بحث در باره اورانيم -لطفا شركت كنيد

[حسن2568]

سلام به همگي
دوستان بنده زير ديپلم هستم و توان علمي كافي براي يك بحث فني ندارم اما از علاقه مندان واستادان بزرگوار خواهش ميكنم در اين تاپيك اطلاعات و نظر خودشان را در باره موضوع مورد بحث در ميان گذارند تا شايد اين سوالات هميشگي من در باره بحث غني سازي اورانيم به جواب برسد. در باره غني سازي اورانيم سوالي دارم كه
آيا ميتوان با استفاده از روشهاي مغناطيسي يا شيميائي اورانيم 238 را به 235 تبديل كرد؟
حالا اين حقير ايده اي به صورت خام در ذهن دارم .كه اگر عملي باشد و مورد تحقيق قرار بگيرد شايد راهكار مناسب براي حل اين معما بدست آيد.
و اما بعد
در اين تئوري ابتدا بايد تمام عناصر طبيعي از فلزات و غيره را در يك ليست قرار دهيم ومشخصات هريك (با احتساب ايزوتوپ هاي مختلف طبيعي و مصنوعي)از قبيل تعداد الكترونها -نوترونها و پروتونها را مشخص كنيم .اگر به اين ليست دسترسي داريد دريغ نفرمائيد.
حالا به اصل موضوع ميرسيم و آن هم اينكه بايد تعداد سه قطعه از ذرات هسته اي اورانيم 238 در يك فرايند مغناطيسي و يا شيميائي جدا شده و به عنصر ديگري جذب شود به طوري كه باقيمانده اورانيم 235 باشد. اين وسط عنصر دوم هم كه ذرات اضافي را دريافت كرده قطعا تغيير ماهيت داده و به عنصر جديدي تبديل و يا شكسته شده و دو يا چند عنصر جديد را تشكيل ميدهد . پس يك پرسش ديگر هم ايجاد ميشود .
كدام عنصر از نظر علم فيزيك قادر به جذب ذرات اضافي ميباشد؟
توجه كنيد كه در صورت عملي بودن اين تئوري ساده و ابتدائي كه ميدونم خيليها از كنارش رد ميشوند و بي توجه...ميتوان بحث جديدي در زمينه تامين سوخت هسته اي باز كرد
منتظر پاسخ و نظر دوستان هستم

[shadow.of.death]

ببخشید جواب شما رو صریح میدم.... خیر!!

اعمال شیمیایی تنها در مورد باز مانده سوخت هسته ای یا به اصطلاح بازفراوری کاربرد داره!
واما در مورد دومین قسمت.... هستند مواد رادیواکتیو با این خاصیت که گفتید مثلاً که یک فلز که منبع اصلیشم هنده!(ببخشید اسمشو دقیقاً یادم نیست!)
برای همینم هند داره روی این فلز رادیواکتیو کار میکنه!
در مورد جدا شدن یا پیوستن چون از خواص بنیادی ذرات هست ، صبحت کردن دربارش خیلی راحت نیست.

[حسن2568]

جناب  .of. ,
اينكه روش شيميائي تنها در بازيافت سوخت مصرف شده كاربرد دارد چندان صحيح نيست چرا كه فرايند تبديل اورانيم خام به گازهاي uf2-uf4-uf6 هم كه در دماي 64درجه انجام ميشود جزءفرايندهاي شيميائي محسوب ميشود به علاوه يكي از روشهاي غني سازي هم روش شيميائي و روش ديگر مغناطيسي ميباشد (عراق از روش مغناطيسي استفاده ميكرد كه نسبت به روشهاي ديگر ساده تر بوده اما هزينه زيادي دارد و ضمنا انرژي برق زيادي مصرف ميشود.
و اما مورد دوم كه فرموديد اصولا انرژي هسته اي تنها به راديو اكتيو محدود نميشود بلكه بسياري از مواد طبيعي در صورت شكسته شدن اتمها از خود انرژي آزاد ميكنند مانند كربن اما مقدار انرژي آزاد شده به اندازه اي نيست كه به آن توجه شود .تنها اورانيم - پلوتونيم - هيدروژن- راديم- باريم مقدار انرژي آزاد شده شان قابل توجه است و از همه بيشتر اورانيم
بسياري از عناصر با جذب ذرات ديگر تغيير ماهيت ميدهند و بربه ايزوتوپ جديد يا ماده جديد تبديل ميشوند برخي هم تنها مدت كوتاهي پايدار ميمانند وسپس شكسته شده و عناصر جديد و سبكتري تشكيل ميدهند.
گرافيت كه يك ذغال سنگ نرم است ميتواند نوترون اضافي را جذب كند و درون خود نگه دارد براي همين در قلب رآكتور اتمي از آن براي كنترل رآكتور استفاده ميشود.
اون فلزي هم كه اشاره كرديد راديم يا باريم نيست؟

[JavadRadical]

سلام به همگي
دوستان بنده زير ديپلم هستم و توان علمي كافي براي يك بحث فني ندارم اما از علاقه مندان واستادان بزرگوار خواهش ميكنم در اين تاپيك اطلاعات و نظر خودشان را در باره موضوع مورد بحث در ميان گذارند تا شايد اين سوالات هميشگي من در باره بحث غني سازي اورانيم به جواب برسد. در باره غني سازي اورانيم سوالي دارم كه
آيا ميتوان با استفاده از روشهاي مغناطيسي يا شيميائي اورانيم 238 را به 235 تبديل كرد؟
حالا اين حقير ايده اي به صورت خام در ذهن دارم .كه اگر عملي باشد و مورد تحقيق قرار بگيرد شايد راهكار مناسب براي حل اين معما بدست آيد.
و اما بعد
در اين تئوري ابتدا بايد تمام عناصر طبيعي از فلزات و غيره را در يك ليست قرار دهيم ومشخصات هريك (با احتساب ايزوتوپ هاي مختلف طبيعي و مصنوعي)از قبيل تعداد الكترونها -نوترونها و پروتونها را مشخص كنيم .اگر به اين ليست دسترسي داريد دريغ نفرمائيد.
حالا به اصل موضوع ميرسيم و آن هم اينكه بايد تعداد سه قطعه از ذرات هسته اي اورانيم 238 در يك فرايند مغناطيسي و يا شيميائي جدا شده و به عنصر ديگري جذب شود به طوري كه باقيمانده اورانيم 235 باشد. اين وسط عنصر دوم هم كه ذرات اضافي را دريافت كرده قطعا تغيير ماهيت داده و به عنصر جديدي تبديل و يا شكسته شده و دو يا چند عنصر جديد را تشكيل ميدهد . پس يك پرسش ديگر هم ايجاد ميشود .
كدام عنصر از نظر علم فيزيك قادر به جذب ذرات اضافي ميباشد؟
توجه كنيد كه در صورت عملي بودن اين تئوري ساده و ابتدائي كه ميدونم خيليها از كنارش رد ميشوند و بي توجه...ميتوان بحث جديدي در زمينه تامين سوخت هسته اي باز كرد
منتظر پاسخ و نظر دوستان هستم

سلام دوست عزیز
درپاسخ به سوال اولتون باید بگم : "خیر " . چنین چیزی امکان پذیر نیست . انجام اینکار تنها با استفاده از فرایندهای هسته ای ( شکافت اتم یا بمباران در راکتور امکان پذیره ) عموم روشهای شیمیایی و فیزیکی غیر هسته ای قادر به انجام چنین کاری نیستند .

درمورد موضوعی که شما مطرح کردید یعنی جذب ذرات اضافی یا بهتره که به اون سه ذره مد نظر شما نوترون گفته بشه .
بازهم باید به پاسخ سوال قبلی رجوع کرد . باید گفت هیچ عنصری در طبیعت وجود نداره که با همنشینی درکنار عنصری دیگر به شکلی که مدنظر شما دوست عزیز من هست نوترون رو به خود جذب و ایزوتوپ 238 رو به ایزوتوپ 235 تبدیل کنه

اما در مورد جذب ذرات اضافی :
نمیدونم چطور توضیح بدم چون این مبحث با اونچه که شما تصور میکنید متفاوته ولی در فرایند های هسته ای سه پرتو الفا - بتا و گاما تولید میشه که عناصر : "سرب - مس و خود اورانیوم " جاذب های مطلوبی برای پرتوهای منتشره هستند ولی برای حفاظت پرتووی عموما از فلز سرب استفاده میشه . در مورد نوترون گریزی از هسته و فرایند خودشکافی یا متلاشی شدن خود به خود و طبیعی اتم که منجر به تولید ایزوتوپهای مختلف و پراکنده شدن تعدادی نوترون میشه باید گفت تعدادی از عناصر واسطه داخلی جدول تناوبی جاذب ها ی مطلوبی برای این نوترونهای پراکنده هستند


امیدوارم تونسته باشم پاسخ مناسب و مورد نظر شما رو ارائه کنم .
اگر مایل باشید منابع مناسبی که بتونه پاسخگوی حس کنجکاوی علمی شما باشه رو بهتون معرفی خواهم کرد .
حس شما برای من بسیار قابل ستایش و تقدیره
موفق و سربلند باشید

[حسن2568]

JavadRadical, سلام
نظر لطف شماست
اون منبعي كه فرموديد اگر فارسي هست لطفا معرفي كنيد
از بابت پاسخ شما هم تشكر ميكنم. اما همچنان فكر ميكنم راهي براي اينكار وجود دارد و بايد بيشتر تحقيق شود .من متاسفانه تحصيلاتم پائينه (در حد سيكل)براي همين از توان كافي براي پيگيري و همچنين بيان علمي تر اين ايده ناتوانم.چند سال پيش هم ايده اي داشتن در رابطه با توليد برق با استفاده از مغناطيس(بدون صرف هيچگونه انرژي) اما بعد از مدتي اين ايده به عنوان يك اختراع به نام يك دانش آموز سمناني ثبت شد والبته بعدا متوجه شدم كه اصل اين كار براي به چرخش درآوردن شفت مركزي دستگاه ساتريفيوژ استفاده ميشود. احساس ميكنم اين تئوري ساده و ابتدائي امروز من هم راهكاري دارد اما ...

[JavadRadical]

  , عزیز
متاسفانه من به منابع فارسی دسترسی چندانی ندارم .
فکرکنم از منابعی که به فارسی تو این زمینه در ایران در دسترسه و در حد معمول و قابل درکی هم توضیح داده باشه , بشه از شیمی چارلز مورتیمر (charles mortimer) جلد دوم نام برد که به صورت مختصر توضیحاتی رو داده . کتابهای رشته شیمی هسته ای هم میتونه مفید باشه . از اینترنت هم میشه مطالب خوبی رو پیداکرد .
فرایندی که مدنظر شماست از لحاظ علمی غیر ممکن محسوب میشه .
یک نکته که فراموش کردم بگم روشی که شما درمورد عراق اشاره کردید مربوط به تبدیل ایزوتوپ نیست بلکه مربوط به تغلیظ یا افزایش درصد یک ایزوتوپ به نسبت ایزوتوپهای دیگر هست . البته روشهای زیادی امروزه وجود داره که میشه از اونها به روش غنی سازی لیزری - استفاده از سانتریفیوژ و ......... نام برد .
عنصر هیدروژن طی فرایند همجوشی هسته ای که دقیقا عکس فرایند شکافت هست انرژی ازاد میکنه .
رادیم و باریم هم باوجود سنگینی نسبی هسته های انها عناصر مناسب و در اصطلاح بصرفه ای برای انجام فرایندهای هسته ای نیستند
خوشبختانه امروزه از گرافیت به عنوان کاهنده در نیروگاه های هسته ای استفاده نمیشه . یکی از دلایل فاجعه چرنوبیل استفاده از کاهنده گرافیتی بیان میشه
موفق و سربلند باشید

[JavadRadical]

  , عزیز . فکر کنم مطالب زیر بتونه کمی به شما کمک کنه
تمامی مطالب برگرفته از سایت ویکی پدیا هستند .

ایزوتوپ :
ایزوتوپ‌ها (از یونانی Ισότοπο، =هم‌جا)، اتم‌هایی هستند که عدد اتمی (Z) یکسان و عدد جرمی (A) متفاوتی دارند. عدد اتمی بیانگر تعداد پروتون‌های هسته اتم است. بنابراین ایزوتوپ‌های یک عنصر، تعداد پروتون‌های مساوی دارند. اختلاف در جرم اتمی ایزوتوپ‌ها از اختلاف تعداد نوترون‌های موجود در هسته آنها ناشی می‌شود.

برای نشان دادن ایزوتوپ‌های یک عنصر، ابتدا نام آن عنصر، سپس یک خط فاصله (-) و در آخر جرم اتمی آن ایزوتوپ نوشته می‌شود. مثلاً هیدروژن دارای سه ایزوتوپ هیدروژن-1 (پروتیوم)، هیدروژن-2 (دوتریوم) و هیدروژن-3 (تریتیوم) است که هسته آنها به ترتیب حاوی 0، 1 و 2 نوترون است. یا ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ را به صورت U-235 نمایش می‌دهند. روش دیگر، نوشتن جرم اتمی ایزوتوپ در قسمت بالا و سمت چپ نماد شیمیایی عنصر است مانند 235U که برای نمایش همان ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ است.

از آنجا که ایزوتوپ‌های یک عنصر ساختار الکترونی مشابهی دارند، بنابراین ویژگی‌های شیمیایی آنها نیز یکسان است، اما ویژگی‌های هسته‌ای آنها متفاوت است. اگر نسبت تعداد نوترون‌های موجود در یک ایزوتوپ به پروتون‌های آن خیلی کم یا خیلی زیاد باشد، هسته تمایل به متلاشی شدن پیدا می‌کند.

در فارسی واژه‌های «همجا» و «هم‌مکان» در برابر واژه ایزوتوپ پیشنهاد شده است.

رادیو ایزوتوپ :
رادیو ایزوتوپ را ایزوتوپ‌های ناپایدار گویند. این هسته‌ها می‌توانند به طرق آلفا، بتا، گیراندازی الکترون و... تلاشی انجام داده و به حالتهای پایدارتری از انرژی برسند.

پرتوزا:
در مواد پرتوزا یا رادیو اکتیو فرایند پرتوزایی رخ می‌دهد.

پرتوزایی (رادیواکتیویته) به فرآیندی گفته می‌شود که به وسیله آن هسته‌های ناپایدار اتمی دچار واپاشی هسته‌ای می‌شوند. چنین فرایندی معمولاً یک پرتو یونساز با مقدار بالایی انرژی (کارمایه) پدید می‌آورد.

گاهی این انرژی را می‌توان به صورت نیروی هسته‌ای مهار کرد یا می‌تواند به‌وسیله آلودگی پرتوزایی در زیستبوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود.

هسته‌هایی که ترکیب نوترونها و پروتونهایشان پایدار نیست دست خوش واپاشی می‌شوند. این گونه هسته‌ها به طور ذاتی ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته‌های جدیدی تبدیل می‌شوند. به این فرآیند شکافت هسته‌ای می‌گویند که ضمن تبدیل به هسته یا هسته‌هایی کوچک تر و پایدارتر پرتوهای پرانرژی به اطراف پراکنده می‌شود. چنین هسته‌ای را پرتوزا یا رادیواکتیو می‌گویند. ناپایداری هسته می‌تواند به دلیل فزونی نوترون ها، پروتون ها و یا هر دو باشد.


این بخش از مقاله شکافت هسته‌ای برای ادغام به اینجا منتقل شده است.
[ویرایش] پایداری و ناپایداری ایزوتوپ‌ها

اگر ۱۳ پروتون را با ۱۴ نوترون ترکیب کنیم هسته‌ای خواهیم داشت که اگر ۱۳ الکترون در اطراف آن گردش کنند یک اتم آلومینیوم را میسازند. حال اگر میلیاردها از این اتم‌ها را در کنار هم قرار دهیم فلز آلومینیوم (AL27) را داریم که با آن انواع وسایل نظیر قوطی‌ نوشابه و در و پنجره و غیره... را می‌توان ساخت.
Isotopes and half-life 1.PNG

اگر همین آلومینیوم را در شیشه‌ای قرار دهیم و چند میلیون سال دیگر به سراغ آن بیائیم این آلومینیوم هیچ تغییری نخواهد داشت. یعنی آلومینیوم عنصری پایدار است. تا حدود یک قرن پیش تصور بر این بود که تمام عناصر پایدار هستند.

بسیاری از اتم‌ها در اشکال متفاوتی دیده می‌شوند. برای مثال مس دو شکل پایدار دارد: مس ۶۳ ومس ۶۵. به این دو نوع ایزوتوپ گفته می‌شود. هر دوی آنها ۲۹ پروتون دارند اما چون در جرم اتمی ۲ واحد فرق دارند به سادگی می‌توان فهمید که تعداد نوترون‌های اولی ۳۴ ودیگری ۳۶ است. هر دوی آنها پایدار هستند. در حدود یک قرن پیش دانشمندان متوجه شدند که بعضی عناصر ایزوتوپ‌هایی دارند که رادیواکتیو (پرتوزا) هستند. مثلاً هیدروژن را در نظر بگیرید، در مورد این عنصر سه ایزوتوپ شناخته شده است:

۱ - هیدروژن معمولی (H1) در هسته اتم حود یک پروتون دارد وبدون هیچ نوترونی. البته واضح است چون نیازی نیست تا خاصیت چسبانندگی خود را نشان دهد چرا که پروتون دیگری وجود ندارد.

۲ - هیدروژن دوتریم( D)که یک پروتون ویک نوترون دارد و در طبیعت بسیار نادر است. اگرچه عمل آن بسیار شبیه هیدروژن نوع اول است برای مثال می‌توان از آن آب ساخت اما میزان بالای آن سمی است.

هر دو ایزوتوپ یاد شده پایدار هستند اما ایزوتوپ دیگری از هیدروژن وجود دارد که ناپایدار است!

۳ - ایزوتوپ سوم هیدروژن (تریتیوم )(T)که شامل دو نوترون و یک پروتون است. همان طور که قبلا گفته شد این نوع هیدروژن ناپایدار است. یعنی اگر بازهم ظرفی برداریم واین بار درون آن را با این نوع از هیدروژن پر کنیم و یک میلیون سال دیگر به سراغ آن بیائیم متوجه می‌شویم که دیگر هیدروژنی نداریم و همه آن به هلیم ۳ تبدیل شده است (۲ پروتون و یک نوترون).

می‌توان گفت که هر چه هسته اتم سنگین‌تر شود تعداد ایزوتوپ‌ها بیشتر می‌شود و هر چه تعداد ایزوتوپ‌ها بیشتر شود امکان بوجود آمدن هسته‌های ناپایدار نیز بیشتر خواهد شد و در نتیجه احتمال وجود نوع رادیواکتیو نیز بیشتر می‌شود.

در طبیعت عناصر خاصی را می‌توان یافت که همه ایزوتوپ‌هایشان رادیواکتیو باشند. برای مثال دو عنصر سنگین طبیعت که در بمب‌ها ونیروگاه‌های هسته‌ای از آنها استفاده می‌شود را نام میبریم: اورانیوم و پلوتونیوم.

شکافت هسته ای :
شکافت هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear fission) فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود.

اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچک‌تری دست یافته‌است.در تمام واکنش‌های هسته‌ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می‌شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراوردهٔ این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچک‌تر به اندازهٔ یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می‌یابد و این جرم مطابق رابطهٔ اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده‌است.به خاطر شباهت این پدیدهٔ تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقالهٔ این یافته در یازدهم فوریهٔ ۱۹۳۹ در نشریهٔ نیچر با عنوان «واکنش هسته‌ای نوع جدید» منتشر شد.

در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می‌شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتو‌های رادیو اکتیو از خود صادر می‌کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می‌رسدودر ضمن سه عدد نوترون دیگر آزاد می‌کند که هر یک موجب شکافت یک هستهٔ اورانیوم دیگر می‌شوند واین واکنش زنجیره‌ای مرتب ادامه پیدا می‌کند .

عنصر اورانیوم :
اورانیوم یکی از عنصرهای شمیایی است که عدد اتمی آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبی جزو آکتنیدها قرار می‌گیرد. ایزوتوپ ‎۲۳۵U آن در نیروگاه‌های هسته‌ای به عنوان سوخت و در سلاح‌های هسته‌ای به عنوان ماده منفجره استفاده می‌شود.

اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت، سنگین، نقره‌ای رنگ و پرتوزا. این فلز کمی نرم تر از فولاد بوده و تقریبآ قابل انعطاف است. اورانیوم یکی از چگالترین فلزات پرتوزا است که در طبیعت یافت می‌شود. چگالی آن ۶۵٪ بیشتر از سرب و کمی کمتر از طلا است.

سال‌ها از اورانیوم به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا برای تهیه رنگ‌های اولیه در عکاسی استفاده می‌شد و خاصیت پرتوزایی (رادیواکتیو) آن تا سال ۱۸۶۶ ناشناخته ماند و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.
فهرست مندرجات
[نهفتن]

* ۱ فراوانی
* ۲ تاریخچه
* ۳ ویژگی‌های اورانیوم
* ۴ شکاف هسته‌ای اورانیوم

[ویرایش] فراوانی

این عنصر از نظر فراوانی در میان عناصر طبیعی پوسته زمین در رده ۴۸ قراردارد.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک‌های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می‌شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشان‌ها بوجود می‌آیند و نسبت وجود آنها در زمین برابر دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. اورانیوم طبیعی شامل ‎۹۹/۳٪ از ایزوتوپ ‎۲۳۸U و ‎۰/۷٪ ‎۲۳۵U است.

این فلز در بسیاری از قسمت‌های دنیا در صخره‌ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس‌ها وجود دارد. میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقره یا جیوه بسیار بیشتر است.
ده کشوری که ۹۴٪ از استخراج اورانیوم جهان در آنها انجام می‌گیرد.
[ویرایش] تاریخچه

اورانیوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتین کلاپروت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام پیچبلند (Pitchblende) کشف شد. این نام اشاره به سیاره اورانوس دارد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند.

اورانیوم یکی از اصلی‌ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از ۴۰ سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می‌کند.

دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از ۶/۶ بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه خورشیدی پراکنده شده‌است.
[ویرایش] ویژگی‌های اورانیوم

اورانیوم سنگین‌ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصری است که در طبیعت یافت می‌شود (هیدروژن سبکترین عنصر طبیعت است.)

اورانیوم خالص حدود ‎۱۸/۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد پرتوزا در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می‌شود.

اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد. حدود ‎۹۹/۳ درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می‌شود ایزوتوپ ۲۳۸ (U-۲۳۸) است و حدود ‎۰/۷ درصد ایزوتوپ ۲۳۵ (U-۲۳۵). دیگر ایزوتوپ‌های اورانیم بسیار نادر هستند.

در این میان ایزوتوپ ۲۳۵ برای بدست آوردن انرژی از نوع ۲۳۸ آن بسیار مهم‌تر است چرا که U-۲۳۵ (با فراوانی تنها ‎۰/۷ درصد) آمادگی آن را دارد که در شرایط خاص شکافته شود و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ «اورانیوم شکافتنی» (Fissil Uranium) هم گفته می‌شود و برای شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود.

اورانیوم نیز همانند دیگر مواد پرتوزا دچار تباهی می‌شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می‌کنند.

U-۲۳۸ باسرعت بسیار کمی تباه می‌شود و نیمه عمر آن در حدود ‎۴، ۵۰۰ میلون سال (تقریبآ برابر عمر زمین) است.

این موضوع به این معنی است که با تباه شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی برابر ‎۰/۱ وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می‌شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.
[ویرایش] شکاف هسته‌ای اورانیوم

U-۲۳۵ قابلیت شکاف هسته‌ای دارد. این نوع از اتم اورانیوم دارای ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون است (بنابراین جمعآ ۲۳۵ ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-۲۳۵ نامیده می‌شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.

این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می‌گیرد، در این حالت یک اتم U-۲۳۵ به دو اتم دیگر تقسیم می‌شود و دو، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می‌شود. نوترون‌های آزاد شده خود با اتم‌های دیگر U-۲۳۵ ترکیب می‌شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره‌ای از تقسیم اتم‌های U-۲۳۵ تشکیل می‌شود.

اتم U-۲۳۵ با دریافت یک نوترون به اورانیوم ۲۳۶ تبدیل می‌شود که ثبات و پایداری نداشته و تمایل دارد به دو اتم با ثبات تقسیم شود. انجام عمل تقسیم باعث آزاد شدن انرژی می‌شود بگونه‌ای که جمع انرژی حاصل از تقسیم زنجیره اتمهای U-۲۳۵ بسیار قابل توجه می‌شود.

نمونه‌ای از این واکنش‌ها به اینصورت است:


U-۲۳۵ + n \rightarrow Ba-۱۴۱ + Kr-۹۲ + ۳n + ‎۱۷۰ Million electron Volts‎

U-۲۳۵ + n \rightarrow Te-۱۳۹ + Zr-۹۴ + ۳n + ۱۹۷ Million electron Volts


که در آن: electron Volt = ۱٫۶۰۲ x ۱۰-۱۹ joules

(یک ژول انرژی برابر توان یک وات برای مصرف در یک ثانیه‌است.)

مجموع این عملیات ممکن است در محلی بنام رآکتور هسته‌ای انجام گیرد. رآکتور هسته‌ای می‌تواند از انرژی آزاد شده برای گرم کردن آب استفاده کند تا در نهایت از آن برای راه اندازی توربین‌های بخار و تولید برق استفاده شود.

فرایند غنی سازی اورانیوم :
غنی‌سازی اورانیوم عملی است که به‌واسطهٔ آن در یک تودهٔ اورانیوم طبیعی مقدار ایزوتوپ ۲۳۵U بیشتر شود و مقدار ایزوتوپ ۲۳۸U کم‌تر گردد. غنی‌سازی اورانیوم یکی از مراحل چرخه سوخت هسته‌ای است.

اورانیوم طبیعی (که به‌شکل اکسید اورانیوم است) شامل ٪۳٫۹۹ از ایزوتوپ ۲۳۸U و ‎۰٫۷‎٪ از ‎۲۳۵U است. ایزوتوپ ۲۳۵U اورانیوم قابل شکافت و مناسب برای بمب‌ها و نیروگاه‌های هسته‌ای است.

۲۳۸U باقی‌مانده را اورانیوم ضعیف‌شده می‌نامند و نوعی زباله اتمی است. به‌خاطر سختی زیاد و آتش‌گیری و ویژگی‌های دیگر از آن در ساختن گلوله‌های ضد زره استفاده می‌کنند. اورانیوم ضعیف‌شده نیز هم‌چنان پرتوزا است.
فهرست مندرجات
[نهفتن]

* ۱ انواع اورانیوم
* ۲ گستردگی در جهان
* ۳ غنی سازی اورانیوم
* ۴ روش‌های غنی‌سازی اورانیوم
o ۴.۱ غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ
o ۴.۲ غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
* ۵ منابع

[ویرایش] انواع اورانیوم

«اورانیوم با غنای پایین» که میزان ۲۳۵U آن کم‌تر از ۲۵٪ ولی بیشتر از ‎۰/۷‎٪ است. سوخت بیشتر نیروگاه‌های هسته‌ای بین ۳ تا ۵ درصد ۲۳۵U است.

«اورانیوم با غنای بالا» که ۲۳۵U در آن بیشتر از ۲۵٪ و حتی در مواردی بیش از ۹۸٪ است و مناسب برای کاربردهای نظامی و ساخت بمب‌های هسته‌ای است.
[ویرایش] گستردگی در جهان

براساس گزارش آژانس انرژی اتمی، کشورهای ایالات متحده آمریکا، روسیه، چین، فرانسه، ایتالیا، بلژیک، اسپانیا، آلمان، هلند، انگلستان، ژاپن در غالب شش سازمان قادر به غنی‌سازی اورانیوم در حدّ تجاری هستند. هند و پاکستان با درصد غنی‌سازی پایین‌تر، آرژانتین به‌صورت غیرفعال و هم‌چنین برزیل و ایران قادر به غنی‌سازی اورانیوم هستند.[۱] گمانه زنی‌هایی در مورد توانایی غنی سازی اورانیوم دراسرائیل و کره شمالی نیز وجود دارد.لیبی درسال ۲۰۰۳ پس از یک دهه، غنی سازی را متوقف کرد.[۲]
[ویرایش] غنی سازی اورانیوم

ایزوتوپهای اورانیوم می‌توانند از هم جدا شوند تا تمرکز یک ایزوتوپ بر دیگری را افزایش دهند. این فرایند غنی سازی نام دارد.

اورانیوم به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواکتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است. عنصر اورانیوم در طبیعت دارای ایزوتوپهای مختلف از جمله دو ایزوتوپ مهم و پایدار اورانیوم ۲۳۵ و اورانیوم ۲۳۸ است.

اورانیوم ۲۳۵ مهمترین ماده مورد نیاز راکتورهای هسته‌ای (برای شکافته شدن و تولید انرژی) است اما مشکل کار اینجاست که اورانیوم استخراج شده از معدن ترکیبی از ایزوتوپهای ‪ ۲۳۸و ‪ ۲۳۵بوده که در این میان سهم ایزوتوپ ‪ ۲۳۵بسیار اندک(حدود ‪ ۰٫۷درصد) است و به همین علت باید برای تهیه سوخت راکتورهای هسته‌ای به روشهای مختلف درصد اوانیوم ‪ ۲۳۵را در مقایسه با اورانیوم ‪ ۲۳۸بالا برده و بسته به نوع راکتور هسته‌ای به ۲ تا ۵٪ رساند و به اصطلاح اورانیوم را غنی‌سازی کرد.

فراوری کیک زرد و تولید هگزافلورید اورانیوم و آغاز غنی‌سازی (مرحله تبدیل و غنی‌سازی ) کیک زرد در این مرحله هنوز دارای ناخالصی‌هایی است که توسط روشهای مختلف این ناخالصی‌ها کاسته شده‌است. ‪استخراج اوانیوم از معدن و تهیه کیک زرد(مرحله فراوری سنگ معدن اورانیوم) عنصر اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیبات شیمیایی مختلف از جمله اکسید اورانیوم، سیلیکات اورانیوم و یا فسفات اورانیوم و به صورت مخلوط با ترکیباتی از عناصر دیگر یافت می‌شود.در میان کشورهای مختلف جهان، استرالیا دارای بزرگترین معادن اورانیوم است و کشورهای قزاقستان، کانادا، آفریقای جنوبی، نامیبیا، برزیل و روسیه نیز از معادن بزرگی برخوردارند.

مواد معدنی حاوی اورانیوم با استفاده از روشهای معدن‌کاوی زیرزمینی و یا روزمینی استخراج شده و سپس طی فرایندهای مکانیکی و شیمیایی موسوم به “آسیاب کردن” و “کوبیدن” از دیگر عناصر جدا می‌شوند. اورانیوم پس از استخراج تفکیک، کوبیده، خرد و به شکل پودر درآمده و سپس برای تولید ماده موسوم به “کیک زرد” استفاده قرار می‌گیرد. کیک زرد در واقع محصول فراوری سنگ معدن ارونیوم است و به ترکیباتی از اورانیوم گفته می‌شود که ناخالصی‌های معدنی آن به میزان زیادی گرفته شده و است.

حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شدهٔ به کار رفته در یک بمب هسته‌ای، برابر با چندین میلیون گالن بنزین است.
[ویرایش] روش‌های غنی‌سازی اورانیوم

* روش انتشار (پخش) حرارتی
* روش انتشار (پخش) گازها
* روش الکترومغناطیسی
* روش مرکزگریز گازی
* روش مرکزگریز گازی زیپه
* روش‌های لیزری
* روش شیمیایی
* روش پلاسمایی

[ویرایش] غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ
نوشتار اصلی: مرکزگریز گازی
Gas centrifuge cascade.jpg

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می‌شود. این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش از محور فاصله می‌گیرند. در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است. سانتریفیوژهایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده‌اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می‌شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می‌کردند.

گردش سریع سیلندر ، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می‌کند و طی آن مولکولهای سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ هستند.) از مرکز محور گردش دورتر می‌گردند و با بستی سازهای ساخت قم(فردو)(اورانیوم ۲۳۵ ) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می‌گیرند. در غنی سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و سری کنارهم قرار داده شده‌اند استفاده می‌شود.

سانترفیوز دستگاه استوانه‌ای شکلی است که درست مثل توربین هواپیما پره‌هایی در وسط آن وجود دارد این پره‌ها در هر دقیقه بیش از یک صد هزار گردش دارند در نتیجه این چرخش اورانیوم سنگین روی دیواره آخری سانترفیوژ قرار می‌گیرد و اورانیوم ۲۳۵ در کنار آن می‌نشیند باید هزاران سانترفیوژ در کنار هم قرار بگیرند تا ما بتوانیم اورانیوم را غنی کنیم یعنی با یک یا چند سانترفیوژ نمی‌توان اورانیوم را غنی کرد.
[ویرایش] غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
Electromagnetic separation.svg

یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا تبخیر شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می‌کند ( این نیرو به نیروی کوفتی معروف می‌باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اما هسته‌های سنگین اورانیوم ۲۳۸ نسبت به هسته‌های سبکتر (اورانیوم ۲۳۵) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان اورانیوم ۲۳۵ را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.

به نقل از : [External Link Removed for Guests]

موفق و سربلند باشید