אורניום הוא יסוד כימי: ההיסטוריה של גילוי ביקוע גרעיני תגובה

המאמר מספר על כאשר יסוד כימי זה התגלה בתור אורניום, ובאיזה תעשיות בימינו משמשים חומר זה.

אורניום - יסוד כימי בתעשיית האנרגיה וצבאית

בכל עת אנשים ניסו למצוא אנרגיה גבוהה, ובאופן אידיאלי - כדי ליצור מה שנקרא מכונת תנועה מתמדת. למרבה הצער, חוסר היכולת של קיומה הוכח באופן תיאורטי ומנומקת של XIX המאה, אך המדענים עדיין לא איבד תקווה להגשים את החלום של איזשהו מכשיר יוכל להנפיק מספר רב של אנרגיה "נקייה" במשך זמן רב מאוד.

זו מנוהלת באופן חלקי לממש עם גילוי חומר כגון אורניום. יסוד כימי עם השם שניתן היה הבסיס לפיתוח כורים גרעיניים, אשר כיום לספק אנרגיה עבור העיר כולה, צוללות, ספינות קוטב וכן הלאה. נכון, אנרגיה "נקייה" שלהם לא יכול להיות שם, אבל בשנים האחרונות, חברות רבות בפיתוח למכירת כללי קומפקטי "סוללות גרעיניות" על בסיס של טריטיום - אין להם חלקים נעים, והם בטוחים לבריאות.

עם זאת, במאמר זה אנו מנתחים בפירוט את ההיסטוריה של גילוי תגובת ביקוע אורניום כימי אלמנט שנקרא הגרעינים שלה.

הגדרה

אורניום - יסוד כימי שיש לו מספר אטומי 92 בטבלה המחזורית. אנרגיה גרעינית היא המשקל שלה הוא 238.029. זה מציין את הסמל U. בנסיבות רגילות, הוא כסף מתכת צפוף וכבד. אם אנחנו מדברים על הרדיואקטיביות שלה, האורניום עוצמה - האלמנט עם רדיואקטיביות חלשה. כמו כן, אין לו בהרכבו לחלוטין איזוטופים יציבים. ביותר והיציב ביותר של אורניום-338 איזוטופ הקיים נחשב.

על מנת של מה מהווה אלמנט, הבנו, ועכשיו מסתכלים על ההיסטוריה של גילויו.

סיפור

כזה חומר, כגון תחמוצת אורניום טבעית, ידועה לאנשים מאז ימי קדם, ומשתמש המאסטרים העתיקים שלה לייצור גלזורות, אשר מכסה כלי חרס שונים לניסוי עמידות במים ומוצרים אחרים, וכן העיטור שלהם.

תאריך חשוב בהיסטוריה של גילוי יסוד כימי זה הפך 1789. זה היה אז כימאים לבין מרטין Klaproth ילידת גרמניה הצליחו לקבל את אורניום metalloobrazny הראשון. ושמה אלמנט חדש לכבוד הפתיחה לפני שמונה שנים את כוכב לכת.

כמעט 50 שנים שהושגו תוך אורניום נחשב מתכת טהורה, לעומת זאת, בשנת 1840 הכימאי הצרפתי אז'ן-Peligot Melkor הצליח להוכיח כי החומר שהגיע לידי Klaproth, למרות סימנים חיצוניים מתאימים, לא מתכת, ו תחמוצת אורניום. מעט מאוחר יותר, בכל זאת היה אורניום Peligot נכון - אפורת מתכת כבדה מאוד. זה היה אז בפעם הראשונה את המשקל האטומי של החומר נקבע כמו אורניום. אלמנט כימי הוצב דמיטרי מנדלייב במערכת המחזורית המפורסמת שלו אלמנטים ב 1874, עם מנדלייב הכפיל את המשקל האטומי של החומר פעמים. זה היה רק אחרי 12 שנים הוכח אמפירית כי הכימאי גדול שלא טעה בחישובים שלהם.

רדיואקטיביות

אבל העניין הממשי חלק רחב זה של הקהילה המדעית החל בשנת 1896, כאשר בקרל גילה כי אורניום הפולט קרני, אשר נקראו על שם החוקר - קרני בקרל. מאוחר יותר, אחד המדענים המפורסמים ביותר בתחום זה - מריה Kyuri, שנקרא התופעה של רדיואקטיביות.

התאריך החשוב הבא בחקר האורניום נחשב ב 1899: זה היה רגע שבו Rutherford גילה כי קרינת אורניום אינה אחידה והוא מחולק לשני סוגים - אלפא וקרני בטא. שנה לאחר מכן, Pol וילאר (Viyyar) נפתחה השלישי, האחרון שאנחנו יודעים עד תאריך סוג קרינה - קרני גאמא שנקרא.

שבע שנים מאוחר יותר, בשנת 1906, רתרפורד מבוסס התיאוריה של רדיואקטיביות שלו ניהל את הניסויים הראשונים, שמטרתו הייתה לקבוע גיל ומינרלים שונים. מחקרים אלה הניחו את היסודות, כולל היווצרות של התיאוריה והפרקטיקה של ניתוח פחמן רדיואקטיבי.

ביקוע אורניום

אבל אולי הפתיחה העיקרית, שדרכו כבר בהרחבה אורניום כרייה טחינה הן למטרות אזרחיות וצבאיות - הוא תהליך של ביקוע גרעיני של אורניום. זה קרה ב 1938, על גילוי בוצע כוחות של פיזיקאים גרמנים אוטו גאנה ואת פריץ שטרסמן. בהמשך לתיאוריה זו אושרה עבודות מדעיות של פיזיקאים גרמנים אחדים.

המנגנון שהתגלה על ידם היה כדלקמן: אם הקרנל מוקרן נויטרונים איזוטופ אורניום 235, אחר כך אוחז נויטרונים חופשיים, זה מתחיל לחלק. וגם, כפי שכולנו יודעים כעת, תהליך זה מלווה כמות אנרגיה עצומה. זו מתרחשת בעיקר בשל האנרגיה הקינטית של שברי קרינה, גרעין. אז עכשיו אנחנו יודעים איך ביקוע אורניום.

הגילוי של מנגנון זה ותוצאותיו, וכן היא נקודת ההתחלה עבור השימוש אורניום למטרות אזרחיות וצבאיות.

אם אנחנו מדברים על השימוש בו למטרות צבאיות, בפעם הראשונה תאוריה שיכולה ליצור את התנאים לתהליך כזה, כתגובה רציפה של ביקוע אורניום (כמו לקעקע את הפצצה הגרעינית דורש אנרגיה עצומה), הוכיחה ידי פיזיקאי מועצות זלדוביץ Khariton. אבל כדי ליצור כלל לתגובה כזאת, אורניום מועשר חייב להיות, כפי הנהוג במדינתו הרגיל של התכונות הרצויות זה לא מחזיק.

עם היסטוריה של אלמנט זה שקראנו, אנחנו פורקים עכשיו, שם הוא מיושם.

השימוש וסוג איזוטופים של אורניום

לאחר גילוי תהליך כזה, כתגובה של שרשרת ביקוע אורניום, פיזיקאים החלו לפקפק בהם כדי להשתמש בו?

נכון לעכשיו, ישנם שני תחומים עיקריים שבהם השימוש איזוטופים של אורניום. זהו שליו (או אנרגיה) התעשייה הצבאית. שניהם הראשון והשני משתמשת התגובה של ביקוע גרעיני של איזוטופ אורניום 235, שונה רק כוח פלט. במילים פשוטות, בכור גרעיני אינו הכרחי כדי ליצור ולתמוך בתהליך הזה עם אותה קיבולת ככל שיהיה דרוש לביצוע פיצוץ של פצצה גרעינית.

אז, היו הם הענפים העיקריים המשתמשים תגובת ביקוע אורניום.

אבל מקבלים את האורניום-235 איזוטופ - הוא מאוד קשה בעיה טכנולוגית ויקר, ולא בכל מדינה יכולה להרשות לעצמו לבנות מפעלים לעיבוד. לדוגמא, עבור עשרים טונות של דלק אורניום, שבה התוכן של האיזוטופ אורניום 235 יהיה בין 3-5%, זה דורש יותר 153 טונות של, טבעי מועשר "גלם" אורניום.

האיזוטופ אורניום 238 משמש בעיקר תכניות הבנייה של נשק גרעיני כדי להגדיל את הקיבולת שלה. כמו כן, כאשר הוא לוכד ניטרון ואחריו התהליך של התפרקות בטא של איזוטופ זה עלול בסופו של דבר יומר פלוטוניום-239 - דלק נפוץ ביותר של הכורים הגרעיניים של היום.

למרות כל החסרונות של כורים כאלה (עלות גבוהה, המורכבות של הטיפול, את הסיכון של תאונה), המבצע שלהם משלם עבור עצמו מהר מאוד, ואת האנרגיה שהם מייצרים היא לאין ערוך יותר מאשר כוח קלאסית תרמית או הידרואלקטרית.

כמו כן, תגובת ביקוע האורניום מותרת לפתח נשק גרעיני להשמדה המונית. הוא מאופיין על ידי כוח גדול יחסית קומפקטי כי הוא מסוגל לעשות יותר קרקעות מתאימות למגורי אדם. עם זאת, ב נשק גרעיני המודרנית משמשים פלוטוניום ולא אורניום.

אורניום מדולל

יש גם כאלה סוג של אורניום מתרוקן. הוא מאופיין על ידי רמות נמוכות מאוד של קרינה רדיואקטיבית ולכן לא מסוכנות לבני אדם. הוא מיושם שוב בתחום הצבאי, למשל, הוא הוסיף בשריון "אברמס" טנק אמריקאי כדי לתת לו יותר המבצר. בנוסף, כמעט כל צבאות ההייטק יכולים לענות על מגוון של טילים עם אורניום מדולל. בנוסף משקל גבוה, יש להם עוד תכונה מעניינת מאוד - אחרי ההרס של רסיסים מהקונכייה שלו אבקות מתכת להצית ספונטני. ודרך אגב, זו הפעם הראשונה כגון טיל שימש במלחמת העולם השנייה. כפי שאנו רואים, אורניום - האלמנטים שנוצלו בתחומים שונים של פעילות אנושית.

מסקנה

מדענים מעריכים כי סביב 2030 לגמרי מותש כל מצבורי אורניום הגדולים, ולאחר מכן להתחיל את הפיתוח של קשה-שכבות שלה, והמחיר יעלה. אגב, עפרות האורניום אינה מזיקות לחלוטין לבני אדם - כמה כורים לעבוד הייצור שלה במשך דורות. עכשיו הבנו את ההיסטוריה של גילוי היסודות הכימיים, וכיצד להשתמש תגובת הביקוע הגרעינית שלה.

אגב, עובדה מעניינת ידועה - תרכובות אורניום ארוך שמשו צבעים עבור פורצלן וזכוכית (מה שנקרא זכוכית אורניום) עד 1950.