Makala inaeleza kuhusu wakati kipengele cha kemikali kama urani kiligunduliwa, na katika sekta gani dutu hii inatumika katika wakati wetu.
Uranium ni kipengele cha kemikali katika tasnia ya nishati na kijeshi
Wakati wote, watu wamejaribu kutafuta vyanzo bora vya nishati, na kwa hakika - kuunda kinachojulikana kama mashine ya mwendo ya kudumu. Kwa bahati mbaya, kutowezekana kwa uwepo wake kulithibitishwa kinadharia na kuthibitishwa nyuma katika karne ya 19, lakini wanasayansi bado hawakupoteza tumaini la kutimiza ndoto ya aina fulani ya kifaa ambacho kitakuwa na uwezo wa kutoa kiasi kikubwa cha nishati "safi" kwa muda mrefu sana. muda mrefu.
Kwa kiasi fulani hili lilipatikana kwa ugunduzi wa dutu kama vile urani. Kipengele cha kemikali kilicho na jina hili kiliunda msingi wa maendeleo ya mitambo ya nyuklia, ambayo kwa wakati wetu hutoa nishati kwa miji yote, manowari, meli za polar, na kadhalika. Ni kweli, nishati yao haiwezi kuitwa "safi", lakini katika miaka ya hivi karibuni makampuni mengi yamekuwa yakitengeneza "betri za atomiki" zenye msingi wa tritium kwa ajili ya kuuza kwa upana - hazina sehemu zinazosonga na ni salama kwa afya.
Hata hivyo, katika makala haya tutachambua kwa kina historia ya ugunduzi wa kipengele cha kemikali.inayoitwa urani na mmenyuko wa mpasuko wa viini vyake.
Ufafanuzi
Uranium ni kipengele cha kemikali ambacho kina nambari ya atomiki 92 katika jedwali la upimaji la Mendeleev. Uzito wake wa atomiki ni 238.029. Imeteuliwa na ishara U. Chini ya hali ya kawaida, ni mnene, metali nzito ya silvery. Ikiwa tunazungumzia juu ya mionzi yake, basi urani yenyewe ni kipengele kilicho na mionzi dhaifu. Pia haina isotopu imara kabisa. Na isotopu thabiti zaidi kati ya zilizopo ni uranium-338.
Tuligundua kipengele hiki ni nini, na sasa tuangalie historia ya ugunduzi wake.
Historia
Kitu kama vile oksidi ya asili ya urani imekuwa ikijulikana kwa watu tangu nyakati za zamani, na mafundi wa zamani waliitumia kutengeneza glaze, ambayo ilitumika kufunika kauri mbalimbali za kustahimili maji ya vyombo na bidhaa zingine, na vile vile vyake. mapambo.
Mwaka wa 1789 ulikuwa tarehe muhimu katika historia ya ugunduzi wa kipengele hiki cha kemikali. Wakati huo ndipo mwanakemia na mzaliwa wa Ujerumani Martin Klaproth aliweza kupata uranium ya kwanza ya metali. Na kipengele kipya kilipata jina lake kwa heshima ya sayari iliyogunduliwa miaka minane mapema.
Kwa karibu miaka 50, uranium iliyopatikana wakati huo ilizingatiwa kuwa chuma safi, hata hivyo, mnamo 1840, duka la dawa kutoka Ufaransa, Eugene-Melchior Peligot, aliweza kudhibitisha kuwa nyenzo zilizopatikana na Klaproth, licha ya ishara zinazofaa za nje., haikuwa chuma hata kidogo, lakini oksidi ya urani. Baadaye kidogo, Peligo huyo huyo alipokeauranium halisi ni metali nzito ya kijivu. Hapo ndipo uzito wa atomiki wa kitu kama urani ulipobainishwa kwanza. Kipengele cha kemikali mnamo 1874 kiliwekwa na Dmitri Mendeleev katika jedwali lake maarufu la vitu vya upimaji, na Mendeleev aliongeza uzito wa atomiki wa dutu hii mara mbili. Na miaka 12 tu baadaye, ilithibitishwa kimajaribio kwamba mwanakemia mkuu hakukosea katika hesabu zake.
Mionzi
Lakini shauku iliyoenea sana katika kipengele hiki katika jumuiya ya wanasayansi ilianza mwaka wa 1896, wakati Becquerel aligundua ukweli kwamba uranium hutoa miale ambayo ilipewa jina la mtafiti - miale ya Becquerel. Baadaye, mmoja wa wanasayansi mashuhuri katika uwanja huu, Marie Curie, aliita jambo hili kuwa mionzi.
Tarehe iliyofuata muhimu katika utafiti wa urani inachukuliwa kuwa 1899: ndipo Rutherford alipogundua kwamba mionzi ya uranium haina usawa na imegawanywa katika aina mbili - miale ya alpha na beta. Na mwaka mmoja baadaye, Paul Villar (Villard) aligundua ya tatu, aina ya mwisho ya miale ya mionzi inayojulikana kwetu leo - ile inayoitwa miale ya gamma.
Miaka saba baadaye, mnamo 1906, Rutherford, kwa msingi wa nadharia yake ya mionzi, alifanya majaribio ya kwanza, ambayo madhumuni yake yalikuwa kubainisha umri wa madini mbalimbali. Tafiti hizi ziliweka msingi, miongoni mwa mambo mengine, wa kuunda nadharia na mazoezi ya uchanganuzi wa radiocarbon.
Mpasuko wa viini vya urani
Lakini, pengine, uvumbuzi muhimu zaidi, shukrani ambaouchimbaji madini na urutubishaji mkubwa wa urani kwa madhumuni ya amani na kijeshi ni mchakato wa mgawanyiko wa viini vya uranium. Ilifanyika mwaka wa 1938, ugunduzi huo ulifanywa na wanafizikia wa Ujerumani Otto Hahn na Fritz Strassmann. Baadaye, nadharia hii ilipata uthibitisho wa kisayansi katika kazi za wanafizikia kadhaa wa Kijerumani.
Kiini cha utaratibu waliogundua kilikuwa kama ifuatavyo: ikiwa unawasha kiini cha isotopu ya uranium-235 na neutroni, basi, kukamata nyutroni ya bure, huanza kugawanyika. Na, kama sisi sote tunajua, mchakato huu unaambatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati. Hii hutokea hasa kutokana na nishati ya kinetic ya mionzi yenyewe na vipande vya kiini. Kwa hivyo sasa tunajua jinsi mpasuko wa uranium hutokea.
Kugunduliwa kwa utaratibu huu na matokeo yake ndio mahali pa kuanzia kwa matumizi ya urani kwa madhumuni ya amani na kijeshi.
Ikiwa tunazungumza juu ya matumizi yake kwa madhumuni ya kijeshi, basi kwa mara ya kwanza nadharia kwamba inawezekana kuunda hali kwa mchakato kama mmenyuko unaoendelea wa mgawanyiko wa kiini cha urani (kwani nishati kubwa inahitajika ili kulipuka. bomu la nyuklia) ilithibitishwa na wanafizikia wa Soviet Zeldovich na Khariton. Lakini ili kuunda mmenyuko kama huo, urani lazima iingizwe, kwani katika hali yake ya kawaida haina mali muhimu.
Tulifahamu historia ya kipengele hiki, sasa tutajua kinatumika wapi.
Matumizi na aina za isotopu ya Uranium
Baada ya ugunduzi wa mchakato kama vile mmenyuko wa mgawanyiko wa mnyororo wa uranium, wanafizikia walikabiliwa na swali la wapi pa kuutumia?
Kwa sasa, kuna maeneo mawili makuu ambapo isotopu za uranium hutumiwa. Hii ni sekta ya amani (au nishati) na kijeshi. Ya kwanza na ya pili hutumia mmenyuko wa fission ya nyuklia ya isotopu ya uranium-235, nguvu ya pato pekee hutofautiana. Kwa ufupi, katika kinu cha nyuklia, hakuna haja ya kuunda na kudumisha mchakato huu kwa nguvu sawa ambayo ni muhimu kutekeleza mlipuko wa bomu la nyuklia.
Kwa hivyo, sekta kuu ambamo mmenyuko wa mpasuko wa uranium hutumiwa ziliorodheshwa.
Lakini kupata isotopu ya uranium-235 ni kazi ngumu sana na ya gharama kubwa ya kiteknolojia, na si kila jimbo linaweza kumudu kujenga mimea ya urutubishaji. Kwa mfano, ili kupata tani ishirini za mafuta ya uranium, ambayo maudhui ya isotopu ya uranium 235 itakuwa kutoka 3-5%, itakuwa muhimu kuimarisha zaidi ya tani 153 za uranium ya asili, "mbichi".
Isotopu ya uranium-238 hutumiwa zaidi katika uundaji wa silaha za nyuklia ili kuongeza nguvu zao. Pia, inapokamata nutroni, ikifuatiwa na mchakato wa kuoza kwa beta, isotopu hii hatimaye inaweza kugeuka kuwa plutonium-239 - mafuta ya kawaida kwa vinu vya kisasa vya nyuklia.
Licha ya mapungufu yote ya vinu vya aina hiyo (gharama ya juu, ugumu wa matengenezo, hatari ya ajali), uendeshaji wao hulipa haraka sana, na hutoa nishati nyingi zaidi kuliko mitambo ya zamani ya mafuta au umeme wa maji.
Pia, athari ya mpasuko wa kiini cha urani iliwezesha kuunda silaha za nyuklia za maangamizi makubwa. Inatofautishwa na nguvu zake kubwa, jamaamshikamano na ukweli kwamba ina uwezo wa kufanya maeneo makubwa ya ardhi kutofaa kwa makazi ya binadamu. Kweli, silaha za kisasa za atomiki hutumia plutonium, si urani.
Uranium iliyoisha
Pia kuna aina mbalimbali za uranium ambayo imeisha. Ina kiwango cha chini sana cha radioactivity, ambayo ina maana si hatari kwa wanadamu. Inatumika tena katika nyanja ya kijeshi, kwa mfano, imeongezwa kwa silaha ya tank ya Abrams ya Marekani ili kuipa nguvu zaidi. Kwa kuongeza, katika karibu majeshi yote ya juu-tech unaweza kupata shells mbalimbali na uranium iliyopungua. Mbali na wingi wao wa juu, wana mali nyingine ya kuvutia sana - baada ya uharibifu wa projectile, vipande vyake na vumbi vya chuma huwaka kwa hiari. Na kwa njia, kwa mara ya kwanza projectile kama hiyo ilitumiwa wakati wa Vita vya Kidunia vya pili. Kama tunavyoona, urani ni kipengele ambacho kimetumika katika nyanja mbalimbali za shughuli za binadamu.
Hitimisho
Kulingana na utabiri wa wanasayansi, karibu 2030, amana zote kubwa za urani zitaisha kabisa, na baada ya hapo uundaji wa tabaka zake ambazo ni ngumu kufikiwa utaanza na bei itapanda. Kwa njia, ore ya urani yenyewe haina madhara kabisa kwa watu - wachimbaji wengine wamekuwa wakifanya kazi ya uchimbaji wake kwa vizazi. Sasa tumegundua historia ya ugunduzi wa kipengele hiki cha kemikali na jinsi mmenyuko wa mtengano wa viini vyake unavyotumika.
Kwa njia, ukweli wa kuvutia unajulikana - misombo ya uranium imetumika kwa muda mrefu kama rangi za porcelaini nakioo (kinachojulikana kama glasi ya urani) hadi miaka ya 1950.
