Straipsnyje pasakojama, kada buvo atrastas toks cheminis elementas kaip uranas ir kokiose pramonės šakose ši medžiaga naudojama mūsų laikais.
Uranas yra cheminis elementas energetikos ir karinėje pramonėje
Visais laikais žmonės stengėsi rasti labai efektyvių energijos š altinių, o idealiu atveju – sukurti vadinamąjį amžinąjį variklį. Deja, jo egzistavimo neįmanomumas buvo teoriškai įrodytas ir pagrįstas dar XIX amžiuje, tačiau mokslininkai vis dar neprarado vilties įgyvendinti svajonę apie kokį nors prietaisą, kuris galėtų pagaminti didelį kiekį „švarios“energijos labai ilgam laikui. ilgą laiką.
Iš dalies tai buvo padaryta atradus tokią medžiagą kaip uranas. Cheminis elementas tokiu pavadinimu sudarė pagrindą kurti branduolinius reaktorius, kurie mūsų laikais aprūpina energija ištisus miestus, povandeninius laivus, poliarinius laivus ir pan. Tiesa, jų energijos negalima pavadinti „švaria“, tačiau pastaraisiais metais daugelis įmonių kuria kompaktiškas tričio pagrindo „atomines baterijas“, skirtus plataus masto prekybai – jos neturi judančių dalių ir yra saugios sveikatai.
Tačiau šiame straipsnyje mes išsamiai išanalizuosime cheminio elemento atradimo istorijąvadinamas uranu ir jo branduolių dalijimosi reakcija.
Apibrėžimas
Uranas yra cheminis elementas, kurio atominis numeris 92 periodinėje Mendelejevo lentelėje. Jo atominė masė yra 238 029. Jis žymimas simboliu U. Normaliomis sąlygomis tai tankus, sunkus sidabro spalvos metalas. Jei kalbėsime apie jo radioaktyvumą, tai pats uranas yra silpno radioaktyvumo elementas. Jame taip pat nėra visiškai stabilių izotopų. Stabiliausias iš esamų izotopų yra uranas-338.
Supratome, kas yra šis elementas, o dabar pažvelkime į jo atradimo istoriją.
Istorija
Tokia medžiaga kaip natūralus urano oksidas žmonėms buvo žinoma nuo senų senovės, o senovės meistrai iš jo gamino glazūrą, kuria buvo dengiama įvairi keramika, skirta indų ir kitų gaminių atsparumui vandeniui užtikrinti, taip pat jų gaminiams. dekoracijos.
1789 m. buvo svarbi data šio cheminio elemento atradimo istorijoje. Būtent tada chemikas ir Vokietijoje gimęs Martinas Klaprothas sugebėjo gauti pirmąjį metalinį uraną. Naujasis elementas gavo savo pavadinimą prieš aštuonerius metus atrastos planetos garbei.
Beveik 50 metų tada gautas uranas buvo laikomas grynu metalu, tačiau 1840 m. chemikas iš Prancūzijos Eugene-Melchior Peligot sugebėjo įrodyti, kad Klaprotho gauta medžiaga, nepaisant tinkamų išorinių požymių., buvo visai ne metalas, o urano oksidas. Kiek vėliau gavo tą patį Peligotikrasis uranas yra labai sunkus pilkas metalas. Tada pirmą kartą buvo nustatyta tokios medžiagos kaip uranas atominė masė. Cheminį elementą 1874 metais Dmitrijus Mendelejevas įtraukė į savo garsiąją periodinę elementų lentelę, o Mendelejevas du kartus padidino medžiagos atominę masę. Ir tik po 12 metų buvo eksperimentiškai įrodyta, kad didysis chemikas neklydo atlikdamas skaičiavimus.
Radioaktyvumas
Tačiau tikrai plačiai paplitęs susidomėjimas šiuo elementu mokslo bendruomenėje prasidėjo 1896 m., kai Becquerel atrado faktą, kad uranas skleidžia spindulius, kurie buvo pavadinti tyrėjo vardu – Bekerelio spinduliai. Vėliau viena garsiausių šios srities mokslininkų Marie Curie šį reiškinį pavadino radioaktyvumu.
Kita svarbi urano tyrimo data yra 1899 m.: tada Rutherfordas atrado, kad urano spinduliuotė yra nevienalytė ir skirstoma į du tipus – alfa ir beta spindulius. O po metų Paulas Villaras (Villardas) atrado trečią, paskutinę mums šiandien žinomą radioaktyviosios spinduliuotės rūšį – vadinamuosius gama spindulius.
Po septynerių metų, 1906 m., Rutherfordas, remdamasis savo radioaktyvumo teorija, atliko pirmuosius eksperimentus, kurių tikslas buvo nustatyti įvairių mineralų amžių. Šie tyrimai padėjo pagrindą, be kita ko, radioaktyviosios anglies analizės teorijos ir praktikos formavimuisi.
Urano branduolių skilimas
Bet, ko gero, svarbiausias atradimas, kurio dėkaplačiai paplitusi urano kasyba ir sodrinimas tiek taikiems, tiek kariniams tikslams yra urano branduolių dalijimosi procesas. Tai įvyko 1938 m., atradimą atliko vokiečių fizikai Otto Hahn ir Fritz Strassmann. Vėliau ši teorija gavo mokslinį patvirtinimą dar kelių vokiečių fizikų darbuose.
Jų atrasto mechanizmo esmė buvo tokia: jei urano-235 izotopo branduolį apšvitinate neutronu, tada, užfiksavęs laisvąjį neutroną, jis pradeda dalytis. Ir, kaip dabar visi žinome, šį procesą lydi didžiulis energijos kiekis. Taip nutinka daugiausia dėl pačios spinduliuotės ir branduolio fragmentų kinetinės energijos. Taigi dabar žinome, kaip vyksta urano dalijimasis.
Šio mechanizmo atradimas ir jo rezultatai yra urano naudojimo tiek taikiems, tiek kariniams tikslams pradžios taškas.
Jei kalbėtume apie jo panaudojimą kariniams tikslams, tai pirmą kartą teorija, kad galima sudaryti sąlygas tokiam procesui kaip nenutrūkstama urano branduolio dalijimosi reakcija (nes detonuoti reikia didžiulės energijos branduolinė bomba) įrodė sovietų fizikai Zeldovičius ir Charitonas. Tačiau norint sukelti tokią reakciją, uranas turi būti sodrinamas, nes normalioje būsenoje jis neturi reikiamų savybių.
Susipažinome su šio elemento istorija, dabar išsiaiškinsime, kur jis naudojamas.
Urano izotopų panaudojimas ir tipai
Atradę tokį procesą kaip urano grandininė dalijimosi reakcija, fizikai susidūrė su klausimu, kur jį panaudoti?
Šiuo metu yra dvi pagrindinės sritys, kuriose naudojami urano izotopai. Tai taiki (arba energetikos) pramonė ir kariuomenė. Ir pirmajame, ir antrajame naudojama urano-235 izotopo branduolio dalijimosi reakcija, skiriasi tik išėjimo galia. Paprasčiau tariant, branduoliniame reaktoriuje nereikia kurti ir palaikyti šio proceso naudojant tą pačią galią, kuri reikalinga branduolinei bombai susprogdinti.
Taigi, buvo išvardytos pagrindinės pramonės šakos, kuriose naudojama urano dalijimosi reakcija.
Tačiau urano-235 izotopo gavimas yra labai sudėtinga ir brangi technologinė užduotis, todėl ne kiekviena valstybė gali sau leisti statyti sodrinimo gamyklas. Pavyzdžiui, norint gauti dvidešimt tonų urano kuro, kuriame urano 235 izotopų kiekis bus nuo 3-5%, reikės sodrinti daugiau nei 153 tonas natūralaus, „neapdoroto“urano.
Urano-238 izotopas daugiausia naudojamas kuriant branduolinius ginklus, siekiant padidinti jų galią. Be to, kai jis užfiksuoja neutroną, po kurio vyksta beta skilimo procesas, šis izotopas ilgainiui gali virsti plutoniu-239 – įprastu daugelio šiuolaikinių branduolinių reaktorių kuru.
Nr.
Be to, urano branduolio dalijimosi reakcija leido sukurti branduolinius masinio naikinimo ginklus. Jis išsiskiria didžiuliu stiprumu, santykiniukompaktiškumas ir tai, kad jis gali padaryti didelius žemės plotus netinkamus žmonėms gyventi. Tiesa, šiuolaikiniuose atominiuose ginkluose naudojamas plutonis, o ne uranas.
Nusodrintasis uranas
Yra ir tokia nuskurdinto urano įvairovė. Jis turi labai mažą radioaktyvumo lygį, o tai reiškia, kad jis nėra pavojingas žmonėms. Jis vėl naudojamas karinėje sferoje, pavyzdžiui, pridedamas prie amerikietiško tanko „Abrams“šarvus, kad suteiktų papildomos jėgos. Be to, beveik visose aukštųjų technologijų armijose galima rasti įvairių sviedinių su nusodrintu uranu. Be didelės masės, jie turi dar vieną labai įdomią savybę – sunaikinus sviedinį, jo skeveldros ir metalo dulkės užsidega savaime. Ir, beje, pirmą kartą toks sviedinys buvo panaudotas Antrojo pasaulinio karo metais. Kaip matome, uranas yra elementas, kuris buvo naudojamas įvairiose žmogaus veiklos srityse.
Išvada
Mokslininkų prognozėmis, apie 2030 metus visi dideli urano telkiniai bus visiškai išeikvoti, po to prasidės sunkiai pasiekiamų jo sluoksnių vystymasis ir kils kaina. Beje, pati urano rūda yra absoliučiai nekenksminga žmonėms – kai kurie kalnakasiai prie jos gavybos dirba ištisas kartas. Dabar išsiaiškinome šio cheminio elemento atradimo istoriją ir kaip naudojama jo branduolių dalijimosi reakcija.
Beje, žinomas įdomus faktas – urano junginiai nuo seno naudojami kaip dažai porcelianui irstiklas (vadinamasis urano stiklas) iki šeštojo dešimtmečio.
