اليورانيومFONT="[/FONT]
تحتوي القشرة الأرضية على كمية من اليورانيوم ليست بالقليلة ( تساوي تقريباً كمية مادة الرصاص) . حيث تقدر بـ 0.0005 % من كل القشرة الأرضية،أي 65 * 10 12 طن ويكون مبعثراً في جميع الدول ، ولكن يتواجد في بعض الدول بنسب أكبر مثل :كونغو ، نيجر،تشيكوسلوفاكيا،موريتانيا،كندا ، استراليا، جنوب أفريقيا، الهند، إسبانيا، البرتغال.يتواجد في الوطن العربي حراً ومع الفوسفات,،حيث يشكل في الفوسفات نسبة0.015 %. تصل احتياطات الوطن العربي من اليورانيوم إلى /1.5/ مليون طن من فلزات اليورانيوم الأولي U3O8 و إجمالي الاحتياط الثانوي من الفوسفات إلى/4.9153/مليون طن.إن معدل اكتشاف اليورانيوم في العالم وصل في التسعينات إلى ما بين / 200 ـ 300 ألف طن / سنوياً.
علماً بأن اليورانيوم (U-236)غير موجود في الطبيعة ولكن يمكن أن يصنع بالمفاعلات
[SIZE=5]
[/SIZE]أبرز صفاته:
اليورانيوم هو عنصر فلزي ثقيل، أبيض فضي، سام , الوزن الذري لليورانيوم 238,0289
ويعتبر من أعقد المعادن المعروفة على سطح الأرض من الناحية الكيماوية حيث يتكون من عشرات العناصر المتداخلة مع بعضها البعض
حيث إن هذا الخام لا يوجد بكثرة في كل دول العالم وإنما يوجد في دول محدودة جداً هي كندا وأمريكا وجنوب أفريقيا وأستراليا ,نيجيريا.
وقطعة من معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ ولكنها ثقيلة جداً فكثافته عند 25°م هي 19,05جم لكل سنتيمتر مكعب أي أن 1 متر مكعب من اليورانيوم يزن نحو 20 طن! فهو من أثقل المعادن الموجودة في الطبيعة, فهو ثاني أثقل عنصر موجود في الطبيعة بعد البلوتونيوم
[SIZE=5][COLOR=#3333FF][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
ينصهر اليورانيوم عند 1,132°م،
ويغلي عند 3,818°م.
[SIZE=5]وهو ينتمي إلى مجموعة العناصر المسماة سلسلة الأكتينيدات[COLOR=blue][FONT="]
[/FONT][/COLOR]المظهر
silvery gray metallic
يتآكل إلى شظايا
Electrons per shell
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
الخواص الطبيعية
الحالة
solid
نقطة الذوبان
1405.3 K
(1132.3 °C, 2070 °F)
نقطة الغليان
4404 K
(4131 °C, 7468 °F)
حرارة الانصهار
9.14 kJ•mol−1
حرارة التبخر
417.1 kJ•mol−1
السعة الحرارية
(25 °C) 27.665 J•mol−1•K−1
الخصائص الذرية
البنية البلورية
orthorhombic
حالات التأكسد
3+,4+,5+,6+
(weakly basic oxide)
السالبية الكهربية
1.38 (Pauling scale)
نصف القطر الذري
138.5 pm
نصف قطر فان در فالس
186 pm
خواص اخرى[/SIZE]
[SIZE=5]الترتيب المغنطيسي
paramagnetic
المقاومة الكهربية
(0 °C) 0.280 µΩ•m
التوصيل الحراري
(300 K) 27.5 W•m−1•K−1
التمدد الحراري
(25 °C) 13.9 µm•m−1•K−1
معامل يونج
208 GPa
نسبة بواسون[COLOR=blue][FONT="]
0.23
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
بإمكان قطعة من اليورانيوم في حجم كرة المضرب إطلاق كمية من الطاقة تساوي كمية الطاقة التي تطلقها حمولة من الفحم الحجري يبلغ وزنها ثلاثة ملايين ضعف وزن قطعة اليورانيوم. وينتج اليورانيوم أيضًا الانفجارات الهائلة لبعض الأسلحة النووية.
يوجد اليورانيوم الطبيعي في القشرة الأرضية بنسبة 3 جرامات في الطن, وأيضًا في ماء البحر بنسبة 3 مليجرامات في الطن(المتر المكعب). الواحد إذاً هو عنصر نادر
يستخلص اليورانيوم إما من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم المختلفة، إلا أن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام يمكن الاستفادة منه
[SIZE=5][COLOR=#3333CC][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
خاماته وتواجده
هناك مناجم للفحم ومناجم للذهب … كذلك هناك مناجم لمادة " اليورانيوم " الخامية ، حيث يتم استخراج هذا المعدن من مناجمه
ويتحد اليورانيوم بسهولة مع العناصر الأخرى، ويوجد في الطبيعة عادة مكونًا مركبات مع الأكسجين. وفي معظم المياه السطحية والجوفية يوجد اليورانيوم في شكل أكسيد أو كربونات أو فوسفات أو فلوريد أو كبريتات. وبالإضافة إلى ذلك، يتفاعل اليورانيوم مع الأحماض مكونًا مركبات تسمى أملاح اليورانيل.وكل مركبات اليورانيوم عالية السمية
المصدر الأساسي لليورانيوم هو اليورانينيت UO2 ، ومن أهم أنواعه البتشبلند، الذي اكتشف فيه اليورانيوم لأول مرة.
ومن الخامات الرئيسية الأخرى :
اليورانوفان
الكوفينيت
الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
وقد يحتوي الحجر الجيري والطفل والفوسفات على ترسبات قيمة من خامات اليورانيوم
[SIZE=5] بينما يحتوي الجرانيت عادة على كميات قليلة من اليورانيوم[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
وفي دراسات وجد ان الفوسفات الأردني المستخدم في صناعة حامض الفوسفوريك يحتوي على نحو 50 إلى 100 جزء بالمليون من اليورانيوم الذي يمكن إستخلاصه بالطرق التكنولوجية الحديثة لإنتاج مادة الكعكة الصفراء (Yellow Cake)
[SIZE=5]
[/SIZE]
[SIZE=5]وتعد كندا والولايات المتحدة الأمريكية وجنوب إفريقيا وأستراليا ونيجيريا من أهم الدول المزوّدة لليورانيوم[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
في نهاية تسعينيات القرن العشرين بلغ إجمالي وزن اليورانيوم القابل للتعدين بتكاليف معقولة حوالي 2,700,000 طن متري. ويبلغ إنتاج العالم السنوي من اليورانيوم حوالي 35,000 طن متري. وتأتي كندا في مقدمة الدول المنتجة لليورانيوم في العالم، حيث تنتج منطقة ساسكاتشوان أكثر من نصف ما تنتجه كندا من اليورانيوم
تاريخ استخدام اليورانيوم
· استخدم الناس اليورانيوم ومركباته منذ حوالي ألفي عام تقريباً فقد احتوى زجاج ملون أنتج من خوالي عام 79 م على أكسيد اليورانيوم , وظل مصنعو الزجاج يستخدمون هذا التركيب يستخدمون هذا المركب مادة ملونة حتى القرن التاسع عشر
[SIZE=5]· واستخدم اليورانيوم أيضًا مادة ملونة في طلاء أو تزجيج الخزف الصيني. وبالإضافة إلى ذلك استخدم اليورانيوم في معالجة الصور الفوتوغرافية[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
· اكتشف الكيميائي الألماني مارتن كلابروث اليورانيوم في عام 1789م، حيث وجده في البتشبلند، وهو معدن داكن، أسود مزرق اللون. وقد سمى كلابروث اليورانيوم على اسم كوكب أورانوس، الذي كان قد اكتشف في عام 1781م
[SIZE=5]· في عام ا841 م فصل الكيميائي الفرنسي يوجين بليجو اليورانيوم النقي من البتشبلند[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
[SIZE=5]· وفي عام 1896م، اكتشف الفيزيائي الفرنسي أنطوان هنري بكويريل أن اليورانيوم مادة مشعة، وكان هذا الاكتشاف أول اكتشاف لعنصر مشع في التاريخ[COLOR=#943634][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
· وفي عام 1935م، اكتشف الفيزيائي الكندي المولد آرثر دمبستر اليورانيوم 235.
· واستخدم الكيميائيان الألمانيان أوتو هان وفرتز ستراسمان اليورانيوم لإنتاج أول انشطار نووي اصطناعي في عام 1938م.
· وفي عام 1942م، أنتج الفيزيائي الإيطالي المولد إنريكو فيرمي ومساعدوه في جامعة شيكاغو أول تفاعل سلسلي اصطناعي، مستخدمين اليورانيوم 235 مادة انشطارية. وقد قاد عمل فيرمي إلى تطوير القنبلة الذرية، كما قادت الأبحاث العلمية إلى الاستخدامات السلمية لليورانيوم.
[SIZE=5]· ومنذ أوائل سبعينيات القرن العشرين أصبحت محطات القدرة النووية التي تستخدم اليورانيوم وقودًا من أهم مصادر الطاقة. وتوجد هذه المحطات في 30 دولة، يواصل عدد منها الآن بناء المزيد من المحطات. أما بقية الدول فقد أوقفت بناء المحطات الجديدة لأسباب عديدة منها القلق من تأثير هذه المحطات الجديدة على السلامة العامة، والنظم الحكومية المرتبطة بالسلامة،(كما حدث في مفاعل فوكوشيما في اليابان ومن قبله مفاعل تشرنوبل في الاتحاد السوفيتي) وارتفاع تكلفة وتشغيل المحطات الجديدة مقارنة بتكلفة محطات القدرة التي تستخدم الطاقة الناتجة عن حرق الفحم الحجري والغاز الطبيعي.[COLOR=blue][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
.
نظائر اليورانيوم
[SIZE=5]§ نظير ذرييورانيوم ( 235) وهو قابل للانشطار، (fissile ) ويدعى النظير الانشطاري 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 0.71 % و يستخدم في المفاعلات النووية وتصنع منه القنابل الذرية و يعمل كبادئ للقنبلة الهيدروجينية ،[COLOR=blue][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
[SIZE=5]§ نظير ذري يور انيوم(238) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره (99.28( % وهو غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في المفاعلات النووية و يستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول الدواء لاماكنه داخل الجسم الحي . ويستخدم في المفاعلات المولدة للوقود النووي breeder reactor
ويعرف اليورانيوم 238 باليورانيوم المستنفد، أو الخامد، أو المنضّب[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
[SIZE=5]§ نظير ذري (233) قابل أيضا للانشطار بالنوترونات ويمكن استخدامه في المفاعلات الذرية التي تعمل بغاز الهيليوم المولدة للحرارة العالية Thermal nuclear reactor ،[COLOR=blue][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
§ نظير ذري (234) ويتواجد كشوائب داخل الخام نسبته حوالي 0,006%.
فترة نصف العمر
عنصر اليورانيوم ذو نشاط إشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء مطلقة طاقة في شكل إشعاع حيث تبلغ فترة نصف العمر بالنسبة إلى (نظير ذري 238) حوالي 4.9 710× سنة(4,9 بليون عام)
ولليورانيوم 235 حوالي 7.04 810 × سنة(حوالي 700 مليون عام)
ولليورانيوم 234 حوالي 250,000 عام
النشاط الإشعاعي
كل نظائر اليورانيوم مشعة، حيث تنحل (تتفتت) نوى ذراتها مطلقة جسيمات وطاقة، وخاصة جسيمات ألفا وجسيمات بيتا وأشعة جاما.
وعندما ينحل النظير يتحول إلى نظير آخر. وبحدوث سلسلة من الانحلالات يتحول اليورانيوم في النهاية إلى نظير للرصاص غير مشع.
[SIZE=5]
[/SIZE]
mi : دقيقة
d : يوم
m : شهر
Y : سنة
ويقيس العلماء معدل إشعاع أي نظير على أساس عمره النصفي، أي الفترة الزمنية التي يتبقى بعدها نصف عدد الذرات المكونة لعينة من النظير في شكل ذرات لذلك النظير.
[SIZE=5]. ويعتقد أن جزءًا كبيرًا من حرارة باطن الأرض ينتج عن الإشعاع الصادر عن اليورانيوم[COLOR=blue][FONT="].
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
قابلية الانشطار
ينشطر اليورانيوم 235 إلى شظيتين عند قذفه بنيوترون، وتنطلق عن ذلك طاقة، كما ينطلق نيوترونان أو أكثر. وتسبب هذه النيوترونات بدورها انشطار نوى أخرى، مطلقة أيضًا طاقة ونيوترونات. عند انشطار نواة يورانيوم 235 تتحرر طاقة يتجاوز مقدارها 200 مليون إلكترون/ فولت. وبشكل أكثر وضوحا يمكن مقارنة مقدار الطاقة المحررة بالطاقة المحررة من الفحم: من كيلو غرام واحد من الفحم يمكن إنتاج 8 كيلو واط/ ساعة. أما من كيلو غرام واحد من اليورانيوم 235، فيمكن إنتاج ما يقارب 24 مليون كيلو واط/ ساعة. ويتم إنتاج هذه الطاقة داخل المفاعلات النووية.
[SIZE=5] وتحت ظروف معينة يمكن لهذه العملية أن تستمر في سلسلة من الانشطارات ذاتية الاستمرار تسمى التفاعل السلسلي[COLOR=#3333FF][FONT="].
[/FONT][/COLOR] [/SIZE]
ولا تنشطر نواة اليورانيوم 238 عند قذفها بنيوترون إلا نادرًا، وذلك لأنها عادة تمتص النيوترونات التي تصطدم بها.
وبهذا تعتبر مادة اليورانيوم 235 هي الوقود الرئيسي المستخدم في المفاعلات النووية
ويتم التحكم بمعدل الانشطار النووي في المفاعل باستخدام قضبان من مادة الكاديوم التي تقوم بامتصاص بعض النيوترونات المتحررة فهي تسمح بتنظيم الانشطار النووي والتحكم الآمن به ، كما يستخدم نظام تبريد مائي للتخلص من الحرارة المفرطة التي تنتج في أثناء العملية ، ويستخدم البخار الذي يتم توليده لتدوير التربينات التي تولد الطاقة الكهربائية وبذلك فلإنتاج 133 ميغا وات يحتاج المفاعل إلى 25 طن من اليورانيوم المخصب والتي يتم إنتاجها من 210 طن من اليورانيوم الطبيعي
تعدين اليورانيوم
[SIZE=5] تستخدم شركات التنقيب ثلاث طرق رئيسية لاستخراج اليورانيوم من الأرض :
1_التعدين المحلولي المكاني
2_التعدين المكشوف
3_ التعدين الأرضي.[COLOR=blue][FONT="]
[/FONT][/COLOR][/SIZE]
التعدين المحلولي المكاني. يبدأ التعدين المحلولي المكاني بضخ محلول خاص عبر ثقوب تحفر في باطن الأرض لتذويب أكاسيد اليورانيوم. ويضخ المحلول المحتوي على الأكاسيد بعد ذلك إلى حاويات موضوعة على السطح.
وفي كل الحالات تقريبًا، تكون الثقوب المستخدمة في التعدين المحلولي المكاني محفورة مسبقًا ضمن جهود التنقيب عن ترسبات اليورانيوم، حيث يستخدمها المنقبون، أثناء عمليات الاستكشاف الأولية لإنزال كاشفات الإشعاع.
التعدين المكشوف. في هذا النوع من التعدين تستخدم المتفجرات لتفتيت الصخور والترب التي تغطي ترسبات اليورانيوم قرب سطح الأرض. يحفر المنقبون ثقوبًا تملأ بالمتفجرات. وبعد الانفجارات تستخدم جرافات ضخمة لإبعاد الكتل الصخرية، ثم تستخدم جرافات أصغر لاستخراج خام اليورانيوم.
التعدين الأرضي. يستخدم التعدين الأرضي في حالة وجود خام اليورانيوم بعيدًا عن السطح. تحفر شركات التنقيب أنفاقًا داخل الترسبات، وبعد ذلك يحفر المنقبون ثقوبًا داخل جدران الأنفاق لملئها بالمتفجرات التي تخلخل الخام، ثم يضعون الخام في دلاء ترفع إلى السطح.
[SIZE=5]
يتبع…
[/SIZE]