish nuqtasi (1132 ° C) gacha barqaror. Uranning barcha izotoplari beqaror bo'lgani uchun uning barcha birikmalari radioaktivlikni namoyon qiladi.

Uranning izotoplari

238 U, 235 U, 234 U tabiatda 99,3:0,7:0,0058 nisbatda, 236 U esa iz miqdorda uchraydi. Uranning 226 U dan 242 U gacha bo'lgan barcha boshqa izotoplari sun'iy ravishda olinadi. 235 U izotopi ayniqsa muhimdir. Sekin (termal) neytronlar ta'sirida u bo'linadi va juda katta energiya chiqaradi. 235 U ning to'liq bo'linishi 2H 10 7 kVt soat / kg "issiqlik energiyasi ekvivalenti" ni chiqarishga olib keladi. 235 U ning bo'linishi nafaqat katta miqdorda energiya ishlab chiqarish, balki boshqa muhim aktinid elementlarini sintez qilish uchun ham ishlatilishi mumkin. Tabiiy izotopik uran yadroviy reaktorlarda 235 U bo'linishi natijasida hosil bo'lgan neytronlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, zanjir reaktsiyasi talab qilmaydigan ortiqcha neytronlar esa boshqa tabiiy izotop tomonidan ushlanib, plutoniy hosil bo'lishiga olib keladi:

238 U tez neytronlar bilan bombardimon qilinganda quyidagi reaktsiyalar sodir bo'ladi:

Ushbu sxemaga ko'ra, eng keng tarqalgan 238 U izotopini plutoniy-239 ga aylantirish mumkin, u 235 U kabi sekin neytronlar ta'sirida bo'linishga qodir.

Hozirda olingan katta raqam uranning sun'iy izotoplari. Ular orasida 233 U ayniqsa diqqatga sazovordir, chunki u sekin neytronlar bilan o'zaro ta'sirlashganda ham parchalanadi.

Uranning ba'zi boshqa sun'iy izotoplari ko'pincha kimyoviy va fizik tadqiqotlarda radioaktiv izlovchi sifatida ishlatiladi; bu birinchi navbatda b- emitent 237 U va a- emitent 232 U.

Ulanishlar.

Uran yuqori reaktiv metal boʻlib, oksidlanish darajasi +3 dan +6 gacha, faollik qatoriga koʻra berilliyga yaqin, barcha nometallar bilan oʻzaro taʼsir qiladi va Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg bilan intermetall birikmalar hosil qiladi. , Mg, Ni, Pb, Sn va Zn. Nozik maydalangan uran ayniqsa reaktivdir va 500 ° C dan yuqori haroratlarda u ko'pincha uran gidridiga xos bo'lgan reaktsiyalarga kiradi. Bir bo'lak uran yoki talaş 700-1000 ° S da yorqin yonadi va uran bug'lari 150-250 ° C da yonadi, uran 200-400 ° C da HF bilan reaksiyaga kirishadi va UF 4 va H 2 ni hosil qiladi. Uran konsentrlangan HF yoki H 2 SO 4 va 85% H 3 PO 4 da 90 ° C da ham sekin eriydi, lekin konsentratsiya bilan oson reaksiyaga kirishadi. HCl va HBr yoki HI bilan kamroq faol. Uranning suyultirilgan va konsentrlangan HNO 3 bilan eng faol va tezkor reaktsiyalari uranil nitrat hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi ( pastga qarang). HCl borligida uran tezda eriydi organik kislotalar, organik U 4+ tuzlarini hosil qiladi. Oksidlanish darajasiga ko'ra uran bir necha turdagi tuzlarni hosil qiladi (ular orasida eng muhimi U 4+ bilan, ulardan biri UCl 4 oson oksidlanadigan yashil tuzdir); Uranil tuzlari (radikal UO 2 2+) UO 2 (NO 3) 2 turi sariq rangga ega va lyuminestsent rangga ega. yashil. Uranil tuzlari amfoter oksidi UO 3 (sariq rang) kislotali muhitda eritilishi natijasida hosil bo'ladi. Ishqoriy muhitda UO 3 Na 2 UO 4 yoki Na 2 U 2 O 7 kabi uranatlar hosil qiladi. Oxirgi birikma ("sariq uranil") chinni sirlarini ishlab chiqarishda va lyuminestsent oynalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Uran galogenidlari 1940-1950 yillarda keng o'rganilgan, chunki ular atom bombasi yoki yadro reaktori uchun uran izotoplarini ajratish usullarini ishlab chiqishda ishlatilgan. Uran triflorid UF 3 UF 4 ni vodorod bilan qaytarilishi natijasida, UF 4 uran tetraflorid olindi. turli yo'llar bilan HF ning UO 3 yoki U 3 O 8 kabi oksidlari bilan reaksiyalari yoki uranil birikmalarining elektrolitik qaytarilishi bilan. Uran geksaflorid UF 6 elementar ftor bilan U yoki UF 4 ni ftorlash yoki UF 4 ga kislorod ta'sirida olinadi. Heksaflorid 64 ° C (1137 mm Hg) da yuqori sinishi indeksiga ega shaffof kristallar hosil qiladi; birikma uchuvchan (shartlarda normal bosim 56,54 ° S da sublimatsiyalanadi). Uran oksogalidlari, masalan, oksofloridlar, UO 2 F 2 (uranil ftorid), UOF 2 (uran oksidi diftorid) tarkibiga ega.

Uran - ettinchi sayyora quyosh sistemasi va uchinchi gaz giganti. Sayyora massasi bo'yicha uchinchi va to'rtinchi o'rinda turadi va o'z nomini Rim xudosi Saturnning otasi sharafiga oldi.

Aynan Uran yilda kashf etilgan birinchi sayyora bo'lish sharafiga muyassar bo'ldi zamonaviy tarix. Biroq, aslida, uning sayyora sifatidagi dastlabki kashfiyoti aslida sodir bo'lmadi. 1781 yilda astronom Uilyam Gerschel Egizaklar turkumidagi yulduzlarni kuzatayotib, u disk shaklidagi ma'lum bir ob'ektga e'tibor berdi va u dastlab kometa sifatida qayd etdi va bu haqda Angliya Qirollik ilmiy jamiyatiga xabar berdi. Biroq, keyinchalik Gerschelning o'zi ob'ektning orbitasi kometalarda bo'lgani kabi elliptik emas, balki amalda aylana bo'lib chiqishi bilan hayratda qoldi. Bu kuzatish boshqa astronomlar tomonidan tasdiqlanganidan keyingina Gerschel kometa emas, balki sayyorani haqiqatda kashf etgan degan xulosaga keldi va bu kashfiyot nihoyat ko‘pchilik tomonidan ma’qullandi.

Topilgan ob'ekt sayyora ekanligi haqidagi ma'lumotlarni tasdiqlaganidan so'ng, Gerschel unga o'z nomini berishdan favqulodda imtiyozga ega bo'ldi. Astronom hech ikkilanmasdan Angliya qiroli Jorj III nomini tanladi va sayyoraga Georgium Sidus deb nom berdi, bu esa "Jorj yulduzi" degan ma'noni anglatadi. Biroq, bu nom hech qachon ilmiy tan olinmagan va olimlar, asosan, Quyosh tizimidagi sayyoralarni nomlashda ma'lum bir an'anaga rioya qilish, ya'ni ularni qadimgi Rim xudolari sharafiga nomlash yaxshiroq degan xulosaga keldi. Uran o'zining zamonaviy nomini shunday oldi.

Hozirda Uran haqida ma'lumot to'plashga muvaffaq bo'lgan yagona sayyoraviy missiya bu Voyager 2.

1986 yilda bo'lib o'tgan ushbu uchrashuv olimlarga yetarlicha ma'lumot olishga imkon berdi katta miqdorda sayyora haqidagi ma'lumotlar va ko'plab kashfiyotlar. Kosmik kema Uran, uning yo'ldoshlari va halqalarining minglab fotosuratlarini uzatdi. Sayyoraning ko'plab fotosuratlari yerdagi teleskoplardan ko'rish mumkin bo'lgan ko'k-yashil rangdan biroz ko'proq narsani ko'rsatgan bo'lsa-da, boshqa tasvirlar ilgari noma'lum bo'lgan o'nta oy va ikkita yangi halqaning mavjudligini ko'rsatdi. Yaqin kelajakda Uranga yangi missiyalar rejalashtirilmagan.

Uranning to'q ko'k rangi tufayli sayyoramizning atmosfera modelini yaratish bir xil yoki hatto modellarga qaraganda ancha qiyinroq bo'lib chiqdi. Yaxshiyamki, Hubble kosmik teleskopidan olingan suratlar kengroq tasvirni taqdim etdi. Ko'proq zamonaviy texnologiyalar Teleskopning vizualizatsiyasi Voyager 2 ga qaraganda ancha batafsil tasvirlarni olish imkonini berdi. Shunday qilib, Hubble fotosuratlari tufayli Uranda, xuddi boshqa gaz gigantlarida bo'lgani kabi, kenglik chiziqlari mavjudligini aniqlash mumkin edi. Bundan tashqari, sayyoradagi shamol tezligi soatiga 576 km dan oshishi mumkin.

Monoton atmosferaning paydo bo'lishining sababi uning eng yuqori qatlamining tarkibi deb ishoniladi. Bulutlarning ko'rinadigan qatlamlari birinchi navbatda metandan iborat bo'lib, u qizil rangga mos keladigan kuzatilgan to'lqin uzunliklarini o'zlashtiradi. Shunday qilib, aks ettirilgan to'lqinlar ko'k va yashil ranglar sifatida ifodalanadi.

Ushbu tashqi metan qatlami ostida atmosfera taxminan 83% vodorod (H2) va 15% geliydan iborat bo'lib, bir oz metan va asetilen mavjud. Ushbu kompozitsiya Quyosh tizimidagi boshqa gaz gigantlariga o'xshaydi. Biroq, Uran atmosferasi boshqa jihatdan hayratlanarli darajada farq qiladi. Yupiter va Saturn atmosferasi asosan gazli bo'lsa-da, Uran atmosferasi juda ko'p narsalarni o'z ichiga oladi ko'proq muz. Buning dalili sirtdagi nihoyatda past haroratdir. Uran atmosferasining harorati -224 ° C ga yetishini hisobga olsak, uni quyosh tizimidagi eng sovuq atmosfera deb atash mumkin. Bundan tashqari, mavjud ma'lumotlar bunday ekstremal ekanligini ko'rsatadi past harorat Uranning deyarli butun yuzasi atrofida, hatto Quyosh tomonidan yoritilmagan tomonida ham mavjud.

Uran, sayyora olimlarining fikriga ko'ra, ikki qatlamdan iborat: yadro va mantiya. Hozirgi modellar shuni ko'rsatadiki, yadro asosan tosh va muzdan iborat bo'lib, massadan taxminan 55 baravar ko'p. Sayyora mantiyasining og'irligi 8,01 x 10 dan 24 kg kuchga yoki taxminan 13,4 Yer massasiga teng. Bundan tashqari, mantiya suv, ammiak va boshqa uchuvchi elementlardan iborat. Uran va Yupiter va Saturn mantiyasi o'rtasidagi asosiy farq shundaki, u so'zning an'anaviy ma'nosida bo'lmasa-da, muzli. Gap shundaki, muz juda issiq va qalin, mantiya qalinligi esa 5,111 km.

Uran tarkibidagi eng hayratlanarli narsa nima va uni bizning boshqa gaz gigantlaridan nimasi bilan ajratib turadi? yulduz tizimi, Quyoshdan olganidan ko'ra ko'proq energiya chiqarmaydi. Hajmi boʻyicha Uranga juda yaqin boʻlgan ham Quyoshdan oladigan issiqlikdan taxminan 2,6 baravar koʻproq issiqlik ishlab chiqarishini hisobga olsak, bugungi kunda olimlar Uran tomonidan yaratilgan bunday kuchsiz kuchga juda qiziqmoqda. Hozirda ikkita tushuntirish mavjud bu hodisa. Birinchisi, Uran o'tmishda ulkan kosmik ob'ektga duch kelganligini ko'rsatadi, bu esa sayyora kosmosga ichki issiqlikning katta qismini (shakllanish jarayonida olingan) yo'qotishiga olib keldi. Ikkinchi nazariyaga ko'ra, sayyora ichida qandaydir to'siq mavjud bo'lib, u sayyoraning ichki issiqligining sirtga chiqishiga yo'l qo'ymaydi.

Uranning orbitasi va aylanishi

Uranning kashf etilishi olimlarga ma'lum bo'lgan Quyosh tizimining radiusini deyarli ikki baravar oshirishga imkon berdi. Bu shuni anglatadiki, Uranning orbitasi o'rtacha 2,87 x 10 dan 9 km kuchga ega. Bunday katta masofaning sababi quyosh radiatsiyasining Quyoshdan sayyoraga o'tish davomiyligidir. Quyosh nuri Uranga yetib borishi uchun taxminan ikki soatu qirq daqiqa vaqt ketadi, bu quyosh nuri Yerga yetib borishidan deyarli yigirma baravar ko'p. Katta masofa Uranda yil uzunligiga ham ta'sir qiladi, u deyarli 84 Yer yili davom etadi.

Uranning orbital ekssentrikligi 0,0473 ni tashkil qiladi, bu Yupiternikidan bir oz kamroq - 0,0484. Bu omil Uranni dumaloq orbita bo'yicha Quyosh tizimidagi barcha sayyoralarning to'rtinchisi qiladi. Uran orbitasining bunday kichik ekssentrikligining sababi shundaki, uning 2,74 x 10 perigeliyasi 9 km kuchga va 3,01 x 109 km afeliyasi orasidagi farq 8 km kuchga atigi 2,71 x 10 ni tashkil qiladi.

Uranning aylanishi haqidagi eng qiziqarli nuqta - bu o'qning holati. Gap shundaki, Urandan tashqari har bir sayyora uchun aylanish o'qi ularning orbital tekisligiga taxminan perpendikulyar, lekin Uranning o'qi deyarli 98 ° ga egilgan, bu Uranning o'z tomonida aylanishini anglatadi. Sayyora o'qining bu pozitsiyasining natijasi shundaki, Uranning shimoliy qutbi sayyora yilining yarmida Quyoshda, ikkinchi yarmi esa sayyoramizning janubiy qutbida joylashgan. Boshqa so'z bilan, kunduzi Uranning bir yarim sharida 42 yer yili davom etadi, ikkinchi yarim sharda esa tungi hayot bir xil. Olimlar yana ulkan kosmik jism bilan to'qnashuvni Uranning "o'z tomoniga burilishi" sababi sifatida ko'rsatishadi.

Bizning quyosh sistemamizdagi halqalarning eng mashhuri ekanligini hisobga olsak uzoq vaqt Saturn halqalari 1977 yilgacha Uranning halqalarini topib bo'lmadi. Biroq, bu yagona sabab emas, bunday kechikishning yana ikkita sababi bor: sayyoraning Yerdan uzoqligi va halqalarning o'zini aks ettirish qobiliyati past; 1986 yilda Voyajer 2 kosmik kemasi sayyorada o'sha paytda ma'lum bo'lganlardan tashqari yana ikkita halqa borligini aniqlashga muvaffaq bo'ldi. 2005 yilda Hubble kosmik teleskopi yana ikkitasini aniqladi. Bugungi kunda sayyora olimlari Uranning 13 ta halqasini bilishadi, ulardan eng yorqini Epsilon halqasidir.

Uran halqalari Saturn halqalaridan deyarli har jihatdan farq qiladi - zarrachalar hajmidan tortib tarkibigacha. Birinchidan, Saturn halqalarini tashkil etuvchi zarralar kichik, diametri bir necha metrdan sal ko'proq, Uran halqalarida diametri yigirma metrgacha bo'lgan ko'plab jismlar mavjud. Ikkinchidan, Saturn halqalaridagi zarralar asosan muzdan iborat. Biroq, Uran halqalari ham muzdan, ham muhim chang va qoldiqlardan iborat.

Uilyam Gerschel Uranni faqat 1781 yilda kashf etgan, chunki sayyora juda xira bo'lib, qadimgi tsivilizatsiyalar tomonidan ko'rinmaydi. Gerschelning o'zi dastlab Uranning kometa ekanligiga ishongan, ammo keyinchalik o'z fikrini qayta ko'rib chiqdi va fan ob'ektning sayyoraviy holatini tasdiqladi. Shunday qilib, Uran zamonaviy tarixda kashf etilgan birinchi sayyora bo'ldi. Gerschel tomonidan taklif qilingan asl nom "Jorj yulduzi" edi - qirol Jorj III sharafiga, ammo ilmiy jamoatchilik buni qabul qilmadi. "Uran" nomi qadimgi Rim xudosi Uran sharafiga astronom Iogann Bode tomonidan taklif qilingan.
Uran o'z o'qi atrofida har 17 soat 14 daqiqada bir marta aylanadi. Sayyora Yer va boshqa oltita sayyora yo'nalishiga qarama-qarshi bo'lgan retrograd yo'nalishda aylanadi.
Uran o'qining g'ayrioddiy egilishi boshqa kosmik jism bilan katta to'qnashuvga olib kelishi mumkin, deb ishoniladi. Nazariya shundan iboratki, o‘lchami Yerga teng bo‘lgan sayyora o‘z o‘qini deyarli 90 gradusga siljitgan Uran bilan keskin to‘qnashgan.
Uranda shamol tezligi soatiga 900 km gacha yetishi mumkin.
Uranning massasi Yerning massasidan taxminan 14,5 baravar ko'p, bu bizning quyosh sistemamizdagi to'rtta gaz gigantining eng engili hisoblanadi.
Uran ko'pincha "muz giganti" deb ataladi. Vodorod va geliydan tashqari yuqori qatlam(boshqa gaz gigantlari singari) Uran ham temir yadrosini o'rab turgan muzli mantiyaga ega. Yuqori atmosfera ammiak va muzli metan kristallaridan iborat bo'lib, Uranga o'ziga xos och ko'k rang beradi.
Uran Quyosh sistemasida Saturndan keyin ikkinchi eng kam zichlikdagi sayyoradir.

Uran aktinidlar oilasining kimyoviy elementi bo'lib, atom raqami 92. U eng muhim yadro yoqilg'isi hisoblanadi. Uning er qobig'idagi kontsentratsiyasi millionga 2 qismni tashkil qiladi. Muhim uran minerallari orasida uran oksidi (U 3 O 8), uranit (UO 2), karnotit (kaliy uranil vanadat), otenit (kaliy uranilfosfat) va torbernit (suvli mis uranilfosfat) mavjud. Bu va boshqa uran rudalari yadro yoqilg'isi manbalari bo'lib, barcha ma'lum qazib olinadigan yoqilg'i konlaridan bir necha baravar ko'p energiyani o'z ichiga oladi. 1 kg uran 92 U 3 million kg ko'mir bilan bir xil energiya beradi.

Kashfiyot tarixi

Kimyoviy element uran kumush-oq rangga ega zich, qattiq metalldir. U egiluvchan, egiluvchan va silliqlanadi. Havoda metall oksidlanadi va maydalanganda yonadi. Elektr tokini nisbatan yomon o'tkazadi. Uranning elektron formulasi 7s2 6d1 5f3.

Element 1789 yilda nemis kimyogari Martin Geynrix Klaprot tomonidan kashf etilgan bo'lsa-da, uni yaqinda kashf etilgan Uran sayyorasi nomi bilan atagan bo'lsa-da, metallning o'zi 1841 yilda frantsuz kimyogari Yevgeniy-Melkior Peligot tomonidan uran tetraxloridini (UCl 4) kamaytirish yo'li bilan ajratilgan. kaliy.

Radioaktivlik

1869-yilda rus kimyogari Dmitriy Mendeleyev tomonidan davriy sistema yaratilishi eʼtiborni eng ogʻir element sifatida uranga qaratdi, u 1940-yilda neptuniy topilgunga qadar saqlanib qoldi. 1896-yilda frantsuz fizigi Anri Bekkerel unda radioaktivlik hodisasini kashf etdi. Keyinchalik bu xususiyat boshqa ko'plab moddalarda topilgan. Endi ma'lumki, barcha izotoplarida radioaktiv bo'lgan uran 238 U (99,27%, yarim yemirilish davri - 4 510 000 000 yil), 235 U (0,72%, yarim yemirilish davri - 713 000 000 yil) va 238 U (0,000) aralashmasidan iborat. %, yarim yemirilish davri - 247000 yil). Bu, masalan, geologik jarayonlarni va Yerning yoshini o'rganish uchun jinslar va minerallarning yoshini aniqlash imkonini beradi. Buning uchun ular qo'rg'oshin miqdorini o'lchaydilar, ya'ni yakuniy mahsulot uranning radioaktiv parchalanishi. Bunday holda, 238 U boshlang'ich element, 234 U esa mahsulotlardan biridir. 235 U aktiniyning parchalanish qatorini keltirib chiqaradi.

Zanjir reaktsiyasining kashfiyoti

Nemis kimyogarlari Otto Xan va Frits Strassman 1938 yil oxirida u sekin neytronlar bilan bombardimon qilinganida yadro parchalanishini aniqlaganlaridan so'ng, uran kimyoviy elementi keng qiziqish va qizg'in o'rganish mavzusiga aylandi. 1939 yil boshida italyanlik amerikalik fizik Enriko Fermi atom bo'linishi mahsulotlari orasida elementar zarrachalar paydo bo'lishi mumkinligini aytdi. zanjir reaktsiyasi. 1939 yilda amerikalik fiziklar Leo Szilard va Gerbert Anderson, shuningdek, frantsuz kimyogari Frederik Joliot-Kyuri va ularning hamkasblari bu bashoratni tasdiqladilar. Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, atom parchalanganda o'rtacha 2,5 neytron ajralib chiqadi. Ushbu kashfiyotlar birinchi o'z-o'zini ushlab turadigan yadroviy zanjirli reaktsiyaga olib keldi (12.02.1942), birinchi atom bombasi(16.07.1945), harbiy harakatlar paytida birinchi foydalanish (08.06.1945), birinchi atom suv osti kemasi (1955) va birinchi to'liq hajmdagi atom elektr stantsiyasi (1957).

Oksidlanish holatlari

Uran kimyoviy elementi kuchli elektromusbat metall bo'lib, suv bilan reaksiyaga kirishadi. U kislotalarda eriydi, ammo ishqorlarda erimaydi. Muhim oksidlanish darajasi +4 (UO 2 oksidi, tetragalidlar, masalan, UCl 4 va yashil suv ioni U4+) va +6 (UO 3 oksidi, UF 6 geksaflorid va uranil ioni UO 2 2+ kabi). Suvli eritmada uran uranil ioni tarkibida eng barqaror bo'lib, u chiziqli tuzilishga ega [O = U = O] 2+. Elementda +3 va +5 holatlari ham bor, lekin ular beqaror. Qizil U 3+ kislorodni o'z ichiga olmaydi suvda sekin oksidlanadi. UO 2+ ionining rangi noma’lum, chunki u juda suyultirilgan eritmalarda ham nomutanosiblikka uchraydi (UO 2+ ham U 4+ gacha qaytariladi, ham UO 2 2+ gacha oksidlanadi).

Yadro yoqilg'isi

Sekin neytronlarga ta'sir qilganda, uran atomining bo'linishi nisbatan kam uchraydigan izotopda sodir bo'ladi 235 U. Bu faqat tabiiy ravishda bo'linadigan materialdir va uni 238 U izotopidan ajratish kerak. Biroq, so'rilish va salbiy beta-parchalanishdan keyin uran -238 plutoniyning sintetik elementiga aylanadi, u sekin neytronlar ta'sirida bo'linadi. Shuning uchun tabiiy uran konverter va selektsion reaktorlarda ishlatilishi mumkin, ularda parchalanish kamdan-kam uchraydigan 235 U bilan quvvatlanadi va plutoniy 238 U transmutatsiyasi bilan bir vaqtda ishlab chiqariladi. Bo'linadigan 233 U yadro yoqilg'isi sifatida foydalanish uchun keng tarqalgan tabiiy toriy-232 izotopidan sintezlanishi mumkin. Uran sintetik transuran elementlari olinadigan asosiy material sifatida ham muhimdir.

Uranning boshqa ishlatilishi

Kimyoviy elementning birikmalari ilgari keramika uchun bo'yoq sifatida ishlatilgan. Geksaflorid (UF 6) hisoblanadi qattiq g'ayrioddiy bilan Yuqori bosim bug'lar (0,15 atm = 15,300 Pa) 25 ° C da. UF 6 kimyoviy jihatdan juda reaktiv, ammo bug 'holatidagi korroziv tabiatiga qaramay, UF 6 boyitilgan uranni olish uchun gazsimon diffuziya va gaz santrifüj usullarida keng qo'llaniladi.

Metall-organik birikmalar qiziqarli va muhim birikmalar guruhi bo'lib, ularda metall-uglerod aloqalari metallni organik guruhlarga bog'laydi. Uranotsen - bu U(C 8 H 8) 2 organouran birikmasi bo'lib, unda uran atomi siklooktatetraen C 8 H 8 bilan bog'langan organik halqalarning ikki qatlami orasiga biriktirilgan. 1968 yilda uning kashfiyoti metallorganik kimyoning yangi sohasini ochdi.

Tuzilgan tabiiy uran radiatsiyaviy himoya, ballast sifatida, zirhli teshuvchi qobiqlarda va tank zirhlarida ishlatiladi.

Qayta ishlash

Kimyoviy element juda zich (19,1 g/sm3) bo'lsa ham, nisbatan zaif, yonmaydigan moddadir. Darhaqiqat, uranning metall xususiyatlari uni kumush va boshqa haqiqiy metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasida joylashtiradiganga o'xshaydi, shuning uchun uran sifatida ishlatilmaydi. qurilish materiali. Uranning asosiy qiymati uning izotoplarining radioaktiv xossalari va parchalanish qobiliyatidadir. Tabiatda metallning deyarli barchasi (99,27%) 238 U. Qolganlari 235 U (0,72%) va 234 U (0,006%) dan iborat. Ushbu tabiiy izotoplardan faqat 235 U to'g'ridan-to'g'ri neytron nurlanishi bilan parchalanadi. Biroq, u so'rilganda, 238 U 239 U hosil qiladi, u oxir-oqibat 239 Pu ga parchalanadi, bo'linadigan material katta ahamiyatga ega atom energiyasi va yadroviy qurollar uchun. Yana bir parchalanuvchi izotop, 233 U, 232 Th neytron nurlanishi natijasida hosil bo'lishi mumkin.

Kristal shakllari

Uranning xususiyatlari uning kislorod va azot bilan normal sharoitda ham reaksiyaga kirishishiga olib keladi. Ko'proq bilan yuqori haroratlar oh u bilan munosabatda bo'ladi keng metallarni qotishma, intermetall birikmalar hosil qilish. Element atomlari hosil qilgan maxsus kristall tuzilmalar tufayli boshqa metallar bilan qattiq eritmalar hosil bo‘lishi kam uchraydi. Xona harorati va erish nuqtasi 1132 °C oralig'ida uran metalli alfa (a), beta (b) va gamma (g) deb nomlanuvchi 3 ta kristalli shaklda mavjud. a- holatidan b-holatga o'tish 668 ° C da va b dan g ga 775 ° C da sodir bo'ladi. g-uran tanasi markazlashgan kub kristalli tuzilishga ega, b esa tetragonal kristall tuzilishga ega. a faza yuqori simmetrik ortorombik tuzilishdagi atomlar qatlamlaridan iborat. Bu anizotrop buzilgan struktura qotishma metall atomlarini uran atomlarini almashtirishga yoki kristall panjarada ular orasidagi bo'shliqni egallashiga yo'l qo'ymaydi. Faqat molibden va niobiy qattiq eritmalar hosil qilishi aniqlandi.

ruda

Yer qobig'ida uranning millionga 2 qismi bor, bu uning tabiatda keng tarqalganligini ko'rsatadi. Okeanlarda ushbu kimyoviy elementning 4,5 × 10 9 tonnasi borligi taxmin qilinadi. Uran 150 dan ortiq turli minerallarning muhim tarkibiy qismidir va yana 50 tasining kichik tarkibiy qismidir. Magmatik gidrotermal tomirlar va pegmatitlarda topilgan birlamchi minerallarga uranit va uning varianti pitchblend kiradi. Bu rudalarda element dioksid shaklida bo'ladi, oksidlanish tufayli UO 2 dan UO 2,67 gacha bo'lishi mumkin. Uran konlaridan boshqa iqtisodiy ahamiyatga ega mahsulotlar autunit (gidratlangan kaltsiy uranilfosfat), tobernit (gidratlangan mis uranilfosfat), koffinit (qora gidratlangan uran silikat) va karnotit (gidratlangan kaliy uranil vanadat).

Maʼlum boʻlgan arzon uran zahiralarining 90% dan ortigʻi Avstraliya, Qozogʻiston, Kanada, Rossiya, Janubiy Afrika, Niger, Namibiya, Braziliya, Xitoy, Moʻgʻuliston va Oʻzbekistonda joylashganligi taxmin qilinmoqda. Yirik konlar Kanadaning Ontario shtatidagi Guron koʻlidan shimolda joylashgan Elliot koʻlining konglomerat togʻ jinslarida va Janubiy Afrikadagi Vitvatersrand oltin konida joylashgan. Qo'shma Shtatlar g'arbiy qismidagi Kolorado platosi va Vayoming havzasidagi qum qatlamlari ham katta uran zahiralariga ega.

Ishlab chiqarish

Uran rudalari yer yuzasiga yaqin va chuqur (300-1200 m) konlarda uchraydi. Er ostida qatlam qalinligi 30 m ga etadi, boshqa metallar rudalarida bo'lgani kabi, uran ham yer yuzasida yirik qazish uskunalari yordamida qazib olinadi va chuqur konlarni o'zlashtirish amalga oshiriladi. an'anaviy usullar vertikal va eğimli minalar. 2013 yilda uran konsentratining jahon ishlab chiqarishi 70 ming tonnani tashkil etdi. Eng samarali uran konlari Qozog'istonda (barcha ishlab chiqarishning 32 foizi), Kanada, Avstraliya, Niger, Namibiya, O'zbekiston va Rossiyada joylashgan.

Uran rudalari odatda oz miqdorda uran o'z ichiga olgan minerallarni o'z ichiga oladi va to'g'ridan-to'g'ri pirometallurgiya usullari bilan eritib bo'lmaydi. Buning o'rniga uranni qazib olish va tozalash uchun gidrometallurgiya usullaridan foydalanish kerak. Konsentratsiyani oshirish qayta ishlash sxemalaridagi yukni sezilarli darajada kamaytiradi, ammo mineralni qayta ishlash uchun keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan gravitatsiya, flotatsiya, elektrostatik va hatto qo'lda saralash kabi an'anaviy boyitish usullaridan hech biri qo'llanilmaydi. Bir nechta istisnolardan tashqari, bu usullar uranni sezilarli darajada yo'qotishiga olib keladi.

Yonayotgan

Uran rudalarini gidrometallurgik qayta ishlash ko'pincha yuqori haroratli kalsinlanish bosqichidan oldin amalga oshiriladi. Kuyish loyni suvsizlantiradi, uglerodli materiallarni olib tashlaydi, oltingugurt birikmalarini zararsiz sulfatlarga oksidlaydi va keyingi qayta ishlashga xalaqit beradigan boshqa qaytaruvchi moddalarni oksidlaydi.

Yuvish

Uran qovurilgan rudalardan ham kislotali, ham ishqoriy usulda olinadi suvli eritmalar. Barcha yuvish tizimlarining muvaffaqiyatli ishlashi uchun kimyoviy element dastlab barqaror olti valentli shaklda bo'lishi yoki qayta ishlash jarayonida shu holatga oksidlanishi kerak.

Kislota bilan yuvish odatda ruda va likvidant aralashmasini 4-48 soat davomida aralashtirish orqali amalga oshiriladi. muhit. Maxsus holatlar bundan mustasno, sulfat kislota ishlatiladi. 1,5 pH darajasida yakuniy suyuqlikni olish uchun etarli miqdorda etkazib beriladi. Sulfat kislotani yuvish sxemalari odatda marganets dioksidi yoki xloratdan tetravalent U4+ ni olti valentli uranilga (UO22+) oksidlash uchun foydalanadi. Odatda, U 4+ oksidlanishi uchun taxminan 5 kg marganets dioksidi yoki bir tonna uchun 1,5 kg natriy xlorat etarli. Ikkala holatda ham oksidlangan uran sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishib, uranil sulfat kompleksi anion 4- hosil qiladi.

Kaltsit yoki dolomit kabi muhim minerallarni o'z ichiga olgan ruda natriy karbonatning 0,5-1 molyar eritmasi bilan yuviladi. Turli reagentlar o'rganilgan va sinovdan o'tgan bo'lsa-da, uran uchun asosiy oksidlovchi vosita kisloroddir. Odatda ruda havoda yuviladi atmosfera bosimi va o'ziga xos xususiyatlarga bog'liq bo'lgan vaqt davomida 75-80 ° S haroratda kimyoviy tarkibi. Ishqor uran bilan reaksiyaga kirishib, oson eriydigan kompleks ion 4- hosil qiladi.

Kislota yoki karbonatni yuvish natijasida hosil bo'lgan eritmalar keyingi ishlov berishdan oldin aniqlanishi kerak. Loy va boshqa rudali shlaklarni keng miqyosda ajratish samarali flokulyatsiya qiluvchi vositalar, shu jumladan poliakrilamidlar, guar saqichlari va hayvon elimlarini qo'llash orqali amalga oshiriladi.

Ekstraksiya

4- va 4-kompleks ionlari tegishli ion almashinadigan qatron eritmalaridan so'rilishi mumkin. Sorbtsiya va elutsiya kinetikasi, zarracha kattaligi, barqarorligi va gidravlik xususiyatlari bilan ajralib turadigan ushbu maxsus qatronlardan foydalanish mumkin. turli texnologiyalar ishlov berish, masalan, sobit va harakatlanuvchi to'shakda, savat va uzluksiz turdagi pulpada ion almashinadigan qatronlar usuli bilan. Odatda, natriy xlorid va ammiak yoki nitrat eritmalari sorblangan uranni elutsiya qilish uchun ishlatiladi.

Uranni kislotali ruda suyuqliklaridan erituvchi bilan ajratib olish mumkin. Sanoatda alkilfosforik kislotalar, shuningdek, ikkilamchi va uchinchi darajali alkilaminlar qo'llaniladi. Odatda, 1 g/l dan ortiq uranni o'z ichiga olgan kislota filtratlari uchun ion almashish usullaridan ko'ra erituvchi ekstraktsiyasi afzalroqdir. Biroq, bu usul karbonat bilan yuvishda qo'llanilmaydi.

Keyin uran nitrat kislotada eritilib, uranil nitrat hosil qiladi, ekstraksiya qilinadi, kristallanadi va UO 3 trioksidini hosil qilish uchun kaltsiylanadi. Qaytarilgan dioksid UO2 ftor vodorod bilan reaksiyaga kirishib, tetaftorid UF4 hosil qiladi, undan uran metalli 1300 °C haroratda magniy yoki kaltsiy bilan qaytariladi.

Tetraflorid 350 °C da ftorlangan bo'lishi mumkin, bu UF 6 geksaftoridini hosil qiladi, u boyitilgan uran-235 ni gazsimon diffuziya, gaz santrifüjlash yoki suyuq termal diffuziya orqali ajratish uchun ishlatiladi.

Maqolada uran kimyoviy elementi qachon kashf etilganligi va bu modda bizning davrimizda qaysi sohalarda qo'llanilganligi haqida gapiriladi.

Uran energetika va harbiy sanoatning kimyoviy elementidir

Har doim odamlar yuqori samarali energiya manbalarini topishga harakat qilishgan va afsuski, uning mavjudligining mumkin emasligi 19-asrda nazariy jihatdan isbotlangan va oqlangan, ammo olimlar hali ham buni amalga oshirish umidini yo'qotmagan. juda uzoq vaqt davomida katta hajmdagi "toza" energiyani etkazib berishga qodir bo'lgan qandaydir qurilma orzusi.

Bu qisman uran kabi moddaning kashf etilishi bilan amalga oshirildi. Ushbu nomdagi kimyoviy element bizning davrimizda butun shaharlarni, suv osti kemalarini, qutb kemalarini va boshqalarni energiya bilan ta'minlaydigan yadroviy reaktorlarning rivojlanishi uchun asos bo'ldi. To'g'ri, ularning energiyasini "sof" deb atash mumkin emas, lekin o'tgan yillar Ko'pgina kompaniyalar keng sotish uchun tritiyga asoslangan ixcham "atom batareyalari" ni ishlab chiqmoqdalar - ular harakatlanuvchi qismlarga ega emas va sog'liq uchun xavfsizdir.

Biroq, biz ushbu maqolada uran deb ataladigan kimyoviy elementning kashf etilishi tarixini va uning yadrolarining bo'linish reaktsiyasini batafsil ko'rib chiqamiz.

Ta'rif

Uran kimyoviy elementga ega atom raqami Mendeleyev davriy sistemasida 92. Uning atom massasi 238,029. U belgisi U bilan belgilanadi. Oddiy sharoitlarda u kumush rangli zich, og'ir metalldir. Agar uning radioaktivligi haqida gapiradigan bo'lsak, uranning o'zi zaif radioaktivlikka ega element hisoblanadi. Bundan tashqari, u butunlay barqaror izotoplarni o'z ichiga olmaydi. Va mavjud izotoplarning eng barqarori uran-338 hisoblanadi.

Biz bu element nima ekanligini aniqladik va endi uning kashfiyot tarixini ko'rib chiqamiz.

Hikoya

Tabiiy uran oksidi kabi modda odamlarga qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, qadimgi hunarmandlar undan sir yasashda foydalanganlar, u turli sopol buyumlarni suv o'tkazmaydigan idishlar va boshqa mahsulotlarga qoplash, shuningdek ularni bezash uchun ishlatilgan.

Ushbu kimyoviy elementning kashf etilishi tarixidagi muhim sana 1789 yil edi. Aynan o'sha paytda kimyogar va nemis olimi Martin Klaprot birinchi metall uranni olishga muvaffaq bo'ldi. Va yangi element sakkiz yil oldin kashf etilgan sayyora sharafiga o'z nomini oldi.

Taxminan 50 yil davomida o'sha paytda olingan uran sof metall hisoblangan, ammo 1840 yilda frantsuz kimyogari Eugene-Melchior Peligot Klaproth tomonidan olingan material mos bo'lishiga qaramay, isbotlay oldi. tashqi belgilar, umuman metall emas, balki uran oksidi. Biroz vaqt o'tgach, o'sha Peligo haqiqiy uran oldi - juda og'ir metall kulrang. Aynan o'sha paytda uran kabi moddaning atom og'irligi birinchi marta aniqlangan. Kimyoviy element 1874 yilda Dmitriy Mendeleev tomonidan o'zining mashhur davriy elementlar tizimiga joylashtirildi, Mendeleev moddaning atom og'irligini ikki baravar oshirdi. Va faqat 12 yil o'tgach, u o'z hisob-kitoblarida adashmagani eksperimental ravishda isbotlandi.

Radioaktivlik

Ammo ilmiy doiralarda ushbu elementga haqiqatan ham keng qiziqish 1896 yilda, Bekkerel uran nurlar chiqarishi haqiqatini aniqlagandan so'ng boshlandi, ular tadqiqotchi - Bekkerel nurlari nomini oldi. Keyinchalik bu sohadagi eng mashhur olimlardan biri Mari Kyuri bu hodisani radioaktivlik deb atadi.

Uranni o'rganishdagi keyingi muhim sana 1899 yil hisoblanadi: aynan o'sha paytda Ruterford uran nurlanishining bir jinsli bo'lmaganligini va ikki turga - alfa va beta nurlariga bo'linishini aniqladi. Bir yil o'tgach, Pol Villar (Villard) bugungi kunda bizga ma'lum bo'lgan radioaktiv nurlanishning uchinchi va oxirgi turini - gamma nurlarini topdi.

Oradan yetti yil o'tib, 1906 yilda Rezerford o'zining radioaktivlik nazariyasiga asoslanib, birinchi tajribalarni o'tkazdi, ularning maqsadi turli minerallarning yoshini aniqlash edi. Bu tadqiqotlar boshqa narsalar qatori nazariya va amaliyotning shakllanishiga asos soldi

Uran yadrosining bo'linishi

Lekin, ehtimol eng muhim kashfiyot, buning natijasida uranni tinch va harbiy maqsadlarda keng miqyosda qazib olish va boyitish boshlandi, bu uran yadrolarining bo'linish jarayonidir. Bu 1938 yilda sodir bo'lgan, kashfiyotni nemis fiziklari Otto Xan va Fritz Strasmann amalga oshirgan. Keyinchalik bu nazariya yana bir qancha nemis fiziklarining ishlarida ilmiy tasdiqlandi.

Ular kashf etgan mexanizmning mohiyati quyidagicha edi: agar siz uran-235 izotopining yadrosini neytron bilan nurlantirsangiz, erkin neytronni tutib, u bo'linishni boshlaydi. Va barchamizga ma'lumki, bu jarayon juda katta miqdordagi energiyaning chiqishi bilan birga keladi. Bu, asosan, tufayli sodir bo'ladi kinetik energiya radiatsiyaning o'zi va yadro parchalari. Endi biz uran yadrolarining bo'linishi qanday sodir bo'lishini bilamiz.

Ushbu mexanizmning kashf etilishi va uning natijalari urandan tinch va harbiy maqsadlarda foydalanishning boshlang'ich nuqtasidir.

Agar biz uni harbiy maqsadlarda ishlatish haqida gapiradigan bo'lsak, unda birinchi marta uran yadrosining uzluksiz bo'linishi reaktsiyasi (portlash uchun) kabi jarayon uchun sharoit yaratish mumkinligi haqidagi nazariya paydo bo'ldi. yadroviy bomba juda katta energiya talab qilinadi), sovet fiziklari Zeldovich va Xariton isbotladilar. Ammo bunday reaktsiyani yaratish uchun uranni boyitish kerak, chunki uning normal holatida u kerakli xususiyatlarga ega emas.

Biz ushbu elementning tarixi bilan tanishdik, endi u qaerda ishlatilishini aniqlaylik.

Uran izotoplarining qo'llanilishi va turlari

Uranning zanjirli bo'linish reaktsiyasi kabi jarayon kashf etilgandan so'ng, fiziklar uni qayerda ishlatish mumkin degan savolga duch kelishdi.

Hozirgi vaqtda uran izotoplari qo'llaniladigan ikkita asosiy yo'nalish mavjud. Bular tinch (yoki energetika) sanoat va harbiylardir. Birinchisi ham, ikkinchisi ham uran-235 izotopining reaktsiyasidan foydalanadi, faqat chiqish quvvati farqlanadi. Oddiy qilib aytganda, yadroviy reaktorda bu jarayonni yadro bombasini portlatish uchun zarur bo'lgan quvvat bilan yaratish va ushlab turishning hojati yo'q.

Shunday qilib, uranning bo'linish reaktsiyasidan foydalanadigan asosiy sanoat tarmoqlari sanab o'tilgan.

Ammo uran-235 izotopini olish g'ayrioddiy murakkab va qimmat texnologik vazifa bo'lib, har bir davlat boyitish zavodlarini qurishga qodir emas. Masalan, uran 235 izotopi 3-5% gacha bo'lgan yigirma tonna uran yoqilg'isini olish uchun 153 tonnadan ortiq tabiiy, "xom" uranni boyitish kerak bo'ladi.

Uran-238 izotopi asosan yadroviy qurollarni loyihalashda ularning quvvatini oshirish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, u neytronni keyingi beta-parchalanish jarayoni bilan ushlaganida, bu izotop oxir-oqibat ko'pgina zamonaviy yadro reaktorlari uchun umumiy yoqilg'i bo'lgan plutoniy-239 ga aylanishi mumkin.

Bunday reaktorlarning barcha kamchiliklariga (yuqori narx, texnik xizmat ko'rsatishning qiyinligi, avariya xavfi) qaramay, ularning ishlashi juda tez o'zini oqlaydi va ular klassik issiqlik yoki gidroelektrostansiyalarga qaraganda beqiyos ko'proq energiya ishlab chiqaradi.

Reaksiya yadro qurolini yaratishga ham imkon berdi ommaviy qirg'in. U oʻzining ulkan quvvati, nisbatan ixchamligi va katta maydonlarni inson yashashi uchun yaroqsiz holga keltira olishi bilan ajralib turadi. To‘g‘ri, zamonaviy atom qurollarida uran emas, plutoniy ishlatiladi.

Tuzilgan uran

Uranning kamaygan deb ataladigan turi ham bor. Uning radioaktivligi juda past, ya'ni u odamlar uchun xavfli emas. U yana harbiy sohada qo'llaniladi, masalan, Amerika Abrams tankining zirhiga qo'shimcha kuch berish uchun qo'shiladi. Bundan tashqari, deyarli barcha yuqori texnologiyali qo'shinlarda siz turli xillarini topishingiz mumkin, ularning yuqori massasiga qo'shimcha ravishda, ular yana bir juda qiziqarli xususiyatga ega - snaryadni yo'q qilgandan so'ng, uning parchalari va metall changlari o'z-o'zidan yonib ketadi. Aytgancha, bunday raketa birinchi marta Ikkinchi Jahon urushi paytida ishlatilgan. Ko'rib turganimizdek, uran inson faoliyatining turli sohalarida qo'llanilgan elementdir.

Xulosa

Olimlarning prognozlariga ko‘ra, taxminan 2030-yilda barcha yirik uran konlari to‘liq tugaydi, shundan so‘ng uning yetib borish qiyin bo‘lgan qatlamlarini o‘zlashtirish boshlanadi va narxi ko‘tariladi. Aytgancha, uning o'zi odamlar uchun mutlaqo zararsizdir - ba'zi konchilar butun avlodlar davomida uni qazib olish ustida ishlamoqda. Endi biz ushbu kimyoviy elementning kashf etilishi tarixini va uning yadrolarining bo'linish reaktsiyasidan qanday foydalanilganini tushunamiz.

Aytgancha, ma'lum qiziq fakt- uran birikmalari uzoq vaqt chinni va shisha uchun bo'yoq sifatida ishlatilgan (1950-yillargacha shunday deb ataladi).

So'nggi yillarda atom energiyasi mavzusi tobora dolzarb bo'lib bormoqda. Yadro energiyasini ishlab chiqarish uchun uran kabi materialdan foydalanish odatiy holdir. Bu aktinidlar oilasiga mansub kimyoviy element.

Ushbu elementning kimyoviy faolligi uning erkin shaklda mavjud emasligini aniqlaydi. Uni ishlab chiqarish uchun uran rudalari deb ataladigan mineral tuzilmalar ishlatiladi. Ular shunday miqdordagi yoqilg'ini to'playdi, bu esa ushbu kimyoviy elementni qazib olishni iqtisodiy jihatdan oqilona va foydali deb hisoblash imkonini beradi. Ayni paytda sayyoramizning ichaklarida ushbu metalning tarkibi oltin zaxiralaridan ko'p 1000 marta(sm. ). Umuman olganda, ushbu kimyoviy elementning tuproqda, suv muhitida va tog 'jinslarida yotqizilgan konlari ko'proq baholanadi 5 million tonna.

Erkin holatda uran kulrang-oq metall bo'lib, u 3 ta allotropik modifikatsiya bilan tavsiflanadi: rombsimon kristall, tetragonal va tana markazli kubik panjaralar. Ushbu kimyoviy elementning qaynash nuqtasi 4200 ° S.

Uran kimyoviy faol moddadir. Havoda bu element sekin oksidlanadi, kislotalarda oson eriydi, suv bilan reaksiyaga kirishadi, lekin ishqorlar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

Rossiyadagi uran rudalari odatda bo'yicha tasniflanadi turli belgilar. Ko'pincha ular ta'lim jihatidan farq qiladi. Ha, bor endogen, ekzogen va metamorfogen rudalar. Birinchi holda, ular yuqori harorat, namlik va pegmatit eritmalari ta'sirida hosil bo'lgan mineral tuzilmalardir. Ekzogen uran mineral tuzilmalari sirt sharoitida yuzaga keladi. Ular to'g'ridan-to'g'ri er yuzasida shakllanishi mumkin. Bu er osti suvlarining aylanishi va cho'kindilarning to'planishi tufayli yuzaga keladi. Metamorfogen mineral tuzilmalar dastlab tarqalgan uranning qayta taqsimlanishi natijasida paydo bo'ladi.

Uran miqdori darajasiga ko'ra, bu tabiiy shakllanishlar quyidagilar bo'lishi mumkin:

• juda boy (0,3% dan ortiq);
• boy (0,1 dan 0,3% gacha);
• xususiy shaxslar (0,05 dan 0,1% gacha);
• kambag'al (0,03 dan 0,05% gacha);
• balansdan tashqari (0,01 dan 0,03% gacha).

Uranning zamonaviy qo'llanilishi

Bugungi kunda uran ko'pincha yoqilg'i sifatida ishlatiladi raketa dvigatellari va yadro reaktorlari. Ushbu materialning xususiyatlarini hisobga olgan holda, u yadro qurolining kuchini oshirishga ham mo'ljallangan. Ushbu kimyoviy element rasmda ham qo'llanilishini topdi. Sariq, yashil, jigarrang va qora pigmentlar sifatida faol ishlatiladi. Uran, shuningdek, zirhli teshuvchi snaryadlar uchun yadrolarni tayyorlash uchun ham ishlatiladi.

Rossiyada uran rudasini qazib olish: buning uchun nima kerak?

Radioaktiv rudalarni qazib olish uchta asosiy texnologiya yordamida amalga oshiriladi. Agar ruda konlari er yuzasiga iloji boricha yaqinroq joyga jamlangan bo'lsa, ularni qazib olish uchun ochiq usulda texnologiyadan foydalanish odatiy holdir. Bu teshiklarni qazish uchun buldozer va ekskavatorlardan foydalanishni o'z ichiga oladi katta o'lcham va hosil bo'lgan minerallarni samosvallarga yuklang. Keyin u qayta ishlash majmuasiga yuboriladi.

Ushbu mineral shakllanishi chuqur joylashgan bo'lsa, er osti qazib olish texnologiyasidan foydalanish odatiy holdir, bu 2 kilometrgacha chuqurlikdagi konni yaratishni o'z ichiga oladi. Uchinchi texnologiya avvalgilaridan sezilarli darajada farq qiladi. Uran konlarini o'zlashtirish uchun yer ostidan yuvish quduqlarni burg'ulashni o'z ichiga oladi, ular orqali konlarga sulfat kislota quyiladi. Keyinchalik, hosil bo'lgan eritmani er yuzasiga quyish uchun zarur bo'lgan yana bir quduq qaziladi. Keyin u sorbsiya jarayonidan o'tadi, bu esa ushbu metallning tuzlarini maxsus qatronda to'plash imkonini beradi. SPV texnologiyasining oxirgi bosqichi qatronni sulfat kislota bilan tsiklik ishlov berishdir. Ushbu texnologiya tufayli ushbu metallning kontsentratsiyasi maksimal bo'ladi.

Rossiyadagi uran rudasi konlari

Rossiya uran rudalarini qazib olish bo'yicha jahon yetakchilaridan biri hisoblanadi. So'nggi bir necha o'n yilliklarda Rossiya doimiy ravishda ushbu ko'rsatkich bo'yicha etakchi 7 ta davlat qatoriga kiradi.

Ushbu tabiiy mineral tuzilmalarning eng yirik konlari:

Dunyodagi eng yirik uran konlari - yetakchi davlatlar

Avstraliya uran qazib olish bo'yicha dunyoda yetakchi hisoblanadi. Jahon zahiralarining 30% dan ortig'i ushbu davlatda to'plangan. Avstraliyaning eng yirik konlari Olimpiya toʻgʻoni, Beverli, Reynjer va Honemoondir.

Avstraliyaning asosiy raqobatchisi Qozog'iston bo'lib, u jahon yoqilg'i zahiralarining deyarli 12 foizini o'z ichiga oladi. Kanada va Janubiy Afrikaning har birida jahon uran zahiralarining 11%, Namibiya - 8%, Braziliya - 7% mavjud. Yettilikni Rossiya 5% bilan yakunladi. Liderlar roʻyxatidan Namibiya, Ukraina va Xitoy kabi davlatlar ham bor.

Dunyodagi eng yirik uran konlari:

Rossiyadagi uran rudasining zaxiralari va ishlab chiqarish hajmi

Mamlakatimizda topilgan uran zahiralari 400 ming tonnadan ortiq deb baholanmoqda. Shu bilan birga, bashorat qilingan resurslar 830 ming tonnadan ortiq. 2017 yil holatiga ko'ra, Rossiyada 16 ta uran konlari mavjud. Bundan tashqari, ularning 15 tasi Transbaykaliyada joylashgan. Uran rudasining asosiy koni Streltsovskoe ruda koni hisoblanadi. Ko'pgina mahalliy konlarda ishlab chiqarish mil usuli yordamida amalga oshiriladi.

• Uran 18-asrda topilgan. 1789 yilda nemis olimi Martin Klaprot rudadan metallga o'xshash uran ishlab chiqarishga muvaffaq bo'ldi. Qizig'i shundaki, bu olim titan va sirkoniyning kashfiyotchisi hamdir.
• Uran birikmalari fotografiya sohasida faol qo'llaniladi. Ushbu element ijobiy ranglarni bo'yash va salbiyni yaxshilash uchun ishlatiladi.
• Uranning boshqa kimyoviy elementlardan asosiy farqi uning tabiiy radioaktivligidir. Uran atomlari vaqt o'tishi bilan mustaqil ravishda o'zgaradi. Shu bilan birga, ular inson ko'ziga ko'rinmaydigan nurlarni chiqaradilar. Bu nurlar 3 turga bo'linadi - gamma, beta va alfa nurlanish (qarang).