من طرف anmar rod الإثنين مايو 24, 2010 8:25 amاليورانيوم (بالإنكليزية: Uranium) هو أحد العناصر الكيميائية
المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده
الذري
هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي وقطعة من
معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ
ولكنها ثقيلة جداً نسبة إلى حجمها. تبلغ كثافته نحو 20 جرام
/سنتيمتر مكعب، أي أن 1 متر مكعب من اليورانيوم يزن نحو 20 طن!
فهو أثقل المعادن الموجودة في الطبيعة.
خاماته
* خام الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
* خام اليورانيت UO2
* خام البيتش بليند
[عدل] استخلاصه
اولا يتم تكسير الخام إلى قطع صغيرة ثم يتم تجميعها عن طريقة
الطفو باستخدام حمض الفوليك, ثم يتم تحميصها في الهواء حتي
يتم تحوليها إلى الأكاسيد المقابلة, بعد ذلك يتم تصفيتها في
مزيج من حمض الكبريتيك وبرمنجانات البوتاسيم حتى نتأكد من
أكسدة اليورانيوم الموجود بالخام يتم ترسيب اليورانيوم بأضافة
هيدروكسيد الصوديم حتي يتحول الي الصيغه غير الذائبه
(Na2U2O7) ويطلق عليها اسم الكعكة الصفراء yellow cake, بعد
ذللك يتم إضافة حمض النيتريك حتى يتحول إلى نترات اليورانيم UO2(NO3)2 (H2O)n
الذي يتم أمرار بخار الفلور عليه متحولا إلى بخار من فلوريد
اليورانيم (UF4) ثم يتم استخلاص اليورانيوم النقي بواسطة
الاختزال عن طريق عنصر الكالسيوم ويتم استخلاص نظائر اليورانيوم
أيضا بطريقة مماثلة.
[ أهم النظائر
و له أربعة نظائر هي (يورانيوم 238) و(يورانيوم 234)
و(يورانيوم 233) و(يورانيوم 238)، وتوجد هذه النظائر متلازمة
في الطبيعة.
* (نظير ذري 235) وهو قابل للانشطار (fissile)، حيث يعطي
هذا النظير بالانشطار كميات هائلة من الطاقة، وهو لا ينشطر
تلقائيا، ولكن عند تعرضه لتيار من النيوترونات يتحول إلى
بلوتونيوم 239، الذي له خاصية الانشطار التلقائي، ويتواجد في
خام اليورانيوم بنسبه صغيره 0.7 بالمائة ويستخدم في المفاعلات
النووية وتصنع منه القنابل الذرية ويعمل كبادئ للقنبلة
الهيدروجينية.
* (نظير ذري 238) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره 99.3 وهو
غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في
المفاعلات النووية ويستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً
في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول
الدواء لأماكنه داخل الجسم الحي. ويستخدم في المفاعلات المولدة
للوقود النووي breeder reactor.
* (نظير ذري 233) قابل أيضا للانشطار بالنوترونات ويمكن
استخدامه في المفاعلات الذرية التي تعمل بغاز الهيليوم المولدة
للحرارة العالية Thermal nuclear reactor.
* (نظير ذري 234) ويتواجد كشوائب داخل الخام.
فترة نصف العمر
عنصر اليورانيوم ذو نشاط إشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء
مطلقة طاقة في شكل إشعاع حيث تبلغ فترة نصف العمر له حوالي 4.9
× 710 سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 235)، وحوالي 7.04 × 810
سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 238).
في حالة استخدام اليورانيوم في الأغراض السلمية يجب أن لا تتعدى
نسبة اليورانيوم المخصب عن 4 بالمائة. وعامل التحفيز
النيوتروني يجب أن يكون أقل من الواحد أما في حالة استخدامه
في الحالات التفجيرية يجب أن يصل نسبة اليورانيوم المخصب إلى 80
بالمائة وعامل التحفيز النيتروني يجب أن يكون أكبر من
الواحد، حيث إن عامل التحفيز النيتروني هو عدد النيترونات
المستخدمة في إنشاء سلسلة التفاعلات chain reaction في المفاعل
النووي.
تطبيقاته
عملية الأنشطار النووي لليورانيوم
* يستخدم اليورانيوم في التطبيقات العسكرية في ما يسمى
بالقاذفات الخارقة حيث يتم استعمال اليورانيوم المستنزف الذي
يستطيع تدمير الاهداف المدرعة عند السرعات العالية. لهذه
الشظايا اثر سلبي على البيئة كما حدث في أحداث حرب الخليج
(متلازمة حرب الخليج).
* يستعمل اليورانيوم المستنزف أيضا كدرع واقي لبعض
الحاويات المحتوية على مواد اشعاعية.
* يستخدم أيضا في جهاز حفظ التوازن في الطائرات بفضل وزنه
الثقيل.
* يعد اليورانيوم وقودا ممتازا في المنشأت التي تعمل
بالطاقة النووية.
* كما أن خواص اليورانيوم المشعة ونصف عمر العينة يجعله
مناسبا لتقدير عمر الصخور النارية.
* تشغيل المحطات الضخمة لتوليد الكهرباء، وفي تحلية ماء
البحر.[1]
اليورانيوم في العالم العربي
توجد خامات معدن اليورانيوم بدولة الإمارات العربية المتحدة
بمدينة العين في منطقة (عين الفايضة) التي تبعد 15 كيلومترا
جنوب مدينة العين، وكذلك في (جبل حفيت)، أما في المملكة
العربية السعودية اكتشف اليورانيوم في ضخور الجرانيت عند (جبل
الصايد) و(الصواوين) و(الحوية) و(جبل عابد) ومنطقة (قامة)
و(القريات و(غريبة)، وعرف وجود اليورانيوم في شمال الجزائر
عند (أويليس) و(جبل فلفلة) و(جبل عنق) و(البيمة) و(تيمجاوين)،
وفي جمهورية مصر العربية قد اكتشف اليورانيوم بمنطقة
(العطشان) بوسط الصحراء الشرقية، وكذلك في جنوبها عند
(الناقة) و(نقرب الفوقاني) و(الجزيرة)، وكذلك في الطبقات
الرملية بشمال منطقة (الفيوم) و(جبل القطراني)، كما توجد نسب
من اليورانيوم في صخور الفوسفات بمنطقة (القصير) و(سفاجة.
المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده
الذري
هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي وقطعة من
معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ
ولكنها ثقيلة جداً نسبة إلى حجمها. تبلغ كثافته نحو 20 جرام
/سنتيمتر مكعب، أي أن 1 متر مكعب من اليورانيوم يزن نحو 20 طن!
فهو أثقل المعادن الموجودة في الطبيعة.
خاماته
* خام الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
* خام اليورانيت UO2
* خام البيتش بليند
[عدل] استخلاصه
اولا يتم تكسير الخام إلى قطع صغيرة ثم يتم تجميعها عن طريقة
الطفو باستخدام حمض الفوليك, ثم يتم تحميصها في الهواء حتي
يتم تحوليها إلى الأكاسيد المقابلة, بعد ذلك يتم تصفيتها في
مزيج من حمض الكبريتيك وبرمنجانات البوتاسيم حتى نتأكد من
أكسدة اليورانيوم الموجود بالخام يتم ترسيب اليورانيوم بأضافة
هيدروكسيد الصوديم حتي يتحول الي الصيغه غير الذائبه
(Na2U2O7) ويطلق عليها اسم الكعكة الصفراء yellow cake, بعد
ذللك يتم إضافة حمض النيتريك حتى يتحول إلى نترات اليورانيم UO2(NO3)2 (H2O)n
الذي يتم أمرار بخار الفلور عليه متحولا إلى بخار من فلوريد
اليورانيم (UF4) ثم يتم استخلاص اليورانيوم النقي بواسطة
الاختزال عن طريق عنصر الكالسيوم ويتم استخلاص نظائر اليورانيوم
أيضا بطريقة مماثلة.
[ أهم النظائر
و له أربعة نظائر هي (يورانيوم 238) و(يورانيوم 234)
و(يورانيوم 233) و(يورانيوم 238)، وتوجد هذه النظائر متلازمة
في الطبيعة.
* (نظير ذري 235) وهو قابل للانشطار (fissile)، حيث يعطي
هذا النظير بالانشطار كميات هائلة من الطاقة، وهو لا ينشطر
تلقائيا، ولكن عند تعرضه لتيار من النيوترونات يتحول إلى
بلوتونيوم 239، الذي له خاصية الانشطار التلقائي، ويتواجد في
خام اليورانيوم بنسبه صغيره 0.7 بالمائة ويستخدم في المفاعلات
النووية وتصنع منه القنابل الذرية ويعمل كبادئ للقنبلة
الهيدروجينية.
* (نظير ذري 238) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره 99.3 وهو
غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في
المفاعلات النووية ويستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً
في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول
الدواء لأماكنه داخل الجسم الحي. ويستخدم في المفاعلات المولدة
للوقود النووي breeder reactor.
* (نظير ذري 233) قابل أيضا للانشطار بالنوترونات ويمكن
استخدامه في المفاعلات الذرية التي تعمل بغاز الهيليوم المولدة
للحرارة العالية Thermal nuclear reactor.
* (نظير ذري 234) ويتواجد كشوائب داخل الخام.
فترة نصف العمر
عنصر اليورانيوم ذو نشاط إشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء
مطلقة طاقة في شكل إشعاع حيث تبلغ فترة نصف العمر له حوالي 4.9
× 710 سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 235)، وحوالي 7.04 × 810
سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 238).
في حالة استخدام اليورانيوم في الأغراض السلمية يجب أن لا تتعدى
نسبة اليورانيوم المخصب عن 4 بالمائة. وعامل التحفيز
النيوتروني يجب أن يكون أقل من الواحد أما في حالة استخدامه
في الحالات التفجيرية يجب أن يصل نسبة اليورانيوم المخصب إلى 80
بالمائة وعامل التحفيز النيتروني يجب أن يكون أكبر من
الواحد، حيث إن عامل التحفيز النيتروني هو عدد النيترونات
المستخدمة في إنشاء سلسلة التفاعلات chain reaction في المفاعل
النووي.
تطبيقاته
عملية الأنشطار النووي لليورانيوم
* يستخدم اليورانيوم في التطبيقات العسكرية في ما يسمى
بالقاذفات الخارقة حيث يتم استعمال اليورانيوم المستنزف الذي
يستطيع تدمير الاهداف المدرعة عند السرعات العالية. لهذه
الشظايا اثر سلبي على البيئة كما حدث في أحداث حرب الخليج
(متلازمة حرب الخليج).
* يستعمل اليورانيوم المستنزف أيضا كدرع واقي لبعض
الحاويات المحتوية على مواد اشعاعية.
* يستخدم أيضا في جهاز حفظ التوازن في الطائرات بفضل وزنه
الثقيل.
* يعد اليورانيوم وقودا ممتازا في المنشأت التي تعمل
بالطاقة النووية.
* كما أن خواص اليورانيوم المشعة ونصف عمر العينة يجعله
مناسبا لتقدير عمر الصخور النارية.
* تشغيل المحطات الضخمة لتوليد الكهرباء، وفي تحلية ماء
البحر.[1]
اليورانيوم في العالم العربي
توجد خامات معدن اليورانيوم بدولة الإمارات العربية المتحدة
بمدينة العين في منطقة (عين الفايضة) التي تبعد 15 كيلومترا
جنوب مدينة العين، وكذلك في (جبل حفيت)، أما في المملكة
العربية السعودية اكتشف اليورانيوم في ضخور الجرانيت عند (جبل
الصايد) و(الصواوين) و(الحوية) و(جبل عابد) ومنطقة (قامة)
و(القريات و(غريبة)، وعرف وجود اليورانيوم في شمال الجزائر
عند (أويليس) و(جبل فلفلة) و(جبل عنق) و(البيمة) و(تيمجاوين)،
وفي جمهورية مصر العربية قد اكتشف اليورانيوم بمنطقة
(العطشان) بوسط الصحراء الشرقية، وكذلك في جنوبها عند
(الناقة) و(نقرب الفوقاني) و(الجزيرة)، وكذلك في الطبقات
الرملية بشمال منطقة (الفيوم) و(جبل القطراني)، كما توجد نسب
من اليورانيوم في صخور الفوسفات بمنطقة (القصير) و(سفاجة.
