ما لا تعرفه عن اليورانيوم

بواسطة أميرة إسماعيل
12/12/2016

ما لا تعرفه عن اليورانيوم

اليورانيوم من أهم العناصر الكيميائية التي تساهم بشكل كبير جدًا في صناعاتنا الحديثة. بالطبع جميعنا سبق له التعرف على هذا العنصر خلال دراسته، ولكن سنرى اليوم بعض المعلومات والحقائق التي لا يعرفها أغلبنا عن اليورانيوم.
سنبدأ بالتعرف على هذا العنصر من خلال بياناته الأوَّليَّة وخصائصه الكيميائية والفيزيائية، ومن ثمَّ ننتقل إلى أهم الحقائق عنه.

أولًا: الخصائص الكيميائية والفيزيائية:

– اليورانيوم عنصر كيميائي يُرمز له بالرمز «U»، وعدده الذري (92).
– هو معدن أبيض فضي، ويوجد في سلسلة الأكتيندات في الجدول الدوري.
– ذرة اليورانيوم لديها (92) بروتون و(92) إلكترون، منهم ست إلكترونات في مستوى طاقتها الأخير.
– اليورانيوم عنصر ضعيف الإشعاع، لأنَّ كل نظائره غير مستقرة.
– أكثر نظائر اليورانيوم انتشارًا في الطبيعة هو اليورانيوم (238)، الذي يحتوي على (146) نيوترون، واليورانيوم (235)، الذي يحتوي على (143) نيوترون.
– كثافته (18.95) جرام/المتر المكعب، أعلى (70%) من كثافة الرصاص، وأقل بدرجة طفيفة من الذهب أو التانجستين.
– يوجد في الحالة الصلبة في درجة حرارة الغرفة.
– درجة انصهاره (2075) درجة فهرنهايت.
– درجة غليانه (7468) درجة فهرنهايت.

ثانيًا: اكتشافه وبعض الحقائق عنه:

– تمَّ اكتشاف اليورانيوم في عام 1789م، بواسطة الكيميائي الألماني مارتن كلابروث (Martin Heinrich Klaproth)، الذي عزل أكسيد اليورانيوم أثناء تحليله لعينات البيتشيلند (معدن أسود اللون) من مناجم الفضة في المملكة السابقة بوهيميا التي تقع حاليًا في جمهورية التشيك.

– طن واحد من اليورانيوم الطبيعي يمكنه إنتاج أكثر من (40) مليون كيلو واط في الساعة من الكهرباء، وهذا يعادل حرق (16000) طن من الفحم، أو (80000) برميل من الزيت.

– كان سعر اليورانيوم حوالي (10.75$) للرطل الواحد في أوائل عام 2003م، وبحلول منتصف عام 2006م، كان الثمن قد ارتفع إلى ما يقرب من (45.00$) للرطل الواحد، في أوائل عام 2007م اقترب سعره من (100$) للرطل الواحد.

– اليورانيوم متواجد في الطبيعة بدرجة أعلى من الفضة (40) مرة.

– تَشكَّل اليورانيوم الكوني منذ (6.6) مليار سنة في السوبرنوفا (الانفجار الكوني العظيم)، وفقًا للرابطة النووية العالمية. وتشكل حوالي اثنان إلى أربعة أجزاء في المليون من معظم الصخور. وهو من ال(48) عنصر المصنفون من أكثر العناصر وفرة في صخور القشرة الأرضية.

– على الرغم من أنَّ اليورانيوم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالنشاط الإشعاعي؛ فمعدل اضمحلاله منخفض جدًا لأنَّ هذا العنصر في الواقع ليس من أكثر العناصر المشعة. اليورانيوم (238) لديه عمر نصف يُقَدَّر بـ (4.5) بليون سنة، واليورانيوم (235) لديه عمر نصف أكثر من (700) مليون سنة، واليورانيوم (234) لديه أقل عمر نصف فيهم وهو (245500) سنة، لكنَّه لا يحدث إلَّا بشكلٍ غير مباشر من اضمحلال اليورانيوم (238).

– في المقابل، العنصر الأكثر إشعاعًا هو البولونيوم، حيث لديه عمر نصف (138) يومًا فقط.

– ومع ذلك، اليورانيوم لديه إمكانية متفجرة؛ وذلك لقدرته على الحفاظ على تفاعل نووي متسلسل. اليورانيوم (235) هو النظير الانشطاري، مما يعني أنَّ نواته يمكن أن تنقسم بواسطة النيوترونات الحرارية، وهي النيوترونات التي لها نفس طاقة البيئة المحيطة؛ وإليك كيفية حدوث هذا: وفقًا للرابطة النووية العالمية، نواة ذرة اليورانيوم (235) تحتوي على (143) نيوترون، عندما يُضَخ إلى الذرة نيوترون حر، فإنَّه يقسم النواة دافعًا للخارج خلايا عصبية إضافية والتي يمكنها بعد ذلك أن تدخل في النوى القريبة لذرات اليورانيوم (235) وخلق سلسلة الاكتفاء الذاتي من الانشطار النووي.

– كل أحداث الانشطار تولد حرارة؛ في المفاعل النووي تستخدم هذه الحرارة لغلي الماء، ومن ثمَّ خلق البخار الذي ينتقل بدوره لجعل التوربينات تولد الطاقة، ويتم التحكم في التفاعل عن طريق مواد مثل الكادميوم أو البورون، التي يمكنها امتصاص النيوترونات الإضافية لتخرجها من سلسلة التفاعل.

– في القنبلة الذرية كالتي دمرت هيروشيما، التفاعل يذهب في منطقة فوق الحرجة؛ مما يعني أنَّ هذا الانشطار يحدث بمعدل متزايد عن أي وقت مضى. هذه التفاعلات فوق الحرجة تطلق كميات هائلة من الطاقة؛ الانفجار الذي دمر هيروشيما كان له قدرة تقدر بـ(15) كيلوطن من مادة تي ان تي(TNT)، وكل هذا حدث بأقل من كيلوجرام (2.2 رطل) من اليورانيوم الذي خضع للانشطار.

إعداد وتصميم: Amira Esmail
مراجعة علمية: Esraa Adel
تدقيق لُغوي: Omnea Abd El-Aleem