სტატია მოგვითხრობს იმაზე, თუ როდის აღმოაჩინეს ისეთი ქიმიური ელემენტი, როგორიც არის ურანი და რომელ ინდუსტრიებში გამოიყენება ეს ნივთიერება ჩვენს დროში.
ურანი არის ქიმიური ელემენტი ენერგეტიკასა და სამხედრო ინდუსტრიაში
ადამიანები ყოველთვის ცდილობდნენ ეპოვათ ენერგიის მაღალეფექტური წყაროები და იდეალურ შემთხვევაში - შეექმნათ ე.წ. მუდმივი მოძრაობის მანქანა. სამწუხაროდ, მისი არსებობის შეუძლებლობა თეორიულად დადასტურდა და დადასტურდა ჯერ კიდევ მე-19 საუკუნეში, მაგრამ მეცნიერებს ჯერ კიდევ არ დაკარგავდნენ რაიმე სახის მოწყობილობის ოცნების რეალიზაციის იმედს, რომელიც შეძლებდა დიდი რაოდენობით "სუფთა" ენერგიის გამომუშავებას. დიდი ხანია.
ნაწილობრივ ეს განხორციელდა ისეთი ნივთიერების აღმოჩენით, როგორიცაა ურანი. ამ სახელწოდებით ქიმიურმა ელემენტმა საფუძველი ჩაუყარა ბირთვული რეაქტორების განვითარებას, რომლებიც ჩვენს დროში ენერგიას აწვდიან მთელ ქალაქებს, წყალქვეშა ნავებს, პოლარულ გემებს და ა.შ. მართალია, მათ ენერგიას არ შეიძლება ეწოდოს "სუფთა", მაგრამ ბოლო წლებში ბევრი კომპანია ავითარებს ტრიტიუმზე დაფუძნებულ კომპაქტურ "ატომურ ბატარეებს" ფართო გასაყიდად - მათ არ აქვთ მოძრავი ნაწილები და უსაფრთხოა ჯანმრთელობისთვის.
თუმცა, ამ სტატიაში ჩვენ დეტალურად გავაანალიზებთ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ისტორიასურანი და მისი ბირთვების დაშლის რეაქცია.
განმარტება
ურანი არის ქიმიური ელემენტი, რომელსაც აქვს ატომური ნომერი 92 მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში. მისი ატომური მასა არის 238,029. იგი აღნიშნავს სიმბოლოს U. ნორმალურ პირობებში ეს არის მკვრივი, მძიმე ვერცხლისფერი ლითონი. თუ მის რადიოაქტიურობაზე ვსაუბრობთ, მაშინ თავად ურანი სუსტი რადიოაქტიურობის მქონე ელემენტია. ის ასევე არ შეიცავს სრულიად სტაბილურ იზოტოპებს. და არსებული იზოტოპებიდან ყველაზე სტაბილურია ურანი-338.
ჩვენ გავარკვიეთ რა არის ეს ელემენტი და ახლა მოდით გადავხედოთ მისი აღმოჩენის ისტორიას.
ისტორია
ისეთი ნივთიერება, როგორიცაა ბუნებრივი ურანის ოქსიდი, უძველესი დროიდან იყო ცნობილი ადამიანებისთვის და უძველესი ხელოსნები მას იყენებდნენ ჭიქურის დასამზადებლად, რომელსაც იყენებდნენ სხვადასხვა კერამიკის დასაფარავად ჭურჭლისა და სხვა პროდუქტების წყალგამძლეობისთვის, აგრეთვე მათი. დეკორაციები.
1789 წელი მნიშვნელოვანი თარიღი იყო ამ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ისტორიაში. სწორედ მაშინ ქიმიკოსმა და გერმანელმა დაბადებულმა მარტინ კლაპროტმა შეძლო პირველი მეტალის ურანის მოპოვება. ახალმა ელემენტმა მიიღო სახელი რვა წლით ადრე აღმოჩენილი პლანეტის პატივსაცემად.
თითქმის 50 წლის განმავლობაში, მაშინ მიღებული ურანი ითვლებოდა სუფთა ლითონად, თუმცა 1840 წელს ქიმიკოსმა საფრანგეთიდან ევგენ-მელქიორ პელიგოტმა შეძლო დაემტკიცებინა, რომ კლაპროტის მიერ მოპოვებული მასალა, მიუხედავად შესაბამისი გარეგანი ნიშნებისა., საერთოდ არ იყო ლითონი, არამედ ურანის ოქსიდი. ცოტა მოგვიანებით, იგივე პელიგომ მიიღონამდვილი ურანი ძალიან მძიმე ნაცრისფერი ლითონია. სწორედ მაშინ დადგინდა პირველად ისეთი ნივთიერების ატომური წონა, როგორიცაა ურანი. ქიმიური ელემენტი 1874 წელს დიმიტრი მენდელეევმა მოათავსა თავის ცნობილ ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში და მენდელეევმა ორჯერ გააორმაგა ნივთიერების ატომური წონა. და მხოლოდ 12 წლის შემდეგ, ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ დიდი ქიმიკოსი არ ცდებოდა თავის გამოთვლებში.
რადიოაქტიურობა
მაგრამ სამეცნიერო საზოგადოებაში ამ ელემენტის მიმართ მართლაც ფართო ინტერესი დაიწყო 1896 წელს, როდესაც ბეკერელმა აღმოაჩინა ის ფაქტი, რომ ურანი ასხივებს სხივებს, რომლებიც მკვლევარის სახელს ეწოდა - ბეკერელის სხივები. მოგვიანებით ამ დარგის ერთ-ერთმა ყველაზე ცნობილმა მეცნიერმა მარი კიურიმ ამ მოვლენას რადიოაქტიურობა უწოდა.
ურანის შესწავლის შემდეგ მნიშვნელოვან თარიღად ითვლება 1899 წელი: სწორედ მაშინ აღმოაჩინა რეზერფორდმა, რომ ურანის გამოსხივება არაერთგვაროვანია და იყოფა ორ ტიპად - ალფა და ბეტა სხივებად. და ერთი წლის შემდეგ პოლ ვილარმა (ვილარდმა) აღმოაჩინა ჩვენთვის ცნობილი მესამე, ბოლო ტიპის რადიოაქტიური გამოსხივება - ეგრეთ წოდებული გამა სხივები.
შვიდი წლის შემდეგ, 1906 წელს, რეზერფორდმა რადიოაქტიურობის თეორიის საფუძველზე ჩაატარა პირველი ექსპერიმენტები, რომელთა მიზანი იყო სხვადასხვა მინერალების ასაკის დადგენა. ამ კვლევებმა, სხვა საკითხებთან ერთად, საფუძველი ჩაუყარა რადიონახშირბადის ანალიზის თეორიისა და პრაქტიკის ჩამოყალიბებას.
ურანის ბირთვების დაშლა
მაგრამ, ალბათ, ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენა, რომლის წყალობითაცურანის ფართოდ მოპოვება და გამდიდრება როგორც მშვიდობიანი, ასევე სამხედრო მიზნებისთვის არის ურანის ბირთვების დაშლის პროცესი. ეს მოხდა 1938 წელს, აღმოჩენა გერმანელმა ფიზიკოსებმა ოტო ჰანმა და ფრიც შტრასმანმა განახორციელეს. მოგვიანებით ამ თეორიამ მიიღო მეცნიერული დადასტურება კიდევ რამდენიმე გერმანელი ფიზიკოსის ნაშრომებში.
მათ აღმოჩენილი მექანიზმის არსი შემდეგი იყო: თუ ურანი-235-ის იზოტოპის ბირთვს ნეიტრონით ასხივებთ, მაშინ, თავისუფალი ნეიტრონის დაჭერით, ის იწყებს გაყოფას. და, როგორც ახლა ყველამ ვიცით, ამ პროცესს თან ახლავს უზარმაზარი ენერგიის გამოყოფა. ეს ძირითადად ხდება გამოსხივების კინეტიკური ენერგიისა და ბირთვის ფრაგმენტების გამო. ახლა ჩვენ ვიცით, როგორ ხდება ურანის დაშლა.
ამ მექანიზმის აღმოჩენა და მისი შედეგები არის ამოსავალი წერტილი ურანის გამოყენებისთვის როგორც მშვიდობიანი, ასევე სამხედრო მიზნებისთვის.
თუ ვსაუბრობთ მის გამოყენებაზე სამხედრო მიზნებისთვის, მაშინ პირველად არის თეორია, რომ შესაძლებელია შეიქმნას პირობები ისეთი პროცესისთვის, როგორიცაა ურანის ბირთვის უწყვეტი დაშლის რეაქცია (რადგან დიდი ენერგიაა საჭირო აფეთქებისთვის. ბირთვული ბომბი) დაამტკიცეს საბჭოთა ფიზიკოსებმა ზელდოვიჩმა და ხარიტონმა. მაგრამ ასეთი რეაქციის შესაქმნელად ურანი უნდა გამდიდრდეს, რადგან ნორმალურ მდგომარეობაში მას არ გააჩნია საჭირო თვისებები.
ჩვენ გავეცანით ამ ელემენტის ისტორიას, ახლა გავარკვევთ სად გამოიყენება.
ურანის იზოტოპის გამოყენება და ტიპები
ისეთი პროცესის აღმოჩენის შემდეგ, როგორიცაა ურანის ჯაჭვური დაშლის რეაქცია, ფიზიკოსებს დაუსვეს კითხვა, სად გამოეყენებინათ იგი?
ამჟამად, არსებობს ორი ძირითადი სფერო, სადაც ურანის იზოტოპები გამოიყენება. ეს არის მშვიდობიანი (ან ენერგეტიკული) ინდუსტრია და სამხედრო. ორივე პირველი და მეორე იყენებს ურანი-235 იზოტოპის ბირთვული დაშლის რეაქციას, მხოლოდ გამომავალი სიმძლავრე განსხვავდება. მარტივად რომ ვთქვათ, ბირთვულ რეაქტორში არ არის საჭირო ამ პროცესის შექმნა და შენარჩუნება იმავე ძალით, რაც აუცილებელია ბირთვული ბომბის აფეთქების განსახორციელებლად.
ასე რომ, ჩამოთვლილია ძირითადი ინდუსტრიები, რომლებშიც გამოიყენება ურანის დაშლის რეაქცია.
მაგრამ ურანი-235 იზოტოპის მოპოვება უკიდურესად რთული და ძვირადღირებული ტექნოლოგიური ამოცანაა და ყველა სახელმწიფოს არ შეუძლია გამდიდრების ქარხნების აშენების საშუალება. მაგალითად, ოცი ტონა ურანის საწვავის მისაღებად, რომელშიც ურანის 235 იზოტოპის შემცველობა იქნება 3-5%-მდე, საჭირო იქნება 153 ტონაზე მეტი ბუნებრივი, „ნედლი“ურანის გამდიდრება..
ურანი-238 იზოტოპი ძირითადად გამოიყენება ბირთვული იარაღის დიზაინში მათი სიმძლავრის გაზრდის მიზნით. ასევე, როდესაც ის იჭერს ნეიტრონს, რასაც მოჰყვება ბეტა დაშლის პროცესი, ეს იზოტოპი საბოლოოდ გადაიქცევა პლუტონიუმ-239-ად - საერთო საწვავი თანამედროვე ბირთვული რეაქტორებისთვის.
მიუხედავად ასეთი რეაქტორების ყველა ნაკლოვანებისა (მაღალი ღირებულება, ტექნიკური სირთულის, ავარიის საშიშროება), მათი მუშაობა ძალიან სწრაფად ანაზღაურდება და ისინი წარმოქმნიან შეუდარებლად მეტ ენერგიას, ვიდრე კლასიკური თბო ან ჰიდროელექტროსადგურები.
ასევე, ურანის ბირთვის დაშლის რეაქციამ შესაძლებელი გახადა მასობრივი განადგურების ბირთვული იარაღის შექმნა. იგი გამოირჩევა უზარმაზარი სიძლიერით, შედარებითიკომპაქტურობას და იმ ფაქტს, რომ მას შეუძლია მიწის დიდი ფართობები ადამიანის საცხოვრებლად შეუფერებლად აქციოს. მართალია, თანამედროვე ატომური იარაღი იყენებს პლუტონიუმს და არა ურანს.
გაფუჭებული ურანი
ასევე არსებობს ურანის ისეთი მრავალფეროვნება, როგორიც არის გამოფიტული. მას აქვს რადიოაქტიურობის ძალიან დაბალი დონე, რაც ნიშნავს, რომ ის არ არის საშიში ადამიანისთვის. იგი კვლავ გამოიყენება სამხედრო სფეროში, მაგალითად, მას ემატება ამერიკული აბრამსის ტანკის ჯავშანტექნიკა, რათა მას დამატებითი ძალა მიეცეს. გარდა ამისა, თითქმის ყველა მაღალტექნოლოგიურ არმიაში შეგიძლიათ იპოვოთ სხვადასხვა ჭურვები გაფუჭებული ურანით. გარდა მაღალი მასისა, მათ აქვთ კიდევ ერთი ძალიან საინტერესო თვისება - ჭურვის განადგურების შემდეგ მისი ფრაგმენტები და ლითონის მტვერი სპონტანურად აალდება. და სხვათა შორის, პირველად ასეთი ჭურვი გამოიყენეს მეორე მსოფლიო ომის დროს. როგორც ვხედავთ, ურანი არის ელემენტი, რომელიც გამოიყენებოდა ადამიანის საქმიანობის სხვადასხვა სფეროში.
დასკვნა
მეცნიერთა პროგნოზებით, დაახლოებით 2030 წელს, ურანის ყველა დიდი საბადო მთლიანად ამოიწურება, რის შემდეგაც დაიწყება მისი ძნელად მისადგომ ფენების განვითარება და ფასი გაიზრდება. სხვათა შორის, თავად ურანის საბადო აბსოლუტურად უვნებელია ადამიანებისთვის - ზოგიერთი მაღაროელი მის მოპოვებაზე თაობების განმავლობაში მუშაობდა. ახლა ჩვენ გავარკვიეთ ამ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ისტორია და როგორ გამოიყენება მისი ბირთვების დაშლის რეაქცია.
სხვათა შორის, ცნობილია ერთი საინტერესო ფაქტი - ურანის ნაერთები დიდი ხანია გამოიყენება ფაიფურის და საღებავებად.მინა (ე.წ. ურანის მინა) 1950-იან წლებამდე.
