اليورانيوم هو عنصر ضروري من العناصر الكيميائية على الكرة الأرضية، وهو يستخدم في مجالات متنوعة. في هذا الموضوع، سوف نتعرف على اليورانيوم وعملية تخصيبه ومراحل تطوير تقنياته، وسنوضح فوائد اليورانيوم المخصب وكيفية استخراجه.
ما هو اليورانيوم
اليورانيوم، المعروف بالإنجليزية باسم Uranium، هو عنصر كيميائي مشع وسام، يتميز بلونه الأبيض المائل للفضة، وهو من الفلزات الثقيلة، ويحمل العدد الذري تسعة وتسعين، وينتمي إلى مجموعة الأكتينيدات التي تضم عناصر بأعداد ذرية تتراوح بين تسعين ومائة وثلاثة.
اليورانيوم هو واحد من أكثر العناصر توفرا في العالم، حيث يبلغ عددهم حوالي 48 عنصرا، والجدير بالذكر أن اليورانيوم متوفر بكميات كبيرة أكثر من الفضة.
ونسبة وجوده في القشرة الأرضية تقترب من (2 × 10-3 %)، ولا يوجد بشكل حر في الطبيعة، بل يكون متواجدا ضمن المعادن مثل الأورانيت والبتشبلند (Pitchblende) واليورانينيت (Uraninite) والتوربرنيت (Torbernite).
يوجد بكميات قليلة في الفوسفات بنسبة لا تتجاوز 0.01٪ من وزنها الكلي، وتوجد تركيباته الطبيعية في أماكن متنوعة حول العالم، ولكن هناك تركيبات نادرة غير موجودة إلا في جمهورية الكونغو والأراضي الكندية وأمريكا.
ما هو تخصيب اليورانيوم
عملية تخصيب اليورانيوم هي تحويله من عنصر خام موجود طبيعيا إلى مادة يمكن استخدامها في صناعة الأسلحة المدمرة أو توليد الطاقة، وتعتمد درجة التخصيب على نسبة محددة تحدد الاستخدامات النووية.
تخصيب اليورانيوم هو عملية صعبة ومعقدة، حيث يمر بعدة مراحل لزيادة نسبة اليورانيوم 235، الذي يمكن أن يشتعل بالانشطار، في خام اليورانيوم المعروف بالاختصار “-U”، بهدف زيادة استخداماته في مجالات مختلفة.
يحتاج تركيزه إلى زيادة تتراوح بين 3 إلى 5 % إذا كنت ترغب في الاستفادة منه، ولكن يجب زيادة تركيز اليورانيوم بنسبة 80 % حتى يمكن استخدامه في تصنيع الأسلحة النووية.
شاهد أيضًا: معنى تخصيب اليورانيوم واهم تقنياته
تقنيات تخصيب اليورانيوم
هناك عدة طرق لتخصيب اليورانيوم باستخدام تقنيات محددة، وفيما يلي تقنيات تخصيب اليروانيوم:
الكعكة الصفراء
إنها أداة تستخدم في تخصيب اليورانيوم الخام، حيث يتم تحويله من مادة خام إلى غاز سادس فلوريد اليورانيوم (يواف6)، مما يتسبب في تحويله من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.
الحاجز الفولاذي
ويتم ضخ ذرات اليورانيوم في هذا المفاعل بزيادة سرعة حركة ذرات اليورانيوم 235 بالمقارنة مع حركة ذرات اليورانيوم 238، لفصلها عن بعضها البعض.
ومن خلال تكرار هذه العملية أكثر من ألف وأربعمائة مرة، بغرض الحصول على يورانيوم235، تتراوح نسبة تركيزه بين 3 إلى 5٪ من سدس فلوريد اليورانيوم.
مستويات اليورانيوم المخصب
- يحتوي اليورانيوم المخصب بشكل عال على 20% من اليورانيوم 235.
- اليورانيوم المخصب بشكل ضعيف يحتوي على نسبة أقل من عشرين في المئة من اليورانيوم 235.
- يحتوي اليورانيوم المخصب بشكل محدود على نسبة تتراوح بين 0.9% إلى 2% من اليورانيوم 235.
تخصيب اليورانيوم والطرد المركزي
تعتمد محطة تخصيب اليورانيوم على استخدام عمليات الطرد المركزي للاستفادة من الأجهزة المخصصة للطرد المركزي لاستغلال الاختلافات البسيطة بين اليورانيوم235 واليورانيوم238.
وذلك عن طريق ضخ غاز اليورانيوم في مجموعة من الأنابيب التي تدور بسرعات عالية، والتي تعرف بأنها أعلى من سرعة الصوت.
ونتيجة لذلك، يتم دفع ذرات اليورانيوم 238 الثقيلة إلى الخارج، لتبقى ذرات اليورانيوم 235 المخصبة داخل الأنابيب، ومن خلال تكرار هذه العملية عدة مرات، نحصل على اليورانيوم بتركيز أعلى.
اخترنا لك: 10 أضرار لإستخراج اليورانيوم المخصب على الإنسان
نظائر اليورانيوم
وتحتوي الذرات على أعداد متنوعة من النيوترونات، ومن بينها ما يلي:
اليورانيوم238
يعتبر من الأنواع الأكثر انتشارا بالمقارنة مع النظائر الأخرى، حيث يشكل نسبة تقريبية تصل إلى 99% من إجمالي اليورانيوم الطبيعي. كما يعتبر الأقدم من حيث العمر، حيث يبلغ عمر اليورانيوم 238 حوالي أربعة ونصف مليار سنة.
اليورانيوم235
يعتبر الأكثر ندرة بين النظائر الأخرى، حيث يشكل نسبة 0.7% فقط من اليورانيوم الطبيعي، ومن الممكن أن يتنشق، ويمتلك اليورانيوم 235 عمرا قدره سبعمائة مليون عام، ويستخدم في تشغيل المفاعل النووي.
يورانيوم234
إنه من النظائر الموجودة في اليورانيوم الطبيعي، ونسبته فيه 1-18800 مقارنة بالنظير اليورانيوم 238.
يورانيوم236
هو يورانيوم صناعي، ويوجد في الوقود النووي الذي تم استهلاكه.
اليورانيوم233
إنه يورانيوم قابل للانشطار عند تعرضه للنيوترونات، ويستخدم في إنتاج الطاقة.
اليورانيوم232
إنه ناتج ثانوي للتفاعلات النووية، ويبلغ عمر هذه النظيرة ما يقرب من 68 عاما.
معلومات عامة عن اليورانيوم
تتعدد المعلومات الخاصة باليورانيوم، ومن أهم وأبرز هذه المعلومات ما يلي:
- عدد البروتونات في نواة اليورانيوم هو تسعة وتسعون بروتون، وهو أيضا عدده الذري.
- رمز اليورانيوم كيميائيًا هو U.
- وزن اليورانيوم ذريا يكون متوسط كتلته 238.02891.
- تبلغ كثافته 18,95 جم /سم مكعب.
- درجة انصهاره 2,075 درجة فهرنهايت، أي ما يعادل 1,135°.
- درجة غليانها تبلغ 7,468 درجة فهرنهايت، ما يعادل 4,131 درجة مئوية.
- عدد نظائره حوالي 16 نظيرا، منها 3 تحدث طبيعيا.
- يتواجد بدرجة حرارة الغرفة بحالته الصلبة.
- تعرضت العالمة ” ماري كوري” للإشعاعات لفترة زمنية طويلة، مما أدى إلى إصابتها بفقر الدم اللاتنسجي، وهو الذي يعمل على إنقاص عدد كرات الدم الحمراء، ثم توفيت بسببه.
- و يجدر الإشارة إلى أن هذه العالمة اكتشفت ما يعرف بالبولونيوم والراديوم في عام 1934م.
- يتأكسد اليورانيوم بسرعة عند تعرضه للهواء.
قد يهمك: علم الكيمياء النووية
فوائد اليورانيوم المخصب
تتمثل استخدامات اليورانيوم المخصب في فوائده، والتي تتمثل في النقاط التالية:
المجال العسكري
يتم استخدام اليورانيوم المخصب في تصنيع الأسلحة النووية، التي تستطيع ضرب الهدف المراد تدميره بدقة، وقد يصل مداها إلى أكثر من مائة كيلومتر.
بقايا اليورانيوم أو ما يعرف بـ `شظاياه` تلوث البيئة في المناطق التي استخدم فيها عسكريا، ويمكن أن يسبب أمراضا خطيرة مثل السرطان.
مجال الطيران
يتم استخدام اليورانيوم في أجهزة الاحتفاظ بالتوازن الموجودة في الطائرات، بسبب وزنه الثقيل.
تشغيل الآلات بكفاءة
المنشأة الصناعية التي يوجد بها اليورانيوم تعد منشأة ذات طاقة جيدة وفعالة، إذ يمكن بواسطة استخدام كميات صغيرة منه تشغيل آلات المنشأة لفترة طويلة باستخدام الطاقة النووية المتوفرة فيه.
توليد الكهرباء
لا يلزم استخدام اليورانيوم والطاقة النووية المرتبطة به في الحروب والمعارك فقط، بل هناك استخدامات سلمية آمنة جدا ومفيدة للبشرية.
ومن أهم استخدامات اليورانيوم الآمنة، توليد الكهرباء، بالإضافة إلى استخدامه في تحلية مياه البحر، للاستفادة منها في ظل تعرض العديد من الدول لخطر الجفاف ونقص المياه العذبة.
الاستخدام لأطول فترة ممكنة
من المعروف أن عمر اليورانيوم المتوسط يقارب 4.8 مليار عام، ومن خلال استخدام كميات صغيرة منه يمكن إنارة مدينة كبيرة لفترة طويلة جدا تصل إلى مئات الأعوام، فاليورانيوم هو مصدر للطاقة المتجددة والمستدامة ولا ينضب.
طرق استخراج اليورانيوم
يتم استخراج اليورانيوم بالعديد من الطرق، فمنها الطرق التقليدية مثل:
- الطريقة المستخدمة لاستخراج اليورانيوم عن طريق الحفر المكشوفة، والتي تستخدم عند وجود خام اليورانيوم قرب سطح الأرض، بشرط أن يكون عمقه أقل من 400 قدم.
- الطريقة المستخدمة لاستخراج المواد الأرضية والمعروفة بتعدين الأنفاق، وتستخدم عند وجود ترسبات اليورانيوم في طبقات عميقة جدا تحت سطح الكرة الأرضية.
- هناك طرق أخرى يتم الاستعانة بها في استخراج اليورانيوم، ومنها الطريقة الكيميائية، حيث يتم استخراجه بالرشح في الموقع المعروف بالإنجليزية بـ In-situ – Leaching.
في نهاية الموضوع وبعد أنتعرفنا على اليورانيوم وعملية تخصيبه وتقنيات تخصيبه ومستويات تخصيبه وطرق التركيز المركز،.
تعرفنا على نظائر اليورانيوم ومعلوماته العامة الهامة وفوائده المتنوعة وطرق استخراجه من باطن الأرض، يرجى مشاركة هذا الموضوع في جميع وسائل التواصل الاجتماعي فقط.
