Мақалада уран сияқты химиялық элементтің қашан ашылғаны және бұл заттың біздің уақытта қай салаларда қолданылатыны айтылады.
Уран – энергетикалық және әскери өнеркәсіптегі химиялық элемент
Әр уақытта адамдар жоғары тиімді энергия көздерін табуға тырысты, ал ең дұрысы - мәңгілік қозғалыс машинасын жасау. Өкінішке орай, оның өмір сүруінің мүмкін еместігі 19 ғасырда теориялық тұрғыдан дәлелденді және дәлелденді, бірақ ғалымдар әлі күнге дейін «таза» энергияның үлкен мөлшерін өндіруге қабілетті қандай да бір құрылғының арманын жүзеге асырудан үмітін үзген жоқ. ұзақ уақыт.
Бұл ішінара уран сияқты заттың ашылуымен жүзеге асты. Осы атаумен химиялық элемент ядролық реакторлардың дамуына негіз болды, олар біздің уақытта бүкіл қалаларды, суасты қайықтарын, полярлық кемелерді және т.б. Рас, олардың энергиясын «таза» деп атауға болмайды, бірақ соңғы жылдары көптеген компаниялар кең сатылымға арналған ықшам тритий негізіндегі «атомдық батареяларды» жасауда - олардың қозғалатын бөліктері жоқ және денсаулық үшін қауіпсіз.
Алайда бұл мақалада біз химиялық элементтің ашылу тарихын егжей-тегжейлі талдаймызуран және оның ядроларының бөліну реакциясы деп аталады.
Анықтама
Уран - Менделеевтің периодтық жүйесіндегі атомдық нөмірі 92 болатын химиялық элемент. Оның атомдық массасы 238,029. Ол U таңбасымен белгіленеді. Қалыпты жағдайда ол тығыз, ауыр күміс метал. Егер оның радиоактивтілігі туралы айтатын болсақ, онда уранның өзі радиоактивтілігі әлсіз элемент болып табылады. Оның құрамында толық тұрақты изотоптар да жоқ. Ал бар изотоптардың ең тұрақтысы - уран-338.
Бұл элементтің не екенін анықтадық, енді оның ашылу тарихына назар аударайық.
Тарих
Табиғи уран оксиді сияқты зат адамдарға ежелден белгілі және ежелгі шеберлер оны ыдыстар мен басқа бұйымдардың суға төзімділігі үшін әртүрлі керамикалық бұйымдарды жабу үшін қолданылатын глазурь жасау үшін пайдаланған, сонымен қатар олардың әшекейлер.
1789 жыл осы химиялық элементтің ашылуы тарихындағы маңызды күн болды. Дәл сол кезде химик және неміс тегі Мартин Клапрот алғашқы металл уранды ала алды. Ал жаңа элемент өз атауын сегіз жыл бұрын ашылған планетаның құрметіне алды.
Ол кезде 50 жылға жуық уақыт бойы алынған уран таза металл болып саналды, алайда 1840 жылы француз химигі Евгений-Мелькиор Пелигот сыртқы сәйкес келетін белгілерге қарамастан Клапрот алған материалды дәлелдей алды., мүлде металл емес, уран оксиді болды. Біраз уақыттан кейін сол Пелиго алдынағыз уран – өте ауыр сұр металл. Дәл сол кезде уран сияқты заттың атомдық салмағы алғаш рет анықталды. 1874 жылы химиялық элементті Дмитрий Менделеев өзінің әйгілі элементтердің периодтық жүйесіне орналастырды, ал Менделеев заттың атомдық салмағын екі есе көбейтті. Ал тек 12 жылдан кейін ұлы химиктің есептеулерінде қателеспегені тәжірибе жүзінде дәлелденді.
Радиоактивтілік
Бірақ ғылыми ортада бұл элементке шын мәнінде кең қызығушылық 1896 жылы, Беккерель уранның сәулелер шығаратыны туралы фактіні ашқан кезде басталды, бұл зерттеуші - Беккерель сәулелерінің атымен аталған. Кейінірек осы саладағы ең танымал ғалымдардың бірі Мари Кюри бұл құбылысты радиоактивтілік деп атады.
Уранды зерттеудегі келесі маңызды күн 1899 жыл болып есептеледі: дәл сол кезде Резерфорд уранның сәулеленуі біртекті емес және екі түрге – альфа және бета-сәулелерге бөлінетінін ашты. Ал бір жылдан кейін Пол Виллар (Виллард) бүгінде бізге белгілі радиоактивті сәулеленудің үшінші, соңғы түрін - гамма-сәулелер деп аталатын түрін ашты.
Жеті жылдан кейін 1906 жылы Резерфорд өзінің радиоактивтілік теориясының негізінде әр түрлі минералдардың жасын анықтау мақсаты болатын алғашқы тәжірибелер жүргізді. Бұл зерттеулер радиокөміртекті талдау теориясы мен тәжірибесінің қалыптасуына негіз болды.
Уран ядроларының бөлінуі
Бірақ, мүмкін, ең маңызды жаңалық, соның арқасындауранды бейбіт және әскери мақсатта кеңінен өндіру және байыту уран ядроларының ыдырау процесі болып табылады. Бұл 1938 жылы болды, ашуды неміс физиктері Отто Хан мен Фриц Штрасман жасады. Кейінірек бұл теория тағы бірнеше неміс физиктерінің еңбектерінде ғылыми расталды.
Олар ашқан механизмнің мәні келесідей болды: егер уран-235 изотопының ядросын нейтронмен сәулелендіру, онда бос нейтронды ұстап, ол бөліне бастайды. Және, қазір бәріміз білетіндей, бұл процесс энергияның орасан зор мөлшерінің бөлінуімен бірге жүреді. Бұл негізінен радиацияның кинетикалық энергиясына және ядроның фрагменттеріне байланысты болады. Енді уранның бөлінуі қалай жүретінін білеміз.
Бұл механизм мен оның нәтижелерінің ашылуы уранды бейбіт және әскери мақсатта пайдаланудың бастапқы нүктесі болып табылады.
Егер оны әскери мақсатта пайдалану туралы айтатын болсақ, онда алғаш рет уран ядросының үздіксіз бөліну реакциясы сияқты процеске жағдай жасауға болатындығы туралы теория (өйткені жарылу үшін үлкен энергия қажет) ядролық бомба) кеңестік физиктер Зельдович пен Харитон дәлелдеген. Бірақ мұндай реакция жасау үшін уранды байыту керек, өйткені оның қалыпты күйінде ол қажетті қасиеттерге ие емес.
Бұл элементтің тарихымен таныстық, енді оның қайда қолданылатынын анықтаймыз.
Уран изотопының қолданылуы және түрлері
Уранның тізбекті бөліну реакциясы сияқты процесс ашылғаннан кейін физиктер оны қайда қолдану керек деген сұраққа тап болды.
Қазіргі уақытта уран изотоптары қолданылатын екі негізгі аймақ бар. Бұл бейбіт (немесе энергетикалық) индустрия және әскери сала. Біріншісі де, екіншісі де уран-235 изотопының ядролық бөліну реакциясын пайдаланады, тек шығу қуаты ғана ерекшеленеді. Қарапайым тілмен айтқанда, ядролық реакторда бұл процесті ядролық бомбаның жарылуын жүзеге асыруға қажетті қуатпен жасаудың және қолдаудың қажеті жоқ.
Сонымен, уранның бөліну реакциясы қолданылатын негізгі салалар тізімі берілген.
Бірақ уран-235 изотопын алу өте күрделі және қымбат технологиялық міндет, сондықтан байыту зауыттарын салу кез келген мемлекеттің қалтасы көтере бермейді. Мысалы, құрамында уран 235 изотопы 3-5% құрайтын жиырма тонна уран отынын алу үшін 153 тоннадан астам табиғи, «шикі» уранды байыту қажет.
Уран-238 изотопы негізінен ядролық қаруды жасауда оның қуатын арттыру үшін қолданылады. Сондай-ақ, ол нейтронды ұстап, бета-ыдырау процесі жүретін кезде, бұл изотоп ақырында плутоний-239-ға айналуы мүмкін - қазіргі заманғы ядролық реакторлардың көпшілігі үшін ортақ отын.
Мұндай реакторлардың барлық кемшіліктеріне қарамастан (жоғары құны, техникалық қызмет көрсетудің күрделілігі, апат қаупі) олардың жұмысы өте тез ақталады және олар классикалық жылу немесе су электр станцияларына қарағанда теңдессіз көп энергия өндіреді.
Сонымен қатар уран ядросының ыдырау реакциясы жаппай қырып-жоятын ядролық қаруды жасауға мүмкіндік берді. Ол өзінің орасан зор күшімен, салыстырмалылығымен ерекшеленедіықшамдығы және оның үлкен аумақтарды адам тұруына жарамсыз етуге қабілеттілігі. Рас, қазіргі атом қаруларында уран емес, плутоний қолданылады.
Таусылған уран
Таусылған уранның да алуан түрі бар. Оның радиоактивтілігі өте төмен, яғни адам үшін қауіпті емес. Ол қайтадан әскери салада қолданылады, мысалы, американдық Абрамс танкінің сауытына қосымша күш беру үшін қосылады. Сонымен қатар, жоғары технологиялық армиялардың барлығында дерлік таусылған ураны бар әртүрлі снарядтарды табуға болады. Олардың жоғары массасынан басқа, олардың тағы бір өте қызықты қасиеті бар - снаряд жойылғаннан кейін оның сынықтары мен металл шаңдары өздігінен тұтанады. Айтпақшы, мұндай снаряд алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде қолданылған. Көріп отырғанымыздай, уран адам қызметінің әртүрлі салаларында қолданылған элемент.
Қорытынды
Ғалымдардың болжамы бойынша, шамамен 2030 жылы уранның барлық ірі кен орындары толығымен таусылады, содан кейін оның жетуге қиын қабаттарын игеру басталып, бағасы көтеріледі. Айтпақшы, уран кенінің өзі адамдарға мүлдем зиянсыз - кейбір кеншілер оны өндірумен ұрпақтар бойы жұмыс істеп келеді. Енді біз осы химиялық элементтің ашылу тарихын және оның ядроларының бөліну реакциясы қалай қолданылатынын білдік.
Айтпақшы, бір қызық факт белгілі – уран қосылыстары бұрыннан фарфор және фарфор үшін бояу ретінде қолданылған.шыны (уран шыны деп аталатын) 1950 жылдарға дейін.
