यूरेनियम धातुएँ. यूरेनियम और उसके यौगिक खतरनाक क्यों हैं? यूरेनियम आइसोटोप के अनुप्रयोग और प्रकार

यूरेनियम कहाँ से आया?सबसे अधिक संभावना है, यह सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान प्रकट होता है। तथ्य यह है कि लोहे से भारी तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए न्यूट्रॉन का एक शक्तिशाली प्रवाह होना चाहिए, जो सुपरनोवा विस्फोट के दौरान ठीक होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि तब, इसके द्वारा निर्मित नए तारा प्रणालियों के बादल से संघनन के दौरान, यूरेनियम, एक प्रोटोप्लेनेटरी बादल में एकत्रित हो गया और बहुत भारी होने के कारण, ग्रहों की गहराई में डूब जाना चाहिए। लेकिन यह सच नहीं है. यूरेनियम एक रेडियोधर्मी तत्व है और जब इसका क्षय होता है तो यह ऊष्मा छोड़ता है। गणना से पता चलता है कि यदि यूरेनियम को ग्रह की पूरी मोटाई में समान रूप से वितरित किया जाता है, कम से कम सतह पर समान एकाग्रता के साथ, तो यह बहुत अधिक गर्मी उत्सर्जित करेगा। इसके अलावा, यूरेनियम के उपभोग के कारण इसका प्रवाह कमजोर हो जाना चाहिए। चूँकि ऐसा कुछ भी नहीं देखा गया है, भूवैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कम से कम एक तिहाई यूरेनियम, और शायद यह पूरा, पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, जहाँ इसकी सामग्री 2.5∙10 –4% है। ऐसा क्यों हुआ इस पर चर्चा नहीं की गई.

यूरेनियम का खनन कहाँ होता है?पृथ्वी पर यूरेनियम इतना कम नहीं है - बहुतायत की दृष्टि से यह 38वें स्थान पर है। और इस तत्व का अधिकांश भाग तलछटी चट्टानों - कार्बोनेसियस शेल्स और फॉस्फोराइट्स में पाया जाता है: क्रमशः 8∙10 –3 और 2.5∙10 –2% तक। कुल मिलाकर, पृथ्वी की पपड़ी में 10 14 टन यूरेनियम है, लेकिन मुख्य समस्या यह है कि यह बहुत फैला हुआ है और शक्तिशाली जमाव नहीं बनाता है। लगभग 15 यूरेनियम खनिज औद्योगिक महत्व के हैं। यह यूरेनियम टार है - इसका आधार टेट्रावैलेंट यूरेनियम ऑक्साइड, यूरेनियम अभ्रक है - विभिन्न सिलिकेट, फॉस्फेट और हेक्सावलेंट यूरेनियम पर आधारित वैनेडियम या टाइटेनियम के साथ अधिक जटिल यौगिक।

बेकरेल किरणें क्या हैं?वोल्फगैंग रोएंटगेन द्वारा एक्स-रे की खोज के बाद, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-हेनरी बेकरेल को यूरेनियम लवण की चमक में रुचि हो गई, जो सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में होती है। वह समझना चाहता था कि क्या यहां एक्स-रे भी होते हैं। दरअसल, वे मौजूद थे - नमक ने काले कागज के माध्यम से फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन कर दिया। हालाँकि, एक प्रयोग में, नमक रोशन नहीं हुआ था, लेकिन फोटोग्राफिक प्लेट फिर भी काली हो गई थी। जब नमक और फोटोग्राफिक प्लेट के बीच एक धातु की वस्तु रखी गई, तो नीचे का अंधेरा कम हो गया। इसलिए, प्रकाश द्वारा यूरेनियम के उत्तेजना के कारण नई किरणें उत्पन्न नहीं हुईं और आंशिक रूप से धातु से होकर नहीं गुजरीं। उन्हें शुरू में "बेकेरेल की किरणें" कहा जाता था। बाद में यह पता चला कि ये मुख्य रूप से बीटा किरणों के एक छोटे से जोड़ के साथ अल्फा किरणें हैं: तथ्य यह है कि यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप क्षय के दौरान एक अल्फा कण उत्सर्जित करते हैं, और बेटी उत्पाद भी बीटा क्षय का अनुभव करते हैं।

यूरेनियम कितना रेडियोधर्मी है?यूरेनियम में कोई स्थिर आइसोटोप नहीं है; वे सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला यूरेनियम-238 है जिसका आधा जीवन 4.4 अरब वर्ष है। इसके बाद यूरेनियम-235 आता है - 0.7 अरब वर्ष। वे दोनों अल्फा क्षय से गुजरते हैं और थोरियम के समस्थानिक बन जाते हैं। यूरेनियम-238 सभी प्राकृतिक यूरेनियम का 99% से अधिक बनाता है। इसके विशाल आधे जीवन के कारण, इस तत्व की रेडियोधर्मिता कम है, और इसके अलावा, अल्फा कण मानव शरीर की सतह पर स्ट्रेटम कॉर्नियम में प्रवेश करने में सक्षम नहीं हैं। वे कहते हैं कि यूरेनियम के साथ काम करने के बाद, आई.वी. कुरचटोव ने बस अपने हाथों को रूमाल से पोंछ लिया और रेडियोधर्मिता से जुड़ी किसी भी बीमारी से पीड़ित नहीं हुए।

शोधकर्ताओं ने बार-बार यूरेनियम खदानों और प्रसंस्करण संयंत्रों में श्रमिकों की बीमारियों के आंकड़ों की ओर रुख किया है। उदाहरण के लिए, यहां कनाडाई और अमेरिकी विशेषज्ञों का एक हालिया लेख है, जिसमें 1950-1999 के दौरान कनाडाई प्रांत सस्केचेवान में एल्डोरैडो खदान में 17 हजार से अधिक श्रमिकों के स्वास्थ्य डेटा का विश्लेषण किया गया था ( पर्यावरण अनुसंधान, 2014, 130, 43-50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002)। वे इस तथ्य से आगे बढ़े कि विकिरण का तेजी से बढ़ने वाली रक्त कोशिकाओं पर सबसे मजबूत प्रभाव पड़ता है, जिससे संबंधित प्रकार के कैंसर होते हैं। आंकड़ों से पता चला है कि खदान श्रमिकों में औसत कनाडाई आबादी की तुलना में विभिन्न प्रकार के रक्त कैंसर की घटना कम है। इस मामले में, विकिरण का मुख्य स्रोत स्वयं यूरेनियम नहीं माना जाता है, बल्कि इसके द्वारा उत्पन्न गैसीय रेडॉन और इसके क्षय उत्पाद, जो फेफड़ों के माध्यम से शरीर में प्रवेश कर सकते हैं।

यूरेनियम हानिकारक क्यों है?? यह, अन्य भारी धातुओं की तरह, अत्यधिक विषैला होता है और गुर्दे और यकृत की विफलता का कारण बन सकता है। दूसरी ओर, यूरेनियम, एक फैला हुआ तत्व होने के कारण, पानी, मिट्टी में अनिवार्य रूप से मौजूद होता है और खाद्य श्रृंखला में केंद्रित होकर मानव शरीर में प्रवेश करता है। यह मानना ​​उचित है कि विकास की प्रक्रिया में, जीवित प्राणियों ने प्राकृतिक सांद्रता में यूरेनियम को बेअसर करना सीख लिया है। यूरेनियम पानी में सबसे खतरनाक है, इसलिए WHO ने एक सीमा तय की: शुरुआत में यह 15 µg/l थी, लेकिन 2011 में मानक को बढ़ाकर 30 µg/g कर दिया गया। एक नियम के रूप में, पानी में बहुत कम यूरेनियम होता है: संयुक्त राज्य अमेरिका में औसतन 6.7 µg/l, चीन और फ्रांस में - 2.2 µg/l। लेकिन मजबूत विचलन भी हैं। तो कैलिफ़ोर्निया के कुछ क्षेत्रों में यह मानक से सौ गुना अधिक है - 2.5 मिलीग्राम/लीटर, और दक्षिणी फ़िनलैंड में यह 7.8 मिलीग्राम/लीटर तक पहुँच जाता है। शोधकर्ता जानवरों पर यूरेनियम के प्रभाव का अध्ययन करके यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या WHO का मानक बहुत सख्त है। यहाँ एक विशिष्ट कार्य है ( बायोमेड रिसर्च इंटरनेशनल, 2014, आईडी 181989; डीओआई:10.1155/2014/181989)। फ्रांसीसी वैज्ञानिकों ने चूहों को नौ महीने तक घटे हुए यूरेनियम के मिश्रण और अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में - 0.2 से 120 मिलीग्राम/लीटर तक पानी पिलाया। निचला मूल्य खदान के पास का पानी है, जबकि ऊपरी मूल्य कहीं भी नहीं पाया जाता है - फिनलैंड में मापी गई यूरेनियम की अधिकतम सांद्रता 20 मिलीग्राम/लीटर है। लेखकों को आश्चर्य हुआ - लेख का नाम है: "शारीरिक प्रणालियों पर यूरेनियम के ध्यान देने योग्य प्रभाव की अप्रत्याशित अनुपस्थिति ..." - चूहों के स्वास्थ्य पर यूरेनियम का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ा। जानवरों ने अच्छा खाया, वजन ठीक से बढ़ा, बीमारी की शिकायत नहीं की और कैंसर से नहीं मरे। यूरेनियम, जैसा कि होना चाहिए, मुख्य रूप से गुर्दे और हड्डियों में और यकृत में सौ गुना कम मात्रा में जमा किया गया था, और इसका संचय अपेक्षित रूप से पानी में सामग्री पर निर्भर करता था। हालाँकि, इससे गुर्दे की विफलता या यहाँ तक कि सूजन के किसी भी आणविक मार्कर की ध्यान देने योग्य उपस्थिति नहीं हुई। लेखकों ने सुझाव दिया कि WHO के सख्त दिशानिर्देशों की समीक्षा शुरू होनी चाहिए। हालाँकि, एक चेतावनी है: मस्तिष्क पर प्रभाव। चूहों के मस्तिष्क में जिगर की तुलना में कम यूरेनियम था, लेकिन इसकी सामग्री पानी में मात्रा पर निर्भर नहीं थी। लेकिन यूरेनियम ने मस्तिष्क की एंटीऑक्सीडेंट प्रणाली के कामकाज को प्रभावित किया: खुराक की परवाह किए बिना, कैटालेज़ की गतिविधि 20% बढ़ गई, ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज़ 68-90% बढ़ गई, और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ की गतिविधि 50% कम हो गई। इसका मतलब यह है कि यूरेनियम स्पष्ट रूप से मस्तिष्क में ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बना और शरीर ने इस पर प्रतिक्रिया की। यह प्रभाव - यूरेनियम के संचय के अभाव में मस्तिष्क पर इसका तीव्र प्रभाव, वैसे, साथ ही जननांगों में भी - पहले देखा गया था। इसके अलावा, 75-150 मिलीग्राम/लीटर की सांद्रता में यूरेनियम वाला पानी, जिसे नेब्रास्का विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने छह महीने तक चूहों को खिलाया ( न्यूरोटॉक्सिकोलॉजी और टेराटोलॉजी, 2005, 27, 1, 135-144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), ने मैदान में छोड़े गए जानवरों, मुख्य रूप से नर, के व्यवहार को प्रभावित किया: उन्होंने रेखाओं को पार किया, अपने पिछले पैरों पर खड़े हुए और नियंत्रण वाले पैरों की तुलना में अपने बालों को अलग तरह से काटा। इस बात के प्रमाण हैं कि यूरेनियम जानवरों में स्मृति क्षीणता का कारण भी बनता है। व्यवहारिक परिवर्तन मस्तिष्क में लिपिड ऑक्सीकरण के स्तर से संबंधित थे। यह पता चला कि यूरेनियम के पानी ने चूहों को स्वस्थ, बल्कि बेवकूफ बना दिया। ये डेटा तथाकथित खाड़ी युद्ध सिंड्रोम के विश्लेषण में हमारे लिए उपयोगी होंगे।

क्या यूरेनियम शेल गैस विकास स्थलों को दूषित करता है?यह इस बात पर निर्भर करता है कि गैस युक्त चट्टानों में यूरेनियम कितना है और यह उनके साथ कैसे जुड़ा है। उदाहरण के लिए, बफ़ेलो विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर ट्रेसी बैंक ने मार्सेलस शेल का अध्ययन किया, जो पश्चिमी न्यूयॉर्क से पेंसिल्वेनिया और ओहियो से पश्चिम वर्जीनिया तक फैला हुआ है। यह पता चला कि यूरेनियम रासायनिक रूप से हाइड्रोकार्बन के स्रोत से सटीक रूप से संबंधित है (याद रखें कि संबंधित कार्बोनेसियस शेल्स में यूरेनियम सामग्री सबसे अधिक है)। प्रयोगों से पता चला है कि फ्रैक्चरिंग के दौरान इस्तेमाल किया गया घोल यूरेनियम को पूरी तरह से घोल देता है। “जब इन पानी में यूरेनियम सतह पर पहुंचता है, तो यह आसपास के क्षेत्र को प्रदूषित कर सकता है। इससे विकिरण का ख़तरा नहीं है, लेकिन यूरेनियम एक ज़हरीला तत्व है,'' ट्रेसी बैंक ने 25 अक्टूबर, 2010 को एक विश्वविद्यालय प्रेस विज्ञप्ति में कहा। शेल गैस उत्पादन के दौरान यूरेनियम या थोरियम से पर्यावरण प्रदूषण के खतरे पर अभी तक कोई विस्तृत लेख तैयार नहीं किया गया है।

यूरेनियम की आवश्यकता क्यों है?पहले, इसका उपयोग चीनी मिट्टी की चीज़ें और रंगीन कांच बनाने के लिए रंगद्रव्य के रूप में किया जाता था। अब यूरेनियम परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों का आधार है। इस मामले में, इसकी अनूठी संपत्ति का उपयोग किया जाता है - नाभिक की विभाजित करने की क्षमता।

परमाणु विखंडन क्या है? एक नाभिक का दो असमान बड़े टुकड़ों में टूटना। इस गुण के कारण ही न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान न्यूट्रॉन विकिरण के कारण यूरेनियम से भारी नाभिक बड़ी कठिनाई से बनते हैं। घटना का सार इस प्रकार है. यदि नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या का अनुपात इष्टतम नहीं है, तो यह अस्थिर हो जाता है। आमतौर पर, ऐसा नाभिक या तो एक अल्फा कण - दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन, या एक बीटा कण - एक पॉज़िट्रॉन उत्सर्जित करता है, जो न्यूट्रॉन में से एक के प्रोटॉन में परिवर्तन के साथ होता है। पहले मामले में, आवर्त सारणी का एक तत्व प्राप्त होता है, दो कोशिकाओं को पीछे की ओर, दूसरे में - एक कोशिका को आगे की ओर। हालाँकि, अल्फा और बीटा कणों को उत्सर्जित करने के अलावा, यूरेनियम नाभिक विखंडन में सक्षम है - आवर्त सारणी के मध्य में दो तत्वों के नाभिक में क्षय, उदाहरण के लिए बेरियम और क्रिप्टन, जो यह एक नया न्यूट्रॉन प्राप्त करने के बाद करता है। इस घटना की खोज रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद हुई, जब भौतिकविदों ने नए खोजे गए विकिरण को हर उस चीज के संपर्क में लाया जो वे कर सकते थे। घटनाओं में भाग लेने वाले ओटो फ्रिस्क इस बारे में लिखते हैं ("भौतिक विज्ञान में प्रगति," 1968, 96, 4)। बेरिलियम किरणों - न्यूट्रॉन - की खोज के बाद एनरिको फर्मी ने उनके साथ यूरेनियम को विकिरणित किया, विशेष रूप से, बीटा क्षय का कारण बनने के लिए - उन्होंने इसका उपयोग अगले, 93 वें तत्व को प्राप्त करने के लिए करने की आशा की, जिसे अब नेपच्यूनियम कहा जाता है। यह वह था जिसने विकिरणित यूरेनियम में एक नए प्रकार की रेडियोधर्मिता की खोज की, जिसे उसने ट्रांसयूरेनियम तत्वों की उपस्थिति से जोड़ा। उसी समय, न्यूट्रॉन को धीमा करने से, जिसके लिए बेरिलियम स्रोत को पैराफिन की एक परत से ढक दिया गया था, इस प्रेरित रेडियोधर्मिता में वृद्धि हुई। अमेरिकी रेडियोकेमिस्ट एरिस्टाइड वॉन ग्रोसे ने सुझाव दिया कि इन तत्वों में से एक प्रोटैक्टीनियम था, लेकिन वह गलत था। लेकिन ओटो हैन, जो उस समय वियना विश्वविद्यालय में काम कर रहे थे और 1917 में खोजे गए प्रोटैक्टीनियम को अपने दिमाग की उपज मानते थे, ने फैसला किया कि वह यह पता लगाने के लिए बाध्य हैं कि कौन से तत्व प्राप्त किए गए थे। 1938 की शुरुआत में, लिस मीटनर के साथ, हैन ने प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर सुझाव दिया कि रेडियोधर्मी तत्वों की पूरी श्रृंखला यूरेनियम -238 और उसके सहयोगी तत्वों के न्यूट्रॉन-अवशोषित नाभिक के कई बीटा क्षय के कारण बनती है। ऑस्ट्रिया के एंस्क्लस के बाद नाज़ियों के संभावित प्रतिशोध के डर से, जल्द ही लिसे मीटनर को स्वीडन भागने के लिए मजबूर होना पड़ा। हैन ने फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन के साथ अपने प्रयोगों को जारी रखते हुए पाया कि उत्पादों में बेरियम, तत्व संख्या 56 भी था, जिसे किसी भी तरह से यूरेनियम से प्राप्त नहीं किया जा सकता था: यूरेनियम के अल्फा क्षय की सभी श्रृंखलाएं बहुत भारी सीसे के साथ समाप्त होती हैं। शोधकर्ता परिणाम से इतने आश्चर्यचकित थे कि उन्होंने इसे प्रकाशित नहीं किया; उन्होंने केवल दोस्तों को पत्र लिखे, विशेष रूप से गोथेनबर्ग में लिसे मीटनर को। वहां, 1938 में क्रिसमस पर, उनके भतीजे, ओटो फ्रिस्क ने उनसे मुलाकात की, और, शीतकालीन शहर के आसपास घूमते हुए - वह स्की पर, चाची पैदल - उन्होंने यूरेनियम के विकिरण के दौरान बेरियम की उपस्थिति की संभावना पर चर्चा की परमाणु विखंडन का परिणाम (लिसे मीटनर के बारे में अधिक जानकारी के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2013, संख्या 4 देखें)। कोपेनहेगन लौटकर, फ्रिस्क ने सचमुच नील्स बोहर को संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए प्रस्थान करने वाले जहाज के गैंगवे पर पकड़ा और उसे विखंडन के विचार के बारे में बताया। बोह्र ने अपने माथे पर थप्पड़ मारते हुए कहा: “ओह, हम कितने मूर्ख थे! हमें इस पर पहले ही ध्यान देना चाहिए था।" जनवरी 1939 में, फ्रिस्क और मीटनर ने न्यूट्रॉन के प्रभाव में यूरेनियम नाभिक के विखंडन पर एक लेख प्रकाशित किया। उस समय तक, ओटो फ्रिस्क ने पहले ही एक नियंत्रण प्रयोग कर लिया था, साथ ही कई अमेरिकी समूहों ने भी, जिन्हें बोह्र से संदेश प्राप्त हुआ था। वे कहते हैं कि 26 जनवरी, 1939 को वाशिंगटन में सैद्धांतिक भौतिकी पर वार्षिक सम्मेलन में उनकी रिपोर्ट के दौरान ही भौतिकविदों ने अपनी प्रयोगशालाओं में तितर-बितर होना शुरू कर दिया था, जब उन्होंने इस विचार का सार समझ लिया था। विखंडन की खोज के बाद, हैन और स्ट्रैसमैन ने अपने प्रयोगों को संशोधित किया और अपने सहयोगियों की तरह पाया कि विकिरणित यूरेनियम की रेडियोधर्मिता ट्रांसयूरेनियम से नहीं, बल्कि आवर्त सारणी के मध्य से विखंडन के दौरान बने रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय से जुड़ी है।

यूरेनियम में श्रृंखला अभिक्रिया कैसे होती है?यूरेनियम और थोरियम नाभिक के विखंडन की संभावना प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध होने के तुरंत बाद (और पृथ्वी पर किसी भी महत्वपूर्ण मात्रा में कोई अन्य विखंडन तत्व नहीं हैं), नील्स बोह्र और जॉन व्हीलर, जिन्होंने प्रिंसटन में काम किया, साथ ही, उनमें से स्वतंत्र रूप से, सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हां. आई. फ्रेनकेल और जर्मन सिगफ्राइड फ्लुगे और गॉटफ्राइड वॉन ड्रोस्टे ने परमाणु विखंडन का सिद्धांत बनाया। इससे दो तंत्रों का अनुसरण हुआ। एक तेज न्यूट्रॉन के थ्रेशोल्ड अवशोषण से जुड़ा है। इसके अनुसार, विखंडन शुरू करने के लिए, एक न्यूट्रॉन में काफी उच्च ऊर्जा होनी चाहिए, मुख्य आइसोटोप - यूरेनियम -238 और थोरियम -232 के नाभिक के लिए 1 MeV से अधिक। कम ऊर्जा पर, यूरेनियम-238 द्वारा न्यूट्रॉन अवशोषण में एक गुंजयमान चरित्र होता है। इस प्रकार, 25 ईवी की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन में कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है जो अन्य ऊर्जाओं की तुलना में हजारों गुना बड़ा होता है। इस स्थिति में, कोई विखंडन नहीं होगा: यूरेनियम-238 यूरेनियम-239 बन जाएगा, जो 23.54 मिनट के आधे जीवन के साथ नेपच्यूनियम-239 में बदल जाएगा, जो 2.33 दिनों के आधे जीवन के साथ लंबे समय तक जीवित रहेगा। प्लूटोनियम-239. थोरियम-232 यूरेनियम-233 बन जायेगा।

दूसरा तंत्र न्यूट्रॉन का गैर-दहलीज अवशोषण है, इसके बाद तीसरा कमोबेश सामान्य विखंडनीय आइसोटोप होता है - यूरेनियम-235 (साथ ही प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233, जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं): द्वारा किसी भी न्यूट्रॉन को अवशोषित करना, यहां तक ​​​​कि धीमी गति से, तथाकथित थर्मल, थर्मल गति में भाग लेने वाले अणुओं के लिए ऊर्जा के साथ - 0.025 ईवी, ऐसा नाभिक विभाजित हो जाएगा। और यह बहुत अच्छा है: थर्मल न्यूट्रॉन का कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र तेज़, मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट न्यूट्रॉन से चार गुना अधिक होता है। परमाणु ऊर्जा के पूरे बाद के इतिहास के लिए यूरेनियम-235 का यही महत्व है: यह वह है जो प्राकृतिक यूरेनियम में न्यूट्रॉन के गुणन को सुनिश्चित करता है। न्यूट्रॉन की चपेट में आने के बाद यूरेनियम-235 नाभिक अस्थिर हो जाता है और तेजी से दो असमान भागों में विभाजित हो जाता है। रास्ते में, कई (औसतन 2.75) नए न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। यदि वे एक ही यूरेनियम के नाभिक से टकराते हैं, तो वे न्यूट्रॉन को तेजी से गुणा करने का कारण बनेंगे - एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होगी, जिससे भारी मात्रा में गर्मी के तेजी से निकलने के कारण विस्फोट होगा। न तो यूरेनियम-238 और न ही थोरियम-232 इस तरह काम कर सकते हैं: आखिरकार, विखंडन के दौरान, न्यूट्रॉन 1-3 MeV की औसत ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होते हैं, अर्थात, यदि 1 MeV की ऊर्जा सीमा है, तो इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा न्यूट्रॉन निश्चित रूप से प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम नहीं होंगे, और कोई प्रजनन नहीं होगा। इसका मतलब यह है कि इन आइसोटोप को भुला दिया जाना चाहिए और न्यूट्रॉन को थर्मल ऊर्जा में धीमा करना होगा ताकि वे यूरेनियम -235 के नाभिक के साथ यथासंभव कुशलता से बातचीत कर सकें। साथ ही, यूरेनियम-238 द्वारा उनके गुंजयमान अवशोषण की अनुमति नहीं दी जा सकती: आखिरकार, प्राकृतिक यूरेनियम में यह आइसोटोप 99.3% से थोड़ा कम है और न्यूट्रॉन अधिक बार इसके साथ टकराते हैं, न कि लक्ष्य यूरेनियम-235 के साथ। और एक मॉडरेटर के रूप में कार्य करके, न्यूट्रॉन के गुणन को एक स्थिर स्तर पर बनाए रखना और विस्फोट को रोकना - श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करना संभव है।

1939 के उसी घातक वर्ष में हां बी ज़ेल्डोविच और यू बी खारिटन ​​द्वारा की गई एक गणना से पता चला कि इसके लिए भारी पानी या ग्रेफाइट के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करना और यूरेनियम के साथ प्राकृतिक यूरेनियम को समृद्ध करना आवश्यक है- 235 कम से कम 1.83 बार। तब यह विचार उन्हें कोरी कल्पना प्रतीत हुआ: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यूरेनियम की उन महत्वपूर्ण मात्राओं का संवर्धन लगभग दोगुना हो जाता है जो एक श्रृंखला विस्फोट को अंजाम देने के लिए आवश्यक हैं,<...>यह अत्यंत बोझिल कार्य है, जो व्यावहारिक असंभवता के करीब है।” अब यह समस्या हल हो गई है, और परमाणु उद्योग बिजली संयंत्रों के लिए यूरेनियम-235 से 3.5% तक समृद्ध यूरेनियम का बड़े पैमाने पर उत्पादन कर रहा है।

स्वतःस्फूर्त परमाणु विखंडन क्या है? 1940 में, जी.एन. फ्लेरोव और के.ए. पेट्रज़ाक ने पाया कि यूरेनियम का विखंडन बिना किसी बाहरी प्रभाव के, अनायास हो सकता है, हालांकि आधा जीवन सामान्य अल्फा क्षय की तुलना में बहुत लंबा है। चूँकि इस तरह के विखंडन से न्यूट्रॉन भी उत्पन्न होते हैं, यदि उन्हें प्रतिक्रिया क्षेत्र से बाहर निकलने की अनुमति नहीं दी जाती है, तो वे श्रृंखला प्रतिक्रिया के आरंभकर्ता के रूप में काम करेंगे। यह वह घटना है जिसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता क्यों है?ज़ेल्डोविच और खारिटन ​​परमाणु ऊर्जा के आर्थिक प्रभाव की गणना करने वाले पहले लोगों में से थे (उस्पेखी फ़िज़िचेस्किख नौक, 1940, 23, 4)। “...फिलहाल, यूरेनियम में अनंत शाखाओं वाली श्रृंखलाओं के साथ परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया करने की संभावना या असंभवता के बारे में अंतिम निष्कर्ष निकालना अभी भी असंभव है। यदि ऐसी प्रतिक्रिया संभव है, तो प्रयोगकर्ता के पास ऊर्जा की भारी मात्रा के बावजूद, इसकी सुचारू प्रगति सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया दर स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है। यह परिस्थिति प्रतिक्रिया के ऊर्जा उपयोग के लिए अत्यंत अनुकूल है। इसलिए आइए प्रस्तुत करते हैं - हालाँकि यह एक अकुशल भालू की त्वचा का एक विभाजन है - कुछ संख्याएँ जो यूरेनियम के ऊर्जा उपयोग की संभावनाओं को दर्शाती हैं। यदि विखंडन प्रक्रिया तेज न्यूट्रॉन के साथ आगे बढ़ती है, तो, प्रतिक्रिया यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप (U238) को पकड़ लेती है, तो<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप से एक कैलोरी की लागत कोयले की तुलना में लगभग 4000 गुना सस्ती हो जाती है (बशर्ते, निश्चित रूप से, "दहन" और गर्मी हटाने की प्रक्रियाएं यूरेनियम की तुलना में यूरेनियम के मामले में बहुत अधिक महंगी न हों कोयले के मामले में) धीमे न्यूट्रॉन के मामले में, "यूरेनियम" कैलोरी की लागत (उपरोक्त आंकड़ों के आधार पर) होगी, यह ध्यान में रखते हुए कि U235 आइसोटोप की प्रचुरता 0.007 है, जो पहले से ही "कोयला" कैलोरी से केवल 30 गुना सस्ता है, अन्य सभी चीजें समान हैं।”

पहली नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया 1942 में शिकागो विश्वविद्यालय में एनरिको फर्मी द्वारा की गई थी, और रिएक्टर को मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया गया था - न्यूट्रॉन प्रवाह में बदलाव के रूप में ग्रेफाइट छड़ों को अंदर और बाहर धकेलना। पहला बिजली संयंत्र 1954 में ओबनिंस्क में बनाया गया था। ऊर्जा पैदा करने के अलावा, पहले रिएक्टरों ने हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए भी काम किया।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र कैसे संचालित होता है?आजकल, अधिकांश रिएक्टर धीमे न्यूट्रॉन पर काम करते हैं। धातु के रूप में समृद्ध यूरेनियम, एल्यूमीनियम जैसे मिश्र धातु या ऑक्साइड को लंबे सिलेंडरों में रखा जाता है जिन्हें ईंधन तत्व कहा जाता है। इन्हें रिएक्टर में एक निश्चित तरीके से स्थापित किया जाता है, और उनके बीच मॉडरेटर छड़ें डाली जाती हैं, जो श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती हैं। समय के साथ, रिएक्टर जहर ईंधन तत्व में जमा हो जाता है - यूरेनियम विखंडन उत्पाद, जो न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में भी सक्षम हैं। जब यूरेनियम-235 की सांद्रता एक महत्वपूर्ण स्तर से नीचे गिर जाती है, तो तत्व को सेवा से बाहर कर दिया जाता है। हालाँकि, इसमें मजबूत रेडियोधर्मिता वाले कई विखंडन टुकड़े होते हैं, जो वर्षों में कम हो जाते हैं, जिससे तत्व लंबे समय तक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्सर्जित करते हैं। उन्हें कूलिंग पूल में रखा जाता है, और फिर या तो दफन कर दिया जाता है या संसाधित करने की कोशिश की जाती है - बिना जला हुआ यूरेनियम -235 निकालने के लिए, उत्पादित प्लूटोनियम (इसका उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था) और अन्य आइसोटोप जिनका उपयोग किया जा सकता है। अप्रयुक्त हिस्से को कब्रिस्तान में भेज दिया जाता है।

तथाकथित तेज़ रिएक्टरों, या ब्रीडर रिएक्टरों में, तत्वों के चारों ओर यूरेनियम-238 या थोरियम-232 से बने रिफ्लेक्टर स्थापित किए जाते हैं। वे धीमे हो जाते हैं और बहुत तेज़ गति वाले न्यूट्रॉन को प्रतिक्रिया क्षेत्र में वापस भेज देते हैं। न्यूट्रॉन गुंजयमान गति तक धीमे हो जाते हैं, इन आइसोटोप को अवशोषित करते हैं, क्रमशः प्लूटोनियम -239 या यूरेनियम -233 में बदल जाते हैं, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए ईंधन के रूप में काम कर सकते हैं। चूंकि तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-235 के साथ खराब प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए इसकी सांद्रता में काफी वृद्धि होनी चाहिए, लेकिन इसका परिणाम एक मजबूत न्यूट्रॉन प्रवाह है। इस तथ्य के बावजूद कि ब्रीडर रिएक्टरों को परमाणु ऊर्जा का भविष्य माना जाता है, क्योंकि वे उपभोग से अधिक परमाणु ईंधन का उत्पादन करते हैं, प्रयोगों से पता चला है कि उन्हें प्रबंधित करना मुश्किल है। अब दुनिया में केवल एक ही ऐसा रिएक्टर बचा है - बेलोयार्स्क एनपीपी की चौथी बिजली इकाई में।

परमाणु ऊर्जा की आलोचना कैसे की जाती है?यदि हम दुर्घटनाओं के बारे में बात नहीं करते हैं, तो आज परमाणु ऊर्जा के विरोधियों के तर्कों में मुख्य बिंदु इसकी दक्षता की गणना में स्टेशन को बंद करने के बाद और ईंधन के साथ काम करते समय पर्यावरण की रक्षा की लागत को जोड़ने का प्रस्ताव है। दोनों ही मामलों में, रेडियोधर्मी कचरे के विश्वसनीय निपटान की चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं, और ये लागत राज्य द्वारा वहन की जाती है। एक राय है कि यदि आप उन्हें ऊर्जा की लागत में स्थानांतरित कर देंगे, तो इसका आर्थिक आकर्षण गायब हो जाएगा।

परमाणु ऊर्जा के समर्थकों में भी विरोध है. इसके प्रतिनिधि यूरेनियम-235 की विशिष्टता की ओर इशारा करते हैं, जिसका कोई प्रतिस्थापन नहीं है, क्योंकि थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित वैकल्पिक आइसोटोप - प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233 - हजारों वर्षों के उनके आधे जीवन के कारण, प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं। और वे यूरेनियम-235 के विखंडन के परिणामस्वरूप सटीक रूप से प्राप्त होते हैं। यदि यह समाप्त हो जाता है, तो परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए न्यूट्रॉन का एक अद्भुत प्राकृतिक स्रोत गायब हो जाएगा। इस तरह की बर्बादी के परिणामस्वरूप, मानवता भविष्य में थोरियम-232, जिसका भंडार यूरेनियम से कई गुना अधिक है, को ऊर्जा चक्र में शामिल करने का अवसर खो देगी।

सैद्धांतिक रूप से, कण त्वरक का उपयोग मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा के साथ तेज़ न्यूट्रॉन के प्रवाह का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, अगर हम बात कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, परमाणु इंजन पर अंतरग्रहीय उड़ानों के बारे में, तो भारी त्वरक के साथ एक योजना को लागू करना बहुत मुश्किल होगा। यूरेनियम-235 की कमी से ऐसी परियोजनाएं ख़त्म हो जाती हैं।

हथियार-ग्रेड यूरेनियम क्या है?यह अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम-235 है। इसका महत्वपूर्ण द्रव्यमान - यह पदार्थ के एक टुकड़े के आकार से मेल खाता है जिसमें एक श्रृंखला प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से होती है - गोला बारूद का उत्पादन करने के लिए काफी छोटा है। ऐसे यूरेनियम का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए और थर्मोन्यूक्लियर बम के लिए फ्यूज के रूप में भी किया जा सकता है।

यूरेनियम के उपयोग से कौन सी आपदाएँ जुड़ी हुई हैं?विखंडनीय तत्वों के नाभिक में संग्रहित ऊर्जा बहुत अधिक होती है। यदि यह लापरवाही के कारण या जानबूझकर नियंत्रण से बाहर हो जाए तो यह ऊर्जा बहुत परेशानी पैदा कर सकती है। दो सबसे खराब परमाणु आपदाएँ 6 और 8 अगस्त, 1945 को हुईं, जब अमेरिकी वायु सेना ने हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बम गिराए, जिसमें सैकड़ों हजारों नागरिक मारे गए और घायल हो गए। छोटे पैमाने की आपदाएँ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु चक्र उद्यमों में दुर्घटनाओं से जुड़ी होती हैं। पहली बड़ी दुर्घटना 1949 में यूएसएसआर में चेल्याबिंस्क के पास मायाक संयंत्र में हुई, जहां प्लूटोनियम का उत्पादन किया जाता था; तरल रेडियोधर्मी कचरा टेचा नदी में समा गया। सितंबर 1957 में इस पर एक विस्फोट हुआ, जिससे बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री निकली। ग्यारह दिन बाद, विंडस्केल में ब्रिटिश प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टर जल गया, और विस्फोट उत्पादों वाला बादल पश्चिमी यूरोप में फैल गया। 1979 में, पेंसिल्वेनिया में थ्री मेल आइलैंड परमाणु ऊर्जा संयंत्र का एक रिएक्टर जल गया। सबसे व्यापक परिणाम चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1986) और फुकुशिमा परमाणु ऊर्जा संयंत्र (2011) में दुर्घटनाओं के कारण हुए, जब लाखों लोग विकिरण के संपर्क में आए। सबसे पहले विशाल क्षेत्रों में गंदगी फैल गई, विस्फोट के परिणामस्वरूप 8 टन यूरेनियम ईंधन और क्षय उत्पाद निकले, जो पूरे यूरोप में फैल गए। दूसरा प्रदूषित और, दुर्घटना के तीन साल बाद, मछली पकड़ने के क्षेत्रों में प्रशांत महासागर को प्रदूषित करना जारी है। इन दुर्घटनाओं के परिणामों को ख़त्म करना बहुत महंगा था, और अगर इन लागतों को बिजली की लागत में विभाजित किया जाए, तो यह काफी बढ़ जाएगी।

एक अलग मुद्दा मानव स्वास्थ्य पर पड़ने वाले परिणामों का है। आधिकारिक आँकड़ों के अनुसार, बहुत से लोग जो बमबारी से बच गए या दूषित क्षेत्रों में रह रहे थे, विकिरण से लाभान्वित हुए - पूर्व में जीवन प्रत्याशा अधिक है, बाद में कैंसर कम है, और विशेषज्ञ सामाजिक तनाव के कारण मृत्यु दर में कुछ वृद्धि का श्रेय देते हैं। दुर्घटनाओं के परिणामस्वरूप या उनके परिसमापन के परिणामस्वरूप मरने वाले लोगों की संख्या सैकड़ों लोगों तक पहुंचती है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विरोधियों का कहना है कि दुर्घटनाओं के कारण यूरोपीय महाद्वीप पर कई मिलियन लोगों की अकाल मृत्यु हुई है, लेकिन वे सांख्यिकीय संदर्भ में अदृश्य हैं।

दुर्घटना क्षेत्रों में भूमि को मानव उपयोग से हटाने से एक दिलचस्प परिणाम सामने आता है: वे एक प्रकार के प्रकृति भंडार बन जाते हैं जहाँ जैव विविधता बढ़ती है। सच है, कुछ जानवर विकिरण-संबंधी बीमारियों से पीड़ित हैं। यह प्रश्न खुला रहता है कि वे बढ़ी हुई पृष्ठभूमि के प्रति कितनी जल्दी अनुकूलित होंगे। एक राय यह भी है कि क्रोनिक विकिरण का परिणाम "मूर्खों के लिए चयन" है (देखें "रसायन विज्ञान और जीवन", 2010, संख्या 5): भ्रूण अवस्था में भी, अधिक आदिम जीव जीवित रहते हैं। विशेष रूप से, लोगों के संबंध में, इससे दुर्घटना के तुरंत बाद दूषित क्षेत्रों में पैदा होने वाली पीढ़ी में मानसिक क्षमताओं में कमी आनी चाहिए।

क्षीण यूरेनियम क्या है?यह यूरेनियम-238 है, जो यूरेनियम-235 के अलग होने के बाद बचता है। हथियार-ग्रेड यूरेनियम और ईंधन तत्वों के उत्पादन से अपशिष्ट की मात्रा बड़ी है - अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में, 600 हजार टन ऐसे यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड जमा हो गए हैं (इसके साथ समस्याओं के लिए, रसायन विज्ञान और जीवन, 2008, संख्या 5 देखें) . इसमें यूरेनियम-235 की मात्रा 0.2% है। इस कचरे को या तो बेहतर समय तक संग्रहीत किया जाना चाहिए, जब तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर बनाए जाएंगे और यूरेनियम -238 को प्लूटोनियम में संसाधित करना संभव होगा, या किसी तरह इसका उपयोग किया जाएगा।

उन्हें इसका एक उपयोग मिल गया। अन्य संक्रमण तत्वों की तरह यूरेनियम का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेख के लेखक एसीएस नैनोदिनांक 30 जून 2014, वे लिखते हैं कि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कमी के लिए ग्राफीन के साथ यूरेनियम या थोरियम से बने उत्प्रेरक में "ऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की भारी संभावना है।" क्योंकि यूरेनियम में उच्च घनत्व होता है, यह जहाजों के लिए गिट्टी और विमानों के लिए काउंटरवेट के रूप में कार्य करता है। यह धातु विकिरण स्रोतों वाले चिकित्सा उपकरणों में विकिरण सुरक्षा के लिए भी उपयुक्त है।

घटते यूरेनियम से कौन से हथियार बनाए जा सकते हैं?कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए गोलियां और कोर। यहां गणना इस प्रकार है. प्रक्षेप्य जितना भारी होगा, उसकी गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। लेकिन प्रक्षेप्य जितना बड़ा होगा, उसका प्रभाव उतना ही कम केंद्रित होगा। इसका मतलब है कि उच्च घनत्व वाली भारी धातुओं की आवश्यकता है। गोलियां सीसे से बनी होती हैं (यूराल शिकारी एक समय में देशी प्लैटिनम का भी इस्तेमाल करते थे, जब तक उन्हें एहसास नहीं हुआ कि यह एक कीमती धातु है), जबकि शेल कोर टंगस्टन मिश्र धातु से बने होते हैं। पर्यावरणविदों का कहना है कि सीसा सैन्य अभियानों या शिकार के स्थानों में मिट्टी को प्रदूषित करता है और इसे किसी कम हानिकारक चीज़, उदाहरण के लिए, टंगस्टन से बदलना बेहतर होगा। लेकिन टंगस्टन सस्ता नहीं है, और घनत्व में समान यूरेनियम एक हानिकारक अपशिष्ट है। इसी समय, यूरेनियम के साथ मिट्टी और पानी का अनुमेय संदूषण सीसे की तुलना में लगभग दोगुना है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि घटे हुए यूरेनियम (और यह प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में 40% कम है) की कमजोर रेडियोधर्मिता को नजरअंदाज कर दिया जाता है और वास्तव में खतरनाक रासायनिक कारक को ध्यान में रखा जाता है: यूरेनियम, जैसा कि हम याद करते हैं, जहरीला है। वहीं, इसका घनत्व सीसे से 1.7 गुना अधिक है, जिसका अर्थ है कि यूरेनियम गोलियों का आकार आधा किया जा सकता है; यूरेनियम सीसे की तुलना में बहुत अधिक दुर्दम्य और कठोर है - जब इसे जलाया जाता है तो यह कम वाष्पित होता है, और जब यह किसी लक्ष्य से टकराता है तो कम सूक्ष्म कण पैदा करता है। सामान्य तौर पर, यूरेनियम की गोली सीसे की गोली की तुलना में कम प्रदूषणकारी होती है, हालाँकि यूरेनियम का ऐसा उपयोग निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

लेकिन यह ज्ञात है कि घटे हुए यूरेनियम से बनी प्लेटों का उपयोग अमेरिकी टैंकों के कवच को मजबूत करने के लिए किया जाता है (यह इसके उच्च घनत्व और पिघलने बिंदु द्वारा सुविधाजनक है), और कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर में टंगस्टन मिश्र धातु के बजाय भी। यूरेनियम कोर इसलिए भी अच्छा है क्योंकि यूरेनियम पायरोफोरिक है: कवच के प्रभाव से बने इसके गर्म छोटे कण भड़क उठते हैं और चारों ओर सब कुछ आग लगा देते हैं। दोनों अनुप्रयोगों को विकिरण सुरक्षित माना जाता है। इस प्रकार, गणना से पता चला कि यूरेनियम गोला-बारूद से भरे यूरेनियम कवच वाले टैंक में एक वर्ष तक बैठने के बाद भी, चालक दल को अनुमेय खुराक का केवल एक चौथाई ही प्राप्त होगा। और वार्षिक अनुमेय खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको ऐसे गोला-बारूद को 250 घंटों के लिए त्वचा की सतह पर पेंच करना होगा।

यूरेनियम कोर वाले गोले - 30 मिमी विमान तोपों या तोपखाने उप-कैलिबर के लिए - अमेरिकियों द्वारा हाल के युद्धों में उपयोग किए गए हैं, जो 1991 के इराक अभियान से शुरू हुए हैं। उस वर्ष उन्होंने कुवैत में इराकी बख्तरबंद इकाइयों पर हमला किया और उनके पीछे हटने के दौरान, 300 टन ख़त्म हो चुके यूरेनियम, जिनमें से 250 टन, या 780 हज़ार राउंड, विमान बंदूकों पर दागे गए थे। बोस्निया और हर्जेगोविना में, गैर-मान्यता प्राप्त रिपब्लिका सर्पस्का की सेना की बमबारी के दौरान, 2.75 टन यूरेनियम खर्च किया गया था, और कोसोवो और मेटोहिजा के क्षेत्र में यूगोस्लाव सेना की गोलाबारी के दौरान - 8.5 टन, या 31 हजार राउंड। चूँकि WHO उस समय तक यूरेनियम के उपयोग के परिणामों के बारे में चिंतित था, इसलिए निगरानी की गई। उन्होंने दिखाया कि एक सैल्वो में लगभग 300 राउंड होते थे, जिनमें से 80% में ख़त्म हो चुका यूरेनियम होता था। 10% ने लक्ष्य मारा, और 82% उनसे 100 मीटर के भीतर गिरे। बाकी 1.85 किमी के भीतर बिखर गए। एक टैंक से टकराया गोला जल गया और एयरोसोल में बदल गया; यूरेनियम गोला बख्तरबंद कर्मियों के वाहक जैसे हल्के लक्ष्यों को भेद गया। इस प्रकार, इराक में अधिकतम डेढ़ टन गोले यूरेनियम धूल में बदल सकते हैं। अमेरिकी रणनीतिक अनुसंधान केंद्र RAND Corporation के विशेषज्ञों के अनुसार, प्रयुक्त यूरेनियम का 10 से 35% अधिक, एरोसोल में बदल गया। रियाद के किंग फैसल अस्पताल से लेकर वाशिंगटन यूरेनियम मेडिकल रिसर्च सेंटर तक कई संगठनों में काम कर चुके क्रोएशियाई एंटी-यूरेनियम युद्ध सामग्री कार्यकर्ता आसफ दुराकोविक का अनुमान है कि 1991 में अकेले दक्षिणी इराक में 3-6 टन सबमाइक्रोन यूरेनियम कण बने थे, जो एक विस्तृत क्षेत्र में बिखरे हुए थे, यानी वहां यूरेनियम संदूषण चेरनोबिल के बराबर है।

यूरेनियम बहुत विशिष्ट एक्टिनाइड नहीं है; इसकी पाँच संयोजकता अवस्थाएँ ज्ञात हैं - 2+ से 6+ तक। कुछ यूरेनियम यौगिकों का एक विशिष्ट रंग होता है। इस प्रकार, त्रिसंयोजक यूरेनियम के घोल लाल होते हैं, टेट्रावेलेंट यूरेनियम हरे होते हैं, और हेक्सावैलेंट यूरेनियम - यह यूरेनिल आयन (यूओ 2) 2+ के रूप में मौजूद होता है - घोल को पीला रंग देता है... तथ्य यह है कि हेक्सावेलेंट यूरेनियम कई कार्बनिक पदार्थों के साथ यौगिक बनाता है कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट, तत्व संख्या 92 की निष्कर्षण तकनीक के लिए बहुत महत्वपूर्ण साबित हुए।

यह विशेषता है कि यूरेनियम आयनों का बाहरी इलेक्ट्रॉन आवरण हमेशा पूरी तरह भरा रहता है; वैलेंस इलेक्ट्रॉन पिछली इलेक्ट्रॉन परत में, 5f उपकोश में होते हैं। यदि हम यूरेनियम की तुलना अन्य तत्वों से करें तो स्पष्ट है कि प्लूटोनियम उससे सबसे अधिक मिलता जुलता है। उनके बीच मुख्य अंतर यूरेनियम की बड़ी आयनिक त्रिज्या है। इसके अलावा, प्लूटोनियम टेट्रावेलेंट अवस्था में सबसे अधिक स्थिर होता है, और यूरेनियम हेक्सावेलेंट अवस्था में सबसे अधिक स्थिर होता है। इससे उन्हें अलग करने में मदद मिलती है, जो बहुत महत्वपूर्ण है: परमाणु ईंधन प्लूटोनियम-239 विशेष रूप से यूरेनियम, यूरेनियम-238 की ऊर्जा की दृष्टि से गिट्टी से प्राप्त होता है। प्लूटोनियम यूरेनियम के एक समूह में बनता है, और उन्हें अलग किया जाना चाहिए!

हालाँकि, सबसे पहले आपको अयस्क से शुरू करके, एक लंबी तकनीकी श्रृंखला से गुजरते हुए, यूरेनियम के इस द्रव्यमान को प्राप्त करने की आवश्यकता है। आमतौर पर एक बहु-घटक, यूरेनियम-गरीब अयस्क।

किसी भारी तत्व का हल्का समस्थानिक

जब हमने तत्व संख्या 92 प्राप्त करने के बारे में बात की, तो हमने जानबूझकर एक महत्वपूर्ण चरण छोड़ दिया। जैसा कि आप जानते हैं, सभी यूरेनियम परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन करने में सक्षम नहीं हैं। यूरेनियम-238, जो आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण का 99.28% है, इसके लिए सक्षम नहीं है। इस वजह से, यूरेनियम-238 को प्लूटोनियम में बदल दिया जाता है, और यूरेनियम आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण को या तो अलग करने या आइसोटोप यूरेनियम-235 के साथ समृद्ध करने की कोशिश की जाती है, जो थर्मल न्यूट्रॉन को विखंडित करने में सक्षम है।

यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 को अलग करने के लिए कई विधियाँ विकसित की गई हैं। गैस प्रसार विधि का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इसका सार यह है कि यदि दो गैसों के मिश्रण को एक छिद्रपूर्ण विभाजन से गुजारा जाए तो प्रकाश तेजी से गुजरेगा। 1913 में, एफ. एस्टन ने इस तरह से नियॉन आइसोटोप को आंशिक रूप से अलग किया।

सामान्य परिस्थितियों में अधिकांश यूरेनियम यौगिक ठोस होते हैं और केवल बहुत उच्च तापमान पर ही गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो सकते हैं, जब आइसोटोप पृथक्करण की किसी भी सूक्ष्म प्रक्रिया की कोई बात नहीं हो सकती है। हालाँकि, फ्लोरीन के साथ यूरेनियम का रंगहीन यौगिक, यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड, पहले से ही 56.5 डिग्री सेल्सियस (वायुमंडलीय दबाव पर) पर उदात्त हो जाता है। यूएफ 6 सबसे अस्थिर यूरेनियम यौगिक है और गैसीय प्रसार द्वारा इसके आइसोटोप को अलग करने के लिए सबसे उपयुक्त है।

यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड की विशेषता उच्च रासायनिक गतिविधि है। पाइपों, पंपों, कंटेनरों का क्षरण, तंत्र के स्नेहन के साथ बातचीत - परेशानियों की एक छोटी लेकिन प्रभावशाली सूची जिसे प्रसार संयंत्रों के रचनाकारों को दूर करना था। हमें और भी गंभीर कठिनाइयों का सामना करना पड़ा।

"प्रसार" के दृष्टिकोण से, यूरेनियम आइसोटोप के प्राकृतिक मिश्रण के फ्लोराइडेशन द्वारा प्राप्त यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड को बहुत समान आणविक द्रव्यमान वाले दो गैसों के मिश्रण के रूप में माना जा सकता है - 349 (235+19*6) और 352 (238) +19*6). आणविक भार में थोड़ा भिन्न गैसों के लिए एक प्रसार चरण में अधिकतम सैद्धांतिक पृथक्करण गुणांक केवल 1.0043 है। वास्तविक परिस्थितियों में यह मान और भी कम है। यह पता चला है कि केवल कई हजार प्रसार चरणों की मदद से यूरेनियम -235 की सांद्रता को 0.72 से 99% तक बढ़ाना संभव है। इसलिए, यूरेनियम आइसोटोप पृथक्करण संयंत्र कई दसियों हेक्टेयर क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं। कारखानों के पृथक्करण झरनों में झरझरा विभाजन का क्षेत्र परिमाण का लगभग समान क्रम है।

यूरेनियम के अन्य समस्थानिकों के बारे में संक्षेप में

प्राकृतिक यूरेनियम में यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 के अलावा यूरेनियम-234 भी शामिल है। इस दुर्लभ आइसोटोप की प्रचुरता को दशमलव बिंदु के बाद चार शून्य वाली संख्या के रूप में व्यक्त किया जाता है। एक अधिक सुलभ कृत्रिम आइसोटोप यूरेनियम-233 है। यह परमाणु रिएक्टर के न्यूट्रॉन प्रवाह में थोरियम को विकिरणित करके प्राप्त किया जाता है:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
परमाणु भौतिकी के सभी नियमों के अनुसार, यूरेनियम-233, एक विषम आइसोटोप के रूप में, थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विभाजित होता है। और सबसे महत्वपूर्ण बात, यूरेनियम-233 वाले रिएक्टरों में, परमाणु ईंधन का विस्तारित पुनरुत्पादन हो सकता है (और होता है)। एक पारंपरिक थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर में! गणना से पता चलता है कि जब थोरियम रिएक्टर में एक किलोग्राम यूरेनियम-233 जलता है, तो उसमें 1.1 किलोग्राम नया यूरेनियम-233 जमा होना चाहिए। एक चमत्कार, और बस इतना ही! हमने एक किलोग्राम ईंधन जलाया, लेकिन ईंधन की मात्रा कम नहीं हुई।

हालाँकि, ऐसे चमत्कार केवल परमाणु ईंधन से ही संभव हैं।

थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों में यूरेनियम-थोरियम चक्र, तेज न्यूट्रॉन रिएक्टरों में परमाणु ईंधन के पुनरुत्पादन के लिए यूरेनियम-प्लूटोनियम चक्र का मुख्य प्रतियोगी है... दरअसल, केवल इस वजह से, तत्व संख्या 90 - थोरियम - को एक के रूप में वर्गीकृत किया गया था रणनीतिक सामग्री.

यूरेनियम के अन्य कृत्रिम आइसोटोप कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं। यह केवल यूरेनियम-239 का उल्लेख करने योग्य है - यूरेनियम-238 प्लूटोनियम-239 के परिवर्तनों की श्रृंखला में पहला आइसोटोप। इसका आधा जीवन केवल 23 मिनट का है।

240 से अधिक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम के समस्थानिकों को आधुनिक रिएक्टरों में बनने का समय नहीं मिलता है। यूरेनियम-240 का जीवनकाल बहुत छोटा है, और यह न्यूट्रॉन ग्रहण करने से पहले ही नष्ट हो जाता है।

थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के सुपर-शक्तिशाली न्यूट्रॉन प्रवाह में, एक यूरेनियम नाभिक एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से में 19 न्यूट्रॉन तक कब्जा करने में कामयाब होता है। इस मामले में, 239 से 257 तक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम समस्थानिक पैदा होते हैं। उनके अस्तित्व का पता थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के उत्पादों में दूर के ट्रांसयूरेनियम तत्वों - यूरेनियम के भारी समस्थानिकों के वंशज - की उपस्थिति से पता चला। "जीनस के संस्थापक" स्वयं बीटा क्षय के लिए बहुत अस्थिर हैं और विस्फोट द्वारा मिश्रित चट्टान से परमाणु प्रतिक्रियाओं के उत्पादों को निकाले जाने से बहुत पहले उच्च तत्वों में चले जाते हैं।

आधुनिक थर्मल रिएक्टर यूरेनियम-235 को जलाते हैं। पहले से मौजूद तेज न्यूट्रॉन रिएक्टरों में, एक सामान्य आइसोटोप, यूरेनियम -238 के नाभिक की ऊर्जा जारी की जाती है, और यदि ऊर्जा सच्ची संपत्ति है, तो निकट भविष्य में यूरेनियम नाभिक मानवता को लाभान्वित करेगा: तत्व N° 92 की ऊर्जा होगी हमारे अस्तित्व का आधार बनें.

यह सुनिश्चित करना अत्यंत महत्वपूर्ण है कि यूरेनियम और इसके डेरिवेटिव केवल शांतिपूर्ण बिजली संयंत्रों के परमाणु रिएक्टरों में ही जलें, बिना धुएं और लौ के, धीरे-धीरे जलें।

यूरेनियम का दूसरा स्रोत. आजकल यह समुद्र का पानी बन गया है। विशेष सॉर्बेंट्स का उपयोग करके पानी से यूरेनियम निकालने के लिए पायलट-औद्योगिक प्रतिष्ठान पहले से ही काम कर रहे हैं: कुछ अभिकर्मकों के साथ इलाज किए गए टाइटेनियम ऑक्साइड या ऐक्रेलिक फाइबर।

कौन कितना. 80 के दशक की शुरुआत में, पूंजीवादी देशों में यूरेनियम का उत्पादन लगभग 50,000 ग्राम प्रति वर्ष (यू3ओ के संदर्भ में) था। इस राशि का लगभग एक तिहाई अमेरिकी उद्योग द्वारा प्रदान किया गया था। कनाडा दूसरे स्थान पर है, उसके बाद दक्षिण अफ्रीका है। निगोर, गैबॉन, नामीबिया। यूरोपीय देशों में, फ्रांस सबसे अधिक यूरेनियम और उसके यौगिकों का उत्पादन करता है, लेकिन इसका हिस्सा संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में लगभग सात गुना कम था।

गैर-पारंपरिक संबंध. यद्यपि यह निराधार नहीं है कि यूरेनियम और प्लूटोनियम के रसायन विज्ञान का अध्ययन लोहे जैसे पारंपरिक तत्वों के रसायन विज्ञान की तुलना में बेहतर किया गया है, रसायनज्ञ अभी भी नए यूरेनियम यौगिकों की खोज कर रहे हैं। तो, 1977 में, पत्रिका "रेडियोकैमिस्ट्री", खंड XIX, संख्या। 6 ने दो नए यूरेनिल यौगिकों की सूचना दी। उनकी संरचना MU02(S04)2-SH20 है, जहां M एक डाइवेलेंट मैंगनीज या कोबाल्ट आयन है। एक्स-रे विवर्तन पैटर्न ने संकेत दिया कि नए यौगिक दोहरे नमक थे, न कि दो समान नमक का मिश्रण।

परमाणु प्रौद्योगिकियां काफी हद तक रेडियोकैमिस्ट्री विधियों के उपयोग पर आधारित हैं, जो बदले में रेडियोधर्मी तत्वों के परमाणु भौतिक, भौतिक, रासायनिक और विषाक्त गुणों पर आधारित हैं।

इस अध्याय में हम खुद को मुख्य विखंडनीय आइसोटोप - यूरेनियम और प्लूटोनियम के गुणों के संक्षिप्त विवरण तक सीमित रखेंगे।

अरुण ग्रह

अरुण ग्रह ( यूरेनियम) यू - एक्टिनाइड समूह का तत्व, आवधिक प्रणाली की 7-0वीं अवधि, जेड=92, परमाणु द्रव्यमान 238.029; प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे भारी।

यूरेनियम के 25 ज्ञात समस्थानिक हैं, ये सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे सरल 217यू (टीजे/2 =26 एमएस), सबसे भारी 2 4 2 यू (7 टीजे/2 =आई6.8 मिनट)। 6 परमाणु आइसोमर्स हैं। प्राकृतिक यूरेनियम में तीन रेडियोधर्मी समस्थानिक होते हैं: 2 8 और (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4.47109 l), 2 35 U (0.7205%, G, / 2 = 7.04-109 वर्ष) और 2 34 U (0.0056%, Ti/ 2=2.48-यूज़ एल). प्राकृतिक यूरेनियम की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 2.48104 बीक्यू है, जो 2 34 यू और 288 यू के बीच लगभग आधे में विभाजित है; 2 35U एक छोटा सा योगदान देता है (प्राकृतिक यूरेनियम में 2 zi आइसोटोप की विशिष्ट गतिविधि 2 3 8 U की गतिविधि से 21 गुना कम है)। थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस-सेक्शन क्रमशः 2 zzi, 2 35U और 2 3 8 U के लिए 46, 98 और 2.7 बार्न हैं; विभाजन धारा 527 और 584 खलिहान क्रमशः 2 ज़ज़ी और 2 ज़ेड 8 और के लिए; आइसोटोप का प्राकृतिक मिश्रण (0.7% 235यू) 4.2 खलिहान।

मेज़ 1. परमाणु भौतिक गुण 2 h9 री और 2 35टी.

मेज़ 2. न्यूट्रॉन पर कब्जा 2 35Ts और 2 z 8 सी.

यूरेनियम के छह समस्थानिक स्वतःस्फूर्त विखंडन में सक्षम हैं: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i और 2 z 8 i। प्राकृतिक आइसोटोप 2 33 और 2 35 यू थर्मल और तेज़ न्यूट्रॉन दोनों के प्रभाव में विखंडन करते हैं, और 2 3 8 नाभिक केवल विखंडन में सक्षम होते हैं जब वे 1.1 मेव से अधिक की ऊर्जा के साथ न्यूट्रॉन को पकड़ते हैं। कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को कैप्चर करते समय, 288 यू नाभिक पहले 2 -i9U नाभिक में बदल जाता है, जो फिर पी-क्षय से गुजरता है और पहले 2 -"*9Np में और फिर 2 39Pu में बदल जाता है। थर्मल को पकड़ने के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 2 34U, 2 नाभिक 35U और 2 3 8 के न्यूट्रॉन क्रमशः 98, 683 और 2.7 बार्न के बराबर हैं। 2 35 U के पूर्ण विखंडन से 2-107 kWh/kg का "थर्मल ऊर्जा समतुल्य" प्राप्त होता है। आइसोटोप 2 35 U और 2 zzi का उपयोग परमाणु ईंधन के रूप में किया जाता है, जो विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन करने में सक्षम है।

परमाणु रिएक्टर 227-^240 द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम के कृत्रिम आइसोटोप का उत्पादन करते हैं, जिनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला 233U (7) है वी 2 =i.62 *आईओ 5 वर्ष); यह थोरियम के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के सुपर-शक्तिशाली न्यूट्रॉन फ्लक्स में, 239^257 की द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम आइसोटोप पैदा होते हैं।

उरण-232- टेक्नोजेनिक न्यूक्लाइड, ए-एमिटर, टी एक्स / 2=68.9 वर्ष, मूल समस्थानिक 2 एच 6 पु(ए), 23 2 एनपी(पी*) और 23 2 रा(पी), पुत्री न्यूक्लाइड 228 थ। स्वतःस्फूर्त विखंडन की तीव्रता 0.47 डिवीजन/सेकेंड किग्रा है।

यूरेनियम-232 निम्नलिखित क्षयों के परिणामस्वरूप बनता है:

पी + -न्यूक्लाइड का क्षय *3 ए एनपी (टीआई/2 =14.7 मिनट):

परमाणु उद्योग में, थोरियम ईंधन चक्र में विखंडनीय (हथियार-ग्रेड) न्यूक्लाइड 2 zzi के संश्लेषण के दौरान उप-उत्पाद के रूप में 2 3 2 यू का उत्पादन किया जाता है। जब 2 3 2 Th को न्यूट्रॉन से विकिरणित किया जाता है, तो मुख्य प्रतिक्रिया होती है:

और दो-चरणीय पार्श्व प्रतिक्रिया:

थोरियम से 232 यू का उत्पादन केवल तेज़ न्यूट्रॉन के साथ होता है (इ„>6 मेव). यदि प्रारंभिक पदार्थ में 2 3°TH है, तो 2 3 2 U का निर्माण प्रतिक्रिया द्वारा पूरक होता है: 2 3°TH + u-> 2 3'TH। यह प्रतिक्रिया थर्मल न्यूट्रॉन का उपयोग करके होती है। 2 3 2 यू का उत्पादन कई कारणों से अवांछनीय है। 2 3°TH की न्यूनतम सांद्रता के साथ थोरियम का उपयोग करके इसे दबा दिया जाता है।

2×2 का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

228 Th में क्षय (संभावना 10%, क्षय ऊर्जा 5.414 MeV):

उत्सर्जित अल्फा कणों की ऊर्जा 5.263 MeV (31.6% मामलों में) और 5.320 MeV (68.2% मामलों में) है।

• - सहज विखंडन (संभावना ~ 12% से कम);
• - न्यूक्लाइड 28 मिलीग्राम के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 5*10" 12% से कम):

न्यूक्लाइड 2 के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय

यूरेनियम-232 एक लंबी क्षय श्रृंखला का संस्थापक है, जिसमें न्यूक्लाइड - कठोर वाई-क्वांटा के उत्सर्जक शामिल हैं:

^यू-(3.64 दिन, ए,वाई)-> 220 आरएन-> (55.6 सेकेंड, ए)-> 21बी पीओ->(0.155 सेकेंड, ए)-> 212 पीबी->(10.64 घंटे, पी, वाई) - > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3 "Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (स्टैब), 2o8 T1- >(3.06 मीटर, पी, वाई-> 2o8 पीबी।

थोरियम ऊर्जा चक्र में 2 ज़ी के उत्पादन के दौरान 2 3 2 यू का संचय अपरिहार्य है। 2 3 2 U के क्षय से उत्पन्न तीव्र y-विकिरण थोरियम ऊर्जा के विकास में बाधा डालता है। असामान्य बात यह है कि सम आइसोटोप 2 3 2 11 में न्यूट्रॉन (थर्मल न्यूट्रॉन के लिए 75 बार्न) के प्रभाव के तहत एक उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन है, साथ ही एक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 बार्न है। 2 3 2 यू का उपयोग रासायनिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर विधि में किया जाता है।

2 एच 2 और एक लंबी क्षय श्रृंखला (2 एच 2 टी योजना के अनुसार) का संस्थापक है, जिसमें हार्ड वाई-क्वांटा के न्यूक्लाइड उत्सर्जक शामिल हैं। थोरियम ऊर्जा चक्र में 2 ज़ी के उत्पादन के दौरान 2 3 2 यू का संचय अपरिहार्य है। 232 यू के क्षय से उत्पन्न तीव्र वाई-विकिरण थोरियम ऊर्जा के विकास में बाधा डालता है। असामान्य बात यह है कि सम आइसोटोप 2 3 2 यू में न्यूट्रॉन (थर्मल न्यूट्रॉन के लिए 75 बार्न) के प्रभाव के तहत एक उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन है, साथ ही एक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 बार्न है। 2 3 2 यू का उपयोग अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर विधि में किया जाता है।

उरण-233- मानव निर्मित रेडियोन्यूक्लाइड, ए-उत्सर्जक (ऊर्जा 4.824 (82.7%) और 4.783 मेव (14.9%)), टीवी = 1.585105 वर्ष, मूल न्यूक्लाइड 2 37पीयू(ए)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), पुत्री न्यूक्लाइड 22 9Th। थोरियम से परमाणु रिएक्टरों में 2 zzi प्राप्त होता है: 2 z 2 Th एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है और 2 zzT में बदल जाता है, जो 2 zzRa में और फिर 2 zzI में विघटित हो जाता है। 2 ज़ी (विषम आइसोटोप) के नाभिक किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन के प्रभाव में सहज विखंडन और विखंडन दोनों में सक्षम हैं, जो इसे परमाणु हथियार और रिएक्टर ईंधन दोनों के उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाता है। प्रभावी विखंडन क्रॉस सेक्शन 533 बार्न है, कैप्चर क्रॉस सेक्शन 52 बार्न है, न्यूट्रॉन उपज: प्रति विखंडन घटना - 2.54, प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन - 2.31। 2 zzi का क्रांतिक द्रव्यमान 2 35U (-16 किग्रा) के क्रांतिक द्रव्यमान से तीन गुना कम है। स्वतःस्फूर्त विखंडन की तीव्रता 720 डिवीजन/सेकेंड किग्रा है।

यूरेनियम-233 निम्नलिखित क्षयों के परिणामस्वरूप बनता है:

- (3 + -न्यूक्लाइड का क्षय 2 33एनपी (7^=36.2 मिनट):

औद्योगिक पैमाने पर, न्यूट्रॉन के विकिरण द्वारा 2 32Th से 2 zi प्राप्त किया जाता है:

जब एक न्यूट्रॉन अवशोषित होता है, तो 2 zzi नाभिक आमतौर पर विभाजित हो जाता है, लेकिन कभी-कभी एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है, जो 2 34U में बदल जाता है। हालाँकि 2 zzi आमतौर पर न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के बाद विभाजित हो जाता है, कभी-कभी यह एक न्यूट्रॉन को बनाए रखता है, जो 2 34U में बदल जाता है। 2 ज़िर का उत्पादन तेज़ और थर्मल दोनों रिएक्टरों में किया जाता है।

हथियार के दृष्टिकोण से, 2 ZZI 2 39Pu के बराबर है: इसकी रेडियोधर्मिता 2 39Pu की गतिविधि का 1/7 है (Ti/ 2 = 159200 लीटर बनाम 24100 लीटर पु के लिए), 2 zi का क्रांतिक द्रव्यमान ^Pu (16 किलोग्राम बनाम 10 किलोग्राम) की तुलना में 60% अधिक है, और सहज विखंडन की दर 20 गुना अधिक है (bth - 'बनाम 310 10). 2 zzi से न्यूट्रॉन प्रवाह 2 39Pi की तुलना में तीन गुना अधिक है। 2 zi पर आधारित परमाणु चार्ज बनाने के लिए ^Pi की तुलना में अधिक प्रयास की आवश्यकता होती है। मुख्य बाधा 2ZZI में 232 U अशुद्धता की उपस्थिति है, क्षय परियोजनाओं का y-विकिरण 2ZZI के साथ काम करना मुश्किल बनाता है और तैयार हथियारों का पता लगाना आसान बनाता है। इसके अलावा, 2 3 2 यू का छोटा आधा जीवन इसे अल्फा कणों का एक सक्रिय स्रोत बनाता है। 1% 232 के साथ 2 ज़ी और इसमें हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की तुलना में तीन गुना अधिक मजबूत ए-एक्टिविटी है और, तदनुसार, अधिक रेडियोटॉक्सिसिटी है। यह ए-गतिविधि हथियार चार्ज के हल्के तत्वों में न्यूट्रॉन के निर्माण का कारण बनती है। इस समस्या को कम करने के लिए Be, B, F, Li जैसे तत्वों की उपस्थिति न्यूनतम होनी चाहिए। न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि की उपस्थिति विस्फोट प्रणालियों के संचालन को प्रभावित नहीं करती है, लेकिन तोप सर्किट को प्रकाश तत्वों के लिए उच्च स्तर की शुद्धता की आवश्यकता होती है। हथियार-ग्रेड 2 ज़िस में 23 2 यू की सामग्री 5 भाग प्रति मिलियन (0.0005%) से अधिक नहीं होनी चाहिए ) थर्मल पावर रिएक्टरों के ईंधन में, 2 3G की उपस्थिति हानिकारक नहीं है, और वांछनीय भी है, क्योंकि यह हथियार प्रयोजनों के लिए यूरेनियम का उपयोग करने की संभावना को कम कर देता है। खर्च किए गए ईंधन पुनर्प्रसंस्करण और ईंधन पुन: उपयोग के बाद, 232U सामग्री लगभग 1+ तक पहुंच जाती है 0.2%.

2 zi का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

22 9वें में क्षय (संभावना 10%, क्षय ऊर्जा 4.909 MeV):

उत्सर्जित याहर कणों की ऊर्जा 4.729 MeV (1.61% मामलों में), 4.784 MeV (13.2% मामलों में) और 4.824 MeV (84.4% मामलों में) है।

• - सहज विभाजन (संभावना)
• - 28 मिलीग्राम न्यूक्लाइड के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 1.3*10_13% से कम):

न्यूक्लाइड 24 Ne के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय संभावना 7.3-10-“%):

2 zzi की क्षय श्रृंखला नेप्च्यूनियम श्रृंखला से संबंधित है।

2 zi की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 3.57-8 Bq/g है, जो प्लूटोनियम की -15% की ए-गतिविधि (और रेडियोटॉक्सिसिटी) से मेल खाती है। मात्र 1% 2 3 2 यू रेडियोधर्मिता को 212 एमसीआई/जी तक बढ़ा देता है।

उरण-234(अरुण ग्रह द्वितीय, यूआईआई)प्राकृतिक यूरेनियम का भाग (0.0055%), 2.445105 वर्ष, ए-उत्सर्जक (ए-कणों की ऊर्जा 4.777 (72%) और

4.723 (28%) एमईवी), मूल रेडियोन्यूक्लाइड: 2 एच 8 पु(ए), 234 पीए(पी), 234 एनपी(पी +),

2 z”th में बेटी आइसोटोप।

आमतौर पर, 234 यू 2 एच 8 यू के साथ संतुलन में है, एक ही दर पर क्षय और निर्माण कर रहा है। प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता का लगभग आधा हिस्सा 234U द्वारा योगदान दिया जाता है। आमतौर पर, 234U शुद्ध 2 × 8 पु की पुरानी तैयारियों की आयन-एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी द्वारा प्राप्त किया जाता है। क्षय के दौरान, *zRi से 2·34U प्राप्त होता है, इसलिए 2 h 8 Ru की पुरानी तैयारी 2·34U के अच्छे स्रोत हैं। यूओ जी 238पीआई में एक वर्ष के बाद 776 मिलीग्राम 2 34यू, 3 साल के बाद होता है

2.2 ग्राम 2 34यू. हल्के आइसोटोप के साथ अधिमान्य संवर्धन के कारण अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम में 2 34U की सांद्रता काफी अधिक है। चूँकि 2 34u एक मजबूत y-उत्सर्जक है, इसलिए ईंधन में प्रसंस्करण के लिए यूरेनियम में इसकी सांद्रता पर प्रतिबंध हैं। रिएक्टरों के लिए 234i का बढ़ा हुआ स्तर स्वीकार्य है, लेकिन पुनर्संसाधित ईंधन में पहले से ही इस आइसोटोप का अस्वीकार्य स्तर मौजूद है।

234i का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

2 3°Т पर ए-क्षय (संभावना 100%, क्षय ऊर्जा 4.857 मेव):

उत्सर्जित अल्फा कणों की ऊर्जा 4.722 MeV (28.4% मामलों में) और 4.775 MeV (71.4% मामलों में) है।

• - सहज विभाजन (संभावना 1.73-10-9%)।
• - 28 मिलीग्राम न्यूक्लाइड के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 1.4-10%, अन्य आंकड़ों के अनुसार 3.9-10%):

• - न्यूक्लाइड 2 4Ne और 26 Ne के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय संभावना 9-10", 2%, अन्य आंकड़ों के अनुसार 2,3-10_11%):

एकमात्र ज्ञात आइसोमर 2 34ti (Tx/ 2 = 33.5 μs) है।

2 34यू थर्मल न्यूट्रॉन का अवशोषण क्रॉस सेक्शन 100 बार्न है, और विभिन्न मध्यवर्ती न्यूट्रॉन पर औसत अनुनाद अभिन्न के लिए यह 700 बार्न है। इसलिए, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों में इसे 238U (2.7 खलिहान के क्रॉस-सेक्शन के साथ) की बहुत बड़ी मात्रा को 2 39Ru में परिवर्तित करने की तुलना में तेज़ दर पर विखंडनीय 235U में परिवर्तित किया जाता है। परिणामस्वरूप, खर्च किए गए ईंधन में ताज़ा ईंधन की तुलना में 2 34U कम होता है।

उरण-235 4P+3 परिवार से संबंधित है, जो विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम है। यह पहला आइसोटोप है जिसमें न्यूट्रॉन के प्रभाव में मजबूर परमाणु विखंडन की प्रतिक्रिया की खोज की गई थी। एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करके, 235U 2 zbi बन जाता है, जो दो भागों में विभाजित होता है, ऊर्जा जारी करता है और कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है। किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन और सहज विखंडन में सक्षम, आइसोटोप 2 35U प्राकृतिक उफान (0.72%) का हिस्सा है, एक ए-उत्सर्जक (ऊर्जा 4.397 (57%) और 4.367 (18%) MeV), Ti/j=7.038-8 वर्ष, माँ 2 35Pa, 2 35Np और 2 39Pu, बेटी - 23Th। सहज विखंडन दर 2 3su 0.16 विखंडन/सेकेंड किग्रा. जब एक 2 35U नाभिक विखंडन होता है, तो 200 MeV ऊर्जा = 3.210 pJ निकलती है, अर्थात। 18 टीजे/मोल=77 टीजे/किग्रा. थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन का क्रॉस सेक्शन 545 बार्न है, और तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा - 1.22 बार्न, न्यूट्रॉन उपज: प्रति विखंडन अधिनियम - 2.5, प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन - 2.08।

टिप्पणी। आइसोटोप 2 एसआईआई (ओओ बार्न) का उत्पादन करने के लिए धीमी न्यूट्रॉन कैप्चर के लिए क्रॉस सेक्शन, ताकि कुल धीमी न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन 645 बार्न हो।

• - सहज विखंडन (संभावना 7*10~9%);
• - न्यूक्लाइड 2 °Ne, 2 5Ne और 28 Mg के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय (संभावनाएँ, क्रमशः 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10",0%) हैं:

चावल। 1.

एकमात्र ज्ञात आइसोमर 2 35n»u (7/ 2 = 2b मिनट) है।

विशिष्ट गतिविधि 2 35सी 7.77-4 बीक्यू/जी। परावर्तक वाली गेंद के लिए हथियार-ग्रेड यूरेनियम (93.5% 2 35यू) का महत्वपूर्ण द्रव्यमान 15-7-23 किलोग्राम है।

विखंडन 2 »5यू का उपयोग परमाणु हथियारों में, ऊर्जा उत्पादन के लिए और महत्वपूर्ण एक्टिनाइड्स के संश्लेषण के लिए किया जाता है। श्रृंखला प्रतिक्रिया 2 35C के विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन की अधिकता से बनी रहती है।

उरण-236पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप से सूक्ष्म मात्रा में पाया जाता है (चंद्रमा पर इसकी मात्रा अधिक है), एक-उत्सर्जक (?

चावल। 2. रेडियोधर्मी परिवार 4/7+2 (-з 8 и सहित)।

एक परमाणु रिएक्टर में, 2 sz एक थर्मल न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है, जिसके बाद यह 82% की संभावना के साथ विखंडन करता है, और 18% की संभावना के साथ यह y-क्वांटम उत्सर्जित करता है और 2 sb में बदल जाता है और (100 विखंडित नाभिक 2 35U के लिए) 22 गठित नाभिक 2 3 6 U) हैं। कम मात्रा में यह ताजा ईंधन का हिस्सा है; जब यूरेनियम को रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित किया जाता है तो यह जमा हो जाता है, और इसलिए इसे खर्च किए गए परमाणु ईंधन के लिए "सिग्नलिंग डिवाइस" के रूप में उपयोग किया जाता है। 2 एचबी और प्रयुक्त परमाणु ईंधन के पुनर्जनन के दौरान गैस प्रसार द्वारा आइसोटोप के पृथक्करण के दौरान उप-उत्पाद के रूप में बनता है। 236 यू एक पावर रिएक्टर में बनने वाला न्यूट्रॉन जहर है; परमाणु ईंधन में इसकी उपस्थिति की भरपाई उच्च स्तर के संवर्धन 2 35 यू द्वारा की जाती है।

2 z b और इसका उपयोग समुद्र के पानी के मिश्रण के अनुरेखक के रूप में किया जाता है।

यूरेनियम-237,टी&= 6.75 दिन, बीटा और गामा उत्सर्जक, परमाणु प्रतिक्रियाओं से प्राप्त किया जा सकता है:

डिटेक्शन 287 और इसकी तर्ज पर किया गया आँख= o,ob MeV (36%), 0.114 MeV (0.06%), 0.165 MeV (2.0%), 0.208 MeV (23%)

237U का उपयोग रासायनिक अनुसंधान में रेडियोट्रेसर विधि में किया जाता है। परमाणु हथियारों के परीक्षणों से निकलने वाली सांद्रता (2-4°Am) को मापने से चार्ज के प्रकार और उपयोग किए गए उपकरणों के बारे में बहुमूल्य जानकारी मिलती है।

उरण-238- 4P+2 परिवार से संबंधित है, उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (1.1 MeV से अधिक) द्वारा विखंडनीय है, सहज विखंडन में सक्षम है, प्राकृतिक यूरेनियम (99.27%), ए-उत्सर्जक, 7' का आधार बनता है; /2=4>468-109 वर्ष, सीधे 2 34वें में विघटित होता है, आनुवंशिक रूप से संबंधित रेडियोन्यूक्लाइड की एक श्रृंखला बनाता है, और 18 उत्पादों के बाद 206 Рb में बदल जाता है। शुद्ध 2 3 8 यू की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 1.22-104 बीक्यू है। अर्ध-जीवन बहुत लंबा है - लगभग 10 16 वर्ष, इसलिए मुख्य प्रक्रिया के संबंध में विखंडन की संभावना - एक अल्फा कण का उत्सर्जन - केवल 10" 7 है। एक किलोग्राम यूरेनियम प्रति सेकंड केवल 10 सहज विखंडन देता है, और उसी समय अल्फा कण 20 मिलियन नाभिक उत्सर्जित करते हैं। मातृ न्यूक्लाइड: 2 4 2 पु(ए), *38आरए(पी-) 234थ, बेटी टी,/ 2 = 2 :मैं 4 वां।

यूरेनियम-238 निम्नलिखित क्षयों के परिणामस्वरूप बनता है:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. द्वितीयक खनिजों में, हाइड्रेटेड कैल्शियम यूरेनिल फॉस्फेट Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 आम है। अक्सर खनिजों में यूरेनियम के साथ अन्य उपयोगी तत्व भी होते हैं - टाइटेनियम , टैंटलम, दुर्लभ पृथ्वी। इसलिए, यूरेनियम युक्त अयस्कों के जटिल प्रसंस्करण के लिए प्रयास करना स्वाभाविक है।

यूरेनियम के मूल भौतिक गुण: परमाणु द्रव्यमान 238.0289 एएमयू। (जी/मोल); परमाणु त्रिज्या 138 अपराह्न (1 अपराह्न = 12 मीटर); आयनीकरण ऊर्जा (पहला इलेक्ट्रॉन 7.11 eV; इलेक्ट्रॉनिक विन्यास -5f36d'7s 2; ऑक्सीकरण अवस्था 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; टी टी,1=3818°; घनत्व 19.05; विशिष्ट ताप क्षमता 0.115 JDKmol); तन्यता ताकत 450 एमपीए, संलयन की गर्मी 12.6 केजे/मोल, वाष्पीकरण की गर्मी 417 केजे/मोल, विशिष्ट गर्मी 0.115 जे/(मोल-के); दाढ़ की मात्रा 12.5 सेमी3/मोल; विशेषता डिबाई तापमान © डी =200K, अतिचालक अवस्था में संक्रमण का तापमान लगभग.68K।

यूरेनियम एक भारी, चांदी-सफेद, चमकदार धातु है। यह स्टील की तुलना में थोड़ा नरम, लचीला, लचीला, थोड़ा पैरामैग्नेटिक गुण वाला और पाउडर के रूप में पायरोफोरिक होता है। यूरेनियम के तीन एलोट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (ऑर्थोरहोमिक, ए-यू, जाली पैरामीटर 0=285, बी= 587, c=49b pm, 667.7° तक स्थिर), बीटा (चतुष्कोणीय, p-U, 667.7 से 774.8° तक स्थिर), गामा (घन शरीर-केंद्रित जाली के साथ, y-U, 774.8° से गलनांक तक विद्यमान, frm= ii34 0), जिस पर यूरेनियम प्रसंस्करण के लिए सबसे अधिक लचीला और सुविधाजनक है।

कमरे के तापमान पर, ऑर्थोरोम्बिक ए-चरण स्थिर है; प्रिज्मीय संरचना में विमान के समानांतर लहरदार परमाणु परतें होती हैं एबीसी,एक अत्यंत असममित प्रिज्मीय जाली में। परतों के भीतर, परमाणु कसकर जुड़े हुए हैं, जबकि आसन्न परतों में परमाणुओं के बीच बंधन की ताकत बहुत कमजोर है (चित्रा 4)। यह अनिसोट्रोपिक संरचना यूरेनियम को अन्य धातुओं के साथ मिश्रित करना कठिन बना देती है। केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम यूरेनियम के साथ ठोस-चरण मिश्र धातु बनाते हैं। हालाँकि, यूरेनियम धातु कई मिश्र धातुओं के साथ परस्पर क्रिया कर सकती है, जिससे इंटरमेटेलिक यौगिक बन सकते हैं।

668^775° की सीमा में (3-यूरेनियम) है। चतुष्कोणीय प्रकार की जाली में एक स्तरित संरचना होती है जिसमें समतल के समानांतर परतें होती हैं अबस्थिति में 1/4С, 1/2 साथऔर यूनिट सेल का 3/4C. 775° से ऊपर के तापमान पर, शरीर-केंद्रित घन जाली के साथ वाई-यूरेनियम बनता है। मोलिब्डेनम मिलाने से y-चरण कमरे के तापमान पर मौजूद रहता है। मोलिब्डेनम y-यूरेनियम के साथ ठोस समाधानों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है और कमरे के तापमान पर y-चरण को स्थिर करता है। y-यूरेनियम भंगुर a- और (3-चरणों) की तुलना में बहुत नरम और अधिक लचीला है।

न्यूट्रॉन विकिरण का यूरेनियम के भौतिक और यांत्रिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिससे नमूने के आकार में वृद्धि होती है, आकार में परिवर्तन होता है, साथ ही यूरेनियम ब्लॉकों के यांत्रिक गुणों (रेंगना, भंगुरता) में तेज गिरावट होती है। परमाणु रिएक्टर का संचालन. आयतन में वृद्धि कम घनत्व वाले तत्वों की अशुद्धियों के विखंडन के दौरान यूरेनियम में संचय के कारण होती है (अनुवाद) 1% विखंडन तत्वों में यूरेनियम की मात्रा 3.4% बढ़ जाती है)।

चावल। 4. यूरेनियम की कुछ क्रिस्टल संरचनाएँ: ए - ए-यूरेनियम, बी - पी-यूरेनियम।

धात्विक अवस्था में यूरेनियम प्राप्त करने की सबसे आम विधियाँ क्षार या क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ उनके फ्लोराइड को कम करना या पिघले हुए लवणों का इलेक्ट्रोलिसिस है। टंगस्टन या टैंटलम के साथ कार्बाइड से मेटालोथर्मिक कमी से भी यूरेनियम प्राप्त किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉनों को आसानी से छोड़ने की क्षमता यूरेनियम के घटते गुणों और इसकी अधिक रासायनिक गतिविधि को निर्धारित करती है। यूरेनियम अक्रिय गैसों को छोड़कर लगभग सभी तत्वों के साथ क्रिया कर सकता है और ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +2, +3, +4, +5, +6 प्राप्त कर सकता है। समाधान में मुख्य संयोजकता 6+ है।

हवा में तेजी से ऑक्सीकरण होने पर धात्विक यूरेनियम ऑक्साइड की इंद्रधनुषी फिल्म से ढका होता है। महीन यूरेनियम पाउडर स्वतः ही हवा में (1504-175° के तापमान पर) प्रज्वलित हो जाता है, जिससे और;) ओव बनता है। 1000° पर, यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ मिलकर पीला यूरेनियम नाइट्राइड बनाता है। पानी धातु के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, कम तापमान पर धीरे-धीरे और उच्च तापमान पर तेज़ी से। यूरेनियम उबलते पानी और भाप के साथ तीव्र प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ता है, जो यूरेनियम के साथ हाइड्राइड बनाता है

यह प्रतिक्रिया ऑक्सीजन में यूरेनियम के दहन से भी अधिक ऊर्जावान है। यूरेनियम की यह रासायनिक गतिविधि परमाणु रिएक्टरों में यूरेनियम को पानी के संपर्क से बचाना आवश्यक बनाती है।

यूरेनियम हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और अन्य एसिड में घुल जाता है, जिससे यू (IV) लवण बनता है, लेकिन क्षार के साथ संपर्क नहीं करता है। यूरेनियम पारा, चांदी, तांबा, टिन, प्लैटिनम और सोना जैसी धातुओं के अकार्बनिक एसिड और नमक समाधान से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है। जोर से हिलाने पर यूरेनियम के धातु कण चमकने लगते हैं।

यूरेनियम परमाणु के इलेक्ट्रॉन कोश की संरचनात्मक विशेषताएं (^/-इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति) और इसके कुछ भौतिक रासायनिक गुण यूरेनियम को एक्टिनाइड श्रृंखला के सदस्य के रूप में वर्गीकृत करने के आधार के रूप में काम करते हैं। हालाँकि, यूरेनियम और Cr, Mo और W के बीच एक रासायनिक सादृश्य है। यूरेनियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और उत्कृष्ट गैसों को छोड़कर सभी तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है। ठोस चरण में, यू(VI) के उदाहरण यूरेनिल ट्राइऑक्साइड U0 3 और यूरेनिल क्लोराइड U0 2 C1 2 हैं। यूरेनियम टेट्राक्लोराइड UC1 4 और यूरेनियम डाइऑक्साइड U0 2

यू(IV) के उदाहरण. U(IV) युक्त पदार्थ आमतौर पर अस्थिर होते हैं और लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहने पर हेक्सावेलेंट बन जाते हैं।

यूरेनियम-ऑक्सीजन प्रणाली में छह ऑक्साइड स्थापित होते हैं: UO, U0 2, U 4 0 9, और 3 Ov, U0 3। वे एकरूपता की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता रखते हैं। U0 2 एक क्षारीय ऑक्साइड है, जबकि U0 3 उभयधर्मी है। U0 3 - पानी के साथ क्रिया करके कई हाइड्रेट बनाता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण हैं डाय्यूरेनिक एसिड H 2 U 2 0 7 और यूरेनिक एसिड H 2 1U 4। क्षार के साथ, U0 3 इन अम्लों के लवण बनाता है - यूरेनेट्स। जब U0 3 को अम्लों में घोला जाता है, तो दोगुना आवेशित यूरेनिल धनायन U0 2 a+ के लवण बनते हैं।

स्टोइकोमेट्रिक संरचना का यूरेनियम डाइऑक्साइड, U0 2, भूरा है। जैसे-जैसे ऑक्साइड में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ती है, रंग गहरे भूरे से काले में बदल जाता है। सीएएफ 2 प्रकार की क्रिस्टल संरचना, ए = 0.547 एनएम; घनत्व 10.96 ग्राम/सेमी"* (यूरेनियम ऑक्साइड के बीच उच्चतम घनत्व)। टी , पीएल =2875 0 , टीके „ = 3450°, डी#°298 = -1084.5 केजे/मोल। यूरेनियम डाइऑक्साइड छिद्र चालकता और एक मजबूत पैरामैग्नेटिक वाला अर्धचालक है। एमपीसी = o.015 mg/m3. पानी में अघुलनशील। -200° के तापमान पर यह ऑक्सीजन जोड़ता है, जिससे इसकी संरचना U0 2>25 तक पहुंच जाती है।

यूरेनियम (IV) ऑक्साइड निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा तैयार किया जा सकता है:

यूरेनियम डाइऑक्साइड केवल मूल गुण प्रदर्शित करता है; यह मूल हाइड्रॉक्साइड यू (ओएच) 4 से मेल खाता है, जिसे बाद में हाइड्रेटेड हाइड्रॉक्साइड यू 0 2 एच 2 0 में परिवर्तित किया जाता है। यूरेनियम डाइऑक्साइड वायुमंडलीय ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में धीरे-धीरे मजबूत गैर-ऑक्सीकरण एसिड में घुल जाता है III + आयनों का निर्माण:

U0 2 + 2H 2 S0 4 ->U(S0 4) 2 + 2H 2 0. (38)

यह सांद्र अम्लों में घुलनशील है, और फ्लोरीन आयन जोड़कर विघटन की दर को काफी बढ़ाया जा सकता है।

नाइट्रिक एसिड में घुलने पर यूरेनिल आयन 1O 2 2+ का निर्माण होता है:

ट्राइयूरन ऑक्टाऑक्साइड यू 3 0 एस (यूरेनियम ऑक्साइड) एक पाउडर है जिसका रंग काले से गहरे हरे रंग में भिन्न होता है; जब इसे जोर से कुचला जाता है, तो इसका रंग जैतून जैसा हरा हो जाता है। बड़े काले क्रिस्टल चीनी मिट्टी के बरतन पर हरी धारियाँ छोड़ते हैं। यू 3 0 के तीन क्रिस्टल संशोधन ज्ञात हैं एच: ए-यू 3 सी>8 - समचतुर्भुज क्रिस्टल संरचना (अंतरिक्ष समूह सी222; 0 = 0.671 एनएम; 6 = 1.197 एनएम; सी = ओ.83 एनएम; डी =0.839 एनएम); पी-यू 3 0ई - रम्बिक क्रिस्टल संरचना (अंतरिक्ष समूह एसटीएसटी; 0=0.705 एनएम; 6=1.172 एनएम; 0=0.829 एनएम. अपघटन की शुरुआत oooo° (100 2 तक संक्रमण), एमपीसी = 0.075 mg/m3 है।

U 3 C>8 प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

कैल्सीनेशन द्वारा U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 या (NH 4) 2 U 2 0 7 हवा में या ऑक्सीजन वातावरण में 750 0 पर ( पी = 150+750 एमएमएचजी) स्टोइकोमेट्रिक रूप से शुद्ध यू 3 08 प्राप्त करें।

जब U 3 0s को T>oooo° पर कैलक्लाइंड किया जाता है, तो यह घटकर 10 2 हो जाता है, लेकिन हवा में ठंडा होने पर यह U 3 0s पर वापस आ जाता है। U 3 0e केवल सांद्रित प्रबल अम्लों में घुलता है। हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड में U(IV) और U(VI) का मिश्रण बनता है, और नाइट्रिक एसिड में - यूरेनिल नाइट्रेट। तनु सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड गर्म होने पर भी यू 3 ओएस के साथ बहुत कमजोर रूप से प्रतिक्रिया करते हैं; ऑक्सीकरण एजेंटों (नाइट्रिक एसिड, पायरोलुसाइट) को जोड़ने से विघटन दर तेजी से बढ़ जाती है। सांद्रित H 2 S0 4, U 3 Os को घोलकर U(S0 4) 2 और U0 2 S0 4 बनाता है। नाइट्रिक एसिड यू 3 ओई को घोलकर यूरेनिल नाइट्रेट बनाता है।

यूरेनियम ट्राइऑक्साइड, U0 3 - चमकीले पीले रंग का एक क्रिस्टलीय या अनाकार पदार्थ। पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है. एमपीसी = 0.075 मिलीग्राम/एम3।

यह अमोनियम पॉलीयूरेनेट, यूरेनियम पेरोक्साइड, यूरेनिल ऑक्सालेट को 300-500° पर और यूरेनिल नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेट को कैल्सीन करके प्राप्त किया जाता है। इससे घनत्व के साथ एक अनाकार संरचना का नारंगी पाउडर बनता है

6.8 ग्राम/सेमीज़. IU 3 का क्रिस्टलीय रूप ऑक्सीजन के प्रवाह में 450°h-750° के तापमान पर U 3 0 8 के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। U0 3 के छह क्रिस्टलीय संशोधन हैं (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 हीड्रोस्कोपिक है और नम हवा में यूरेनिल हाइड्रॉक्साइड में बदल जाता है। 520°-^6oo° पर इसका ताप संरचना का एक यौगिक देता है 1यू 2>9, 6oo° तक गर्म करने से व्यक्ति को यू 3 ओएस प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

हाइड्रोजन, अमोनिया, कार्बन, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ U0 3 को U0 2 तक कम कर देती हैं। गैसों HF और NH 3 के मिश्रण को प्रवाहित करने पर UF 4 बनता है। उच्च संयोजकता पर, यूरेनियम उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है। एसिड U0 3 या उसके हाइड्रेट्स के संपर्क में आने पर, यूरेनिल लवण (U0 2 2+) बनते हैं, जिनका रंग पीला-हरा होता है:

अधिकांश यूरेनिल लवण पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं।

क्षार के साथ संलयन होने पर, U0 3 यूरेनिक एसिड लवण बनाता है - MDKH यूरेनेट्स:

क्षारीय समाधानों के साथ, यूरेनियम ट्राइऑक्साइड पॉलीयूरेनिक एसिड के लवण बनाता है - पॉलीयुरेनेट्स DHM ​​2 0y1U 3 पीएच^ओ.

यूरेनिक एसिड लवण पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं।

U(VI) के अम्लीय गुण मूल गुणों की तुलना में कम स्पष्ट होते हैं।

यूरेनियम कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। फ्लोराइड से आयोडाइड तक उच्च हैलाइड की स्थिरता कम हो जाती है। फ्लोराइड्स UF 3, U4F17, U2F9 और UF 4 गैर-वाष्पशील हैं, और UFe अस्थिर है। सबसे महत्वपूर्ण फ्लोराइड यूएफ 4 और यूएफई हैं।

अभ्यास के अनुसार फ़त्पिप्पियानिर ओक्गिल्या टी"यन्या पप्त्रकार्ट:

द्रवीकृत बिस्तर में प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार की जाती है:

फ्लोरिनेटिंग एजेंटों का उपयोग करना संभव है: BrF 3, CC1 3 F (फ़्रीऑन-11) या CC1 2 F 2 (फ़्रीऑन-12):

यूरेनियम फ्लोराइड (1यू) यूएफ 4 ("हरा नमक") एक नीले-हरे से पन्ना रंग का पाउडर है। जी 11एल = युज़6°; Гк,`,.=-1730°. डीएन° 29 8= 1856 केजे/मोल। क्रिस्टल संरचना मोनोक्लिनिक है (sp. gp. C2/s; 0=1.273 nm; 5=1.075 nm; 0=0.843 nm; घ= 6.7 एनएम; p=12b°20"; घनत्व 6.72 ग्राम/सेमी3। यूएफ 4 एक स्थिर, निष्क्रिय, गैर-वाष्पशील यौगिक है, जो पानी में खराब घुलनशील है। यूएफ 4 के लिए सबसे अच्छा विलायक फ्यूमिंग परक्लोरिक एसिड एचसी10 4 है। ऑक्सीकरण एसिड में घुल जाता है एक यूरेनिल नमक; Al(N0 3) 3 या AlCl 3 के गर्म घोल में, साथ ही H 2 S0 4, HC10 4 या HC1 के साथ अम्लीकृत बोरिक एसिड के घोल में जल्दी घुल जाता है। कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट जो फ्लोराइड आयनों को बांधते हैं, उदाहरण के लिए, Fe3 +, Al3 + या बोरिक एसिड भी UF 4 के विघटन में योगदान देता है। अन्य धातुओं के फ्लोराइड के साथ यह कई खराब घुलनशील दोहरे लवण (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, आदि) बनाता है। एनएच 4 यूएफ 5 औद्योगिक महत्व का है।

यू(IV) फ्लोराइड तैयारी में एक मध्यवर्ती उत्पाद है

UF6 और यूरेनियम धातु दोनों।

यूएफ 4 प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

या यूरेनिल फ्लोराइड की इलेक्ट्रोलाइटिक कमी से।

यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड यूएफई - कमरे के तापमान पर, उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ हाथी दांत के रंग के क्रिस्टल। घनत्व

5.09 ग्राम/सेमीज़, तरल यूएफई का घनत्व - 3.63 ग्राम/सेमीज़। वाष्पशील यौगिक. Tvoag = 5^>5°> गिल=b4.5° (दबाव में)। संतृप्त वाष्प का दबाव 560° पर वायुमंडल तक पहुँचता है। गठन की एन्थैल्पी AH° 29 8 = -211b kJ/mol। क्रिस्टल संरचना ऑर्थोरोम्बिक (अंतरिक्ष समूह) है। आरपीटी; 0=0.999 एनएम; फ़े= 0.8962 एनएम; सी=ओ.5207 एनएम; डी 5.060 एनएम (25 0). एमपीसी - 0.015 मिलीग्राम/एम3। ठोस अवस्था से, UF6 दबाव की एक विस्तृत श्रृंखला में तरल चरण को दरकिनार करते हुए, एक गैस में उर्ध्वपातन (उर्ध्वपातन) कर सकता है। ऊर्ध्वपातन की ऊष्मा 50 0 50 kJ/mg पर। अणु में कोई द्विध्रुव आघूर्ण नहीं है, इसलिए UF6 संबद्ध नहीं होता है। यूएफआर वाष्प एक आदर्श गैस है।

यह इसके यू यौगिक पर फ्लोरीन की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:

गैस-चरण प्रतिक्रियाओं के अलावा, तरल-चरण प्रतिक्रियाएं भी होती हैं

उदाहरण के लिए, हेलोफ्लोराइड्स का उपयोग करके UF6 का उत्पादन करना

फ्लोरीन के उपयोग के बिना UF6 प्राप्त करने का एक तरीका है - UF 4 के ऑक्सीकरण द्वारा:

UFe शुष्क हवा, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और C0 2 के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन पानी के संपर्क में आने पर, यहां तक ​​कि इसके कुछ अंश भी, यह हाइड्रोलिसिस से गुजरता है:

यह अधिकांश धातुओं के साथ क्रिया करके उनके फ्लोराइड बनाता है, जिससे इसके भंडारण के तरीके जटिल हो जाते हैं। यूएफ 6 के साथ काम करने के लिए उपयुक्त पोत सामग्री हैं: गर्म होने पर, नी, मोनेल और पीटी, ठंड में - टेफ्लॉन, बिल्कुल सूखा क्वार्ट्ज और कांच, तांबा और एल्यूमीनियम। 25-0°C के तापमान पर यह 3NaFUFr>, 3KF2UF6 प्रकार के क्षार धातुओं और चांदी के फ्लोराइड के साथ जटिल यौगिक बनाता है।

यह विभिन्न कार्बनिक तरल पदार्थों, अकार्बनिक एसिड और सभी हेलोफ्लोराइड्स में अच्छी तरह से घुल जाता है। सूखने के लिए निष्क्रिय 0 2, एन 2, सी0 2, सी1 2, बीआर 2। यूएफआर को अधिकांश शुद्ध धातुओं के साथ कमी प्रतिक्रियाओं की विशेषता है। UF6 हाइड्रोकार्बन और अन्य कार्बनिक पदार्थों के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए UFe वाले बंद कंटेनर फट सकते हैं। 25 -r100° की सीमा में UF6 क्षार और अन्य धातुओं के फ्लोराइड के साथ जटिल लवण बनाता है। इस संपत्ति का उपयोग यूएफ के चयनात्मक निष्कर्षण के लिए प्रौद्योगिकी में किया जाता है

यूरेनियम हाइड्राइड यूएच 2 और यूएच 3 नमक जैसे हाइड्राइड और धातु में हाइड्रोजन के ठोस समाधान के प्रकार के हाइड्राइड के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा करते हैं।

जब यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो नाइट्राइड बनते हैं। यू-एन प्रणाली में चार ज्ञात चरण हैं: यूएन (यूरेनियम नाइट्राइड), ए-यू 2 एन 3 (सेसक्विनिट्राइड), पी- यू 2 एन 3 और यूएन आईएफ90. यूएन 2 (डाइनिट्राइड) रचना को प्राप्त करना संभव नहीं है। यूरेनियम मोनोनाइट्राइड यूएन का संश्लेषण विश्वसनीय और अच्छी तरह से नियंत्रित होता है, जो सीधे तत्वों से किया जाता है। यूरेनियम नाइट्राइड पाउडरयुक्त पदार्थ होते हैं, जिनका रंग गहरे भूरे से भूरे रंग में भिन्न होता है; धातु की तरह देखो. UN में घन फलक-केन्द्रित क्रिस्टल संरचना है, जैसे NaCl (0 = 4.8892 A); (/=14.324, 7^=2855°, निर्वात में 1700 0 तक स्थिर। यह यू या यू हाइड्राइड को एन 2 के साथ प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है। या एनएच 3, 1300 डिग्री पर उच्च यू नाइट्राइड का अपघटन या यूरेनियम धातु के साथ उनकी कमी। यू 2 एन 3 को दो बहुरूपी संशोधनों में जाना जाता है: घन ए और हेक्सागोनल पी (0 = 0.3688 एनएम, 6 = 0.5839 एनएम), 8oo° से ऊपर के निर्वात में एन 2 जारी करता है। यह हाइड्रोजन के साथ यूएन 2 को कम करके प्राप्त किया जाता है। उच्च N2 दबाव के तहत U को N2 के साथ प्रतिक्रिया करके UN2 डाइनाइट्राइड का संश्लेषण किया जाता है। यूरेनियम नाइट्राइड एसिड और क्षार समाधान में आसानी से घुलनशील होते हैं, लेकिन पिघले हुए क्षार द्वारा विघटित हो जाते हैं।

यूरेनियम नाइट्राइड यूरेनियम ऑक्साइड के दो-चरणीय कार्बोथर्मिक अपचयन द्वारा प्राप्त किया जाता है:

आर्गन में 7एम450 0 पर 10*20 घंटे तक गर्म करना

डाइनिट्राइड, यूएन 2 के करीब की संरचना वाला यूरेनियम नाइट्राइड, उच्च तापमान और दबाव पर यूएफ 4 को अमोनिया के संपर्क में लाकर प्राप्त किया जा सकता है।

गर्म करने पर यूरेनियम डाइनिट्राइड विघटित हो जाता है:

यूरेनियम नाइट्राइड, 2 35 यू पर समृद्ध, में यूरेनियम ऑक्साइड की तुलना में अधिक विखंडन घनत्व, तापीय चालकता और पिघलने बिंदु है - आधुनिक बिजली रिएक्टरों का पारंपरिक ईंधन। इसमें पारंपरिक ईंधन से बेहतर यांत्रिक गुण और स्थिरता भी है। इसलिए, इस यौगिक को तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों (पीढ़ी IV परमाणु रिएक्टरों) में परमाणु ईंधन के लिए एक आशाजनक आधार माना जाता है।

टिप्पणी। संयुक्त राष्ट्र को '5एन' द्वारा समृद्ध करना बहुत उपयोगी है, क्योंकि .4 एन न्यूट्रॉन को पकड़ने की प्रवृत्ति रखता है, जिससे (एन,पी) प्रतिक्रिया के माध्यम से रेडियोधर्मी आइसोटोप 14 सी उत्पन्न होता है।

यूरेनियम कार्बाइड यूसी 2 (?-चरण) धात्विक चमक वाला एक हल्के भूरे रंग का क्रिस्टलीय पदार्थ है। यू-सी प्रणाली (यूरेनियम कार्बाइड) में यूसी 2 (?-चरण), यूसी 2 (बी 2-चरण), यू 2 सी 3 (ई-चरण), यूसी (बी 2-चरण) - यूरेनियम कार्बाइड होते हैं। यूरेनियम डाइकार्बाइड यूसी 2 प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

यू + 2सी^यूसी 2 (54वी)

यूरेनियम कार्बाइड का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है; वे अंतरिक्ष रॉकेट इंजनों के लिए ईंधन के रूप में आशाजनक हैं।

यूरेनिल नाइट्रेट, यूरेनिल नाइट्रेट, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. इस नमक में धातु की भूमिका यूरेनिल 2+ धनायन द्वारा निभाई जाती है। हरे रंग की टिंट के साथ पीले क्रिस्टल, पानी में आसानी से घुलनशील। जलीय घोल अम्लीय होता है। इथेनॉल, एसीटोन और ईथर में घुलनशील, बेंजीन, टोल्यूनि और क्लोरोफॉर्म में अघुलनशील। गर्म करने पर, क्रिस्टल पिघल जाते हैं और HN0 3 और H 2 0 छोड़ते हैं। क्रिस्टलीय हाइड्रेट हवा में आसानी से वाष्पित हो जाता है। एक विशिष्ट प्रतिक्रिया यह है कि NH 3 की क्रिया के तहत अमोनियम यूरेनियम का एक पीला अवक्षेप बनता है।

यूरेनियम धातु-कार्बनिक यौगिक बनाने में सक्षम है। उदाहरण यू(सी 5 एच 5) 4 और उनके हैलोजन-प्रतिस्थापित यू(सी 5 एच 5) 3 जी या यू(सी 5 एच 5) 2 जी 2 के साइक्लोपेंटैडिएनिल डेरिवेटिव हैं।

जलीय घोल में, यूरेनियम यूरेनिल आयन U0 2 2+ के रूप में U(VI) के ऑक्सीकरण अवस्था में सबसे अधिक स्थिर होता है। कुछ हद तक, यह U(IV) अवस्था की विशेषता है, लेकिन यह U(III) रूप में भी हो सकता है। U(V) की ऑक्सीकरण अवस्था IO2+ आयन के रूप में मौजूद हो सकती है, लेकिन इसकी असंगति और हाइड्रोलिसिस की प्रवृत्ति के कारण यह अवस्था शायद ही कभी देखी जाती है।

तटस्थ और अम्लीय समाधानों में, U(VI) U0 2 2+ - एक पीले यूरेनिल आयन के रूप में मौजूद होता है। अच्छी तरह से घुलनशील यूरेनिल लवण में नाइट्रेट U0 2 (N0 3) 2, सल्फेट U0 2 S0 4, क्लोराइड U0 2 C1 2, फ्लोराइड U0 2 F 2, एसीटेट U0 2 (CH 3 C00) 2 शामिल हैं। ये लवण अलग-अलग संख्या में पानी के अणुओं के साथ क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के रूप में घोल से निकलते हैं। थोड़ा घुलनशील यूरेनिल लवण हैं: ऑक्सालेट U0 2 C 2 0 4, फॉस्फेट U0 2 HP0., और UO2P2O4, अमोनियम यूरेनिल फॉस्फेट UO2NH4PO4, सोडियम यूरेनिल वैनाडेट NaU0 2 V0 4, फेरोसाइनाइड (U0 2) 2। यूरेनिल आयन की विशेषता जटिल यौगिक बनाने की प्रवृत्ति है। इस प्रकार, -, 4- प्रकार के फ्लोरीन आयन वाले कॉम्प्लेक्स ज्ञात हैं; नाइट्रेट कॉम्प्लेक्स' और 2*; सल्फ्यूरिक एसिड कॉम्प्लेक्स 2 " और 4-; कार्बोनेट कॉम्प्लेक्स 4 " और 2 ", आदि। जब क्षार यूरेनिल लवण के समाधान पर कार्य करते हैं, तो मी 2 यू 2 0 7 प्रकार के ड्यूरेनेट्स के विरल रूप से घुलनशील अवक्षेप निकलते हैं (मोनोरेनेट्स मी 2 यू 0 4) समाधानों से पृथक नहीं होते हैं, वे क्षार के साथ संलयन यूरेनियम ऑक्साइड द्वारा प्राप्त किए जाते हैं)।Me 2 U n 0 3 n+i पॉलीयूरेनेट ज्ञात हैं (उदाहरण के लिए, Na 2 U60i 9)।

लौह, जस्ता, एल्यूमीनियम, सोडियम हाइड्रोसल्फाइट और सोडियम अमलगम द्वारा अम्लीय घोल में U(VI) को घटाकर U(IV) कर दिया जाता है। विलयन हरे रंग के होते हैं। उनसे क्षार अवक्षेपित होता है हाइड्रॉक्साइड U0 2 (0H) 2, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड - फ्लोराइड UF 4 -2.5H 2 0, ऑक्सालिक एसिड - ऑक्सालेट U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0। U 4+ आयन की प्रवृत्ति होती है यूरेनिल आयनों की तुलना में कम संकुल बनाते हैं।

घोल में यूरेनियम (IV) U 4+ आयनों के रूप में होता है, जो अत्यधिक हाइड्रोलाइज्ड और हाइड्रेटेड होते हैं:

अम्लीय घोल में, हाइड्रोलिसिस को दबा दिया जाता है।

समाधान में यूरेनियम (VI) यूरेनिल ऑक्सीकेशन बनाता है - U0 2 2+ कई यूरेनिल यौगिक ज्ञात हैं, जिनके उदाहरण हैं: U0 3, U0 2 (C 2 H 3 0 2) 2, U0 2 C0 3 -2 (NH 4) ) 2 C0 3 U0 2 C0 3, U0 2 C1 2, U0 2 (0H) 2, U0 2 (N0 3) 2, UO0SO4, ZnU0 2 (CH 3 C00) 4, आदि।

यूरेनिल आयन के जल-अपघटन पर, कई बहु-नाभिकीय परिसर बनते हैं:

आगे हाइड्रोलिसिस के साथ, U 3 0s(0H) 2 और फिर U 3 0 8 (0H) 4 2 - दिखाई देते हैं।

यूरेनियम की गुणात्मक पहचान के लिए रासायनिक, ल्यूमिनसेंट, रेडियोमेट्रिक और वर्णक्रमीय विश्लेषण के तरीकों का उपयोग किया जाता है। रासायनिक विधियाँ मुख्यतः रंगीन यौगिकों के निर्माण पर आधारित होती हैं (उदाहरण के लिए, फेरोसाइनाइड के साथ यौगिक का लाल-भूरा रंग, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ पीला, आर्सेनाज़ो अभिकर्मक के साथ नीला)। ल्यूमिनसेंट विधि कई यूरेनियम यौगिकों की यूवी किरणों के संपर्क में आने पर पीली-हरी चमक पैदा करने की क्षमता पर आधारित है।

यूरेनियम का मात्रात्मक निर्धारण विभिन्न विधियों द्वारा किया जाता है। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण हैं: वॉल्यूमेट्रिक विधियां, जिसमें यू (VI) को यू (IV) में कम करना और उसके बाद ऑक्सीकरण एजेंटों के समाधान के साथ अनुमापन शामिल है; ग्रेविमेट्रिक विधियाँ - यूरेनेट्स, पेरोक्साइड, यू(IV) कपफेरनेट्स, हाइड्रोक्सीक्विनोलेट, ऑक्सालेट, आदि का अवक्षेपण। इसके बाद 00° पर कैल्सीनेशन और वजन U 3 0s; नाइट्रेट समाधान में पोलारोग्राफ़िक विधियाँ यूरेनियम के 10*7-g10-9 ग्राम को निर्धारित करना संभव बनाती हैं; कई वर्णमिति विधियाँ (उदाहरण के लिए, क्षारीय माध्यम में H 2 0 2 के साथ, EDTA की उपस्थिति में आर्सेनाज़ो अभिकर्मक के साथ, डिबेंज़ॉयलमीथेन के साथ, थायोसाइनेट कॉम्प्लेक्स के रूप में, आदि); ल्यूमिनसेंट विधि, जो NaF के साथ जुड़े होने पर यह निर्धारित करना संभव बनाती है यू 11जी यूरेनियम.

235यू विकिरण खतरा समूह ए से संबंधित है, न्यूनतम महत्वपूर्ण गतिविधि एमजेडए = 3.7-10 4 बीक्यू, 2 3 8 और - समूह डी, एमजेडए = 3.7-6 बीक्यू (300 ग्राम) से संबंधित है।

लेख की सामग्री

अरुण ग्रह,यू (यूरेनियम), एक्टिनाइड परिवार का एक धातु रासायनिक तत्व, जिसमें एसी, थ, पा, यू और ट्रांसयूरेनियम तत्व (एनपी, पु, एएम, सेमी, बीके, सीएफ, ईएस, एफएम, एमडी, नो, एलआर) शामिल हैं। परमाणु हथियारों और परमाणु ऊर्जा में इसके उपयोग के कारण यूरेनियम को प्रमुखता मिली है। यूरेनियम ऑक्साइड का उपयोग कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें को रंगने के लिए भी किया जाता है।

प्रकृति में होना.

पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम की मात्रा 0.003% है और यह पृथ्वी की सतह परत में चार प्रकार के निक्षेपों के रूप में पाई जाती है। सबसे पहले, ये यूरेनियम, या यूरेनियम पिच (यूरेनियम डाइऑक्साइड यूओ 2) की नसें हैं, जो यूरेनियम में बहुत समृद्ध हैं, लेकिन दुर्लभ हैं। उनके साथ रेडियम जमा भी होता है, क्योंकि रेडियम यूरेनियम के समस्थानिक क्षय का प्रत्यक्ष उत्पाद है। ऐसी नसें ज़ैरे, कनाडा (ग्रेट बियर लेक), चेक गणराज्य और फ्रांस में पाई जाती हैं। यूरेनियम का दूसरा स्रोत अन्य महत्वपूर्ण खनिजों के अयस्कों के साथ थोरियम और यूरेनियम अयस्कों का समूह है। कांग्लोमेरेट्स में आमतौर पर पुनर्प्राप्त करने के लिए पर्याप्त मात्रा में सोना और चांदी होता है, जिसमें यूरेनियम और थोरियम संबंधित तत्व होते हैं। इन अयस्कों के बड़े भंडार कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, रूस और ऑस्ट्रेलिया में स्थित हैं। यूरेनियम का तीसरा स्रोत खनिज कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट) से समृद्ध तलछटी चट्टानें और बलुआ पत्थर हैं, जिनमें यूरेनियम के अलावा, महत्वपूर्ण मात्रा में वैनेडियम और अन्य तत्व होते हैं। ऐसे अयस्क संयुक्त राज्य अमेरिका के पश्चिमी राज्यों में पाए जाते हैं। लौह-यूरेनियम शेल्स और फॉस्फेट अयस्क तलछट का चौथा स्रोत हैं। स्वीडन की शैलों में समृद्ध निक्षेप पाए जाते हैं। मोरक्को और संयुक्त राज्य अमेरिका में कुछ फॉस्फेट अयस्कों में महत्वपूर्ण मात्रा में यूरेनियम होता है, और अंगोला और मध्य अफ्रीकी गणराज्य में फॉस्फेट भंडार यूरेनियम से भी अधिक समृद्ध हैं। अधिकांश लिग्नाइट और कुछ कोयले में आमतौर पर यूरेनियम अशुद्धियाँ होती हैं। उत्तर और दक्षिण डकोटा (यूएसए) में यूरेनियम-समृद्ध लिग्नाइट और स्पेन और चेक गणराज्य में बिटुमिनस कोयले के भंडार पाए गए हैं।

खुलना.

यूरेनस की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ एम. क्लैप्रोथ ने की थी, जिन्होंने 8 साल पहले यूरेनस ग्रह की खोज के सम्मान में इस तत्व का नाम रखा था। (क्लैप्रोथ अपने समय के अग्रणी रसायनज्ञ थे; उन्होंने Ce, Ti और Zr सहित अन्य तत्वों की भी खोज की थी।) वास्तव में, क्लैप्रोथ द्वारा प्राप्त पदार्थ तात्विक यूरेनियम नहीं था, बल्कि उसका ऑक्सीकृत रूप था, और तात्विक यूरेनियम सबसे पहले किसके द्वारा प्राप्त किया गया था? 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ई. पेलिगो। खोज के क्षण से लेकर 20वीं सदी तक। यूरेनियम का वह महत्व नहीं था जो आज है, हालाँकि इसके कई भौतिक गुण, साथ ही इसका परमाणु द्रव्यमान और घनत्व निर्धारित किए गए थे। 1896 में, ए. बेकरेल ने स्थापित किया कि यूरेनियम लवण में विकिरण होता है जो अंधेरे में एक फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन करता है। इस खोज ने रसायनज्ञों को रेडियोधर्मिता के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए सक्रिय किया और 1898 में, फ्रांसीसी भौतिकविदों पति-पत्नी पी. क्यूरी और एम. स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने रेडियोधर्मी तत्वों पोलोनियम और रेडियम के लवणों को अलग किया, और ई. रदरफोर्ड, एफ. सोड्डी, के. फ़यान्स ने और अन्य वैज्ञानिकों ने रेडियोधर्मी क्षय का सिद्धांत विकसित किया, जिसने आधुनिक परमाणु रसायन विज्ञान और परमाणु ऊर्जा की नींव रखी।

यूरेनियम का प्रथम उपयोग.

यद्यपि यूरेनियम लवण की रेडियोधर्मिता ज्ञात थी, इस शताब्दी के पहले तीसरे भाग में इसके अयस्कों का उपयोग केवल रेडियम प्राप्त करने के लिए किया जाता था, और यूरेनियम को एक अवांछनीय उप-उत्पाद माना जाता था। इसका उपयोग मुख्य रूप से सिरेमिक प्रौद्योगिकी और धातु विज्ञान में केंद्रित था; कांच को हल्के पीले से लेकर गहरे हरे रंग तक रंगने के लिए यूरेनियम ऑक्साइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था, जिसने सस्ते ग्लास उत्पादन के विकास में योगदान दिया। आज, इन उद्योगों के उत्पादों को पराबैंगनी किरणों के तहत फ्लोरोसेंट के रूप में पहचाना जाता है। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान और उसके तुरंत बाद, कार्बाइड के रूप में यूरेनियम का उपयोग मो और डब्ल्यू के समान उपकरण स्टील्स के उत्पादन में किया गया था; 4-8% यूरेनियम ने टंगस्टन का स्थान ले लिया, जिसका उत्पादन उस समय सीमित था। 1914-1926 में टूल स्टील्स प्राप्त करने के लिए, 30% (द्रव्यमान) यू युक्त कई टन फेरोरेनियम का सालाना उत्पादन किया जाता था। हालाँकि, यूरेनियम का यह उपयोग लंबे समय तक नहीं चला।

यूरेनियम का आधुनिक उपयोग.

यूरेनियम उद्योग ने 1939 में आकार लेना शुरू किया, जब यूरेनियम आइसोटोप 235 यू का विखंडन किया गया, जिसके कारण दिसंबर 1942 में यूरेनियम विखंडन की नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाओं का तकनीकी कार्यान्वयन हुआ। यह परमाणु के युग का जन्म था , जब यूरेनियम एक महत्वहीन तत्व से बढ़कर समाज के जीवन में सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक बन गया। परमाणु बम के उत्पादन के लिए यूरेनियम के सैन्य महत्व और परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में इसके उपयोग के कारण यूरेनियम की मांग में भारी वृद्धि हुई। ग्रेट बियर झील (कनाडा) में तलछट के इतिहास के आधार पर यूरेनियम की मांग में वृद्धि का कालक्रम दिलचस्प है। 1930 में, इस झील में राल मिश्रण, यूरेनियम ऑक्साइड का मिश्रण खोजा गया था, और 1932 में, इस क्षेत्र में रेडियम शुद्धिकरण तकनीक स्थापित की गई थी। प्रत्येक टन अयस्क (राल मिश्रण) से 1 ग्राम रेडियम और लगभग आधा टन उप-उत्पाद, यूरेनियम सांद्रण प्राप्त हुआ। हालाँकि, रेडियम कम था और इसका खनन रोक दिया गया था। 1940 से 1942 तक, विकास फिर से शुरू किया गया और यूरेनियम अयस्क को संयुक्त राज्य अमेरिका भेजा जाने लगा। 1949 में, कुछ सुधारों के साथ इसी तरह के यूरेनियम शुद्धिकरण का उपयोग शुद्ध यूओ 2 का उत्पादन करने के लिए किया गया था। यह उत्पादन बढ़ गया है और अब यह सबसे बड़ी यूरेनियम उत्पादन सुविधाओं में से एक है।

गुण।

यूरेनियम प्रकृति में पाए जाने वाले सबसे भारी तत्वों में से एक है। शुद्ध धातु बहुत घनी, तन्य, कम विद्युत चालकता वाली विद्युत धनात्मक और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होती है।

यूरेनियम में तीन एलोट्रोपिक संशोधन हैं: ए-यूरेनियम (ऑर्थोरहोमिक क्रिस्टल जाली), कमरे के तापमान से लेकर 668 डिग्री सेल्सियस तक की सीमा में मौजूद होता है; बी-यूरेनियम (चतुष्कोणीय प्रकार का जटिल क्रिस्टल जाली), 668-774 डिग्री सेल्सियस की सीमा में स्थिर; जी-यूरेनियम (शरीर-केंद्रित घन क्रिस्टल जाली), 774°C से गलनांक (1132°C) तक स्थिर। चूँकि यूरेनियम के सभी समस्थानिक अस्थिर होते हैं, इसलिए इसके सभी यौगिक रेडियोधर्मिता प्रदर्शित करते हैं।

यूरेनियम के समस्थानिक

238 यू, 235 यू, 234 यू प्रकृति में 99.3:0.7:0.0058 के अनुपात में पाए जाते हैं, और 236 यू सूक्ष्म मात्रा में पाए जाते हैं। 226 यू से 242 यू तक यूरेनियम के अन्य सभी समस्थानिक कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जाते हैं। आइसोटोप 235 यू विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। धीमे (थर्मल) न्यूट्रॉन के प्रभाव में, यह विभाजित होता है, जिससे भारी ऊर्जा निकलती है। 235 यू के पूर्ण विखंडन के परिणामस्वरूप 2H 10 7 kWh / kg का "थर्मल ऊर्जा समतुल्य" निकलता है। 235 यू के विखंडन का उपयोग न केवल बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, बल्कि अन्य महत्वपूर्ण एक्टिनाइड तत्वों को संश्लेषित करने के लिए भी किया जा सकता है। प्राकृतिक आइसोटोप यूरेनियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में 235 यू के विखंडन द्वारा उत्पादित न्यूट्रॉन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जबकि श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक अतिरिक्त न्यूट्रॉन को किसी अन्य प्राकृतिक आइसोटोप द्वारा कैप्चर किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्लूटोनियम का उत्पादन होता है:

जब 238 यू पर तेज़ न्यूट्रॉन की बमबारी की जाती है, तो निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होती हैं:

इस योजना के अनुसार, सबसे आम आइसोटोप 238 यू को प्लूटोनियम -239 में परिवर्तित किया जा सकता है, जो 235 यू की तरह, धीमी न्यूट्रॉन के प्रभाव में विखंडन में भी सक्षम है।

वर्तमान में बड़ी संख्या में यूरेनियम के कृत्रिम समस्थानिक प्राप्त किये गये हैं। उनमें से, 233 यू विशेष रूप से उल्लेखनीय है क्योंकि यह धीमे न्यूट्रॉन के साथ बातचीत करते समय विखंडन भी करता है।

यूरेनियम के कुछ अन्य कृत्रिम आइसोटोप अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं; यह सबसे पहले है बी- उत्सर्जक 237 यू और ए- उत्सर्जक 232 यू.

सम्बन्ध।

यूरेनियम, एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातु है, जिसकी ऑक्सीकरण अवस्था +3 से +6 तक होती है, यह गतिविधि श्रृंखला में बेरिलियम के करीब है, सभी गैर-धातुओं के साथ संपर्क करता है और Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg के साथ इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है। , एमजी, नी, पीबी, एसएन और जेडएन। बारीक कुचला हुआ यूरेनियम विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील होता है और 500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर यह अक्सर यूरेनियम हाइड्राइड की विशिष्ट प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है। गांठ यूरेनियम या छीलन 700-1000 डिग्री सेल्सियस पर चमकती हुई जलती है, और यूरेनियम वाष्प 150-250 डिग्री सेल्सियस पर पहले से ही जलती है; यूरेनियम 200-400 डिग्री सेल्सियस पर एचएफ के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे यूएफ 4 और एच 2 बनता है। यूरेनियम सांद्र HF या H 2 SO 4 और 85% H 3 PO 4 में 90 डिग्री सेल्सियस पर भी धीरे-धीरे घुल जाता है, लेकिन सांद्र के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है। एचसीएल और एचबीआर या एचआई के साथ कम सक्रिय। तनु और सांद्र HNO 3 के साथ यूरेनियम की सबसे सक्रिय और तीव्र प्रतिक्रिया यूरेनिल नाइट्रेट के निर्माण के साथ होती है ( नीचे देखें). एचसीएल की उपस्थिति में, यूरेनियम कार्बनिक अम्लों में तेजी से घुल जाता है, जिससे कार्बनिक U4+ लवण बनता है। ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, यूरेनियम कई प्रकार के लवण बनाता है (उनमें से सबसे महत्वपूर्ण यू 4+ के साथ हैं, उनमें से एक यूसीएल 4 एक आसानी से ऑक्सीकृत हरा नमक है); यूओ 2 (एनओ 3) 2 प्रकार के यूरेनिल लवण (रेडिकल यूओ 2 2+) पीले रंग के और प्रतिदीप्त हरे रंग के होते हैं। यूरेनिल लवण एम्फोटेरिक ऑक्साइड यूओ 3 (पीला रंग) को अम्लीय माध्यम में घोलने से बनता है। क्षारीय वातावरण में, UO 3 Na 2 UO 4 या Na 2 U 2 O 7 जैसे यूरेनेट्स बनाता है। बाद वाला यौगिक ("पीला यूरेनिल") का उपयोग चीनी मिट्टी के ग्लेज़ के निर्माण और फ्लोरोसेंट ग्लास के उत्पादन में किया जाता है।

1940-1950 में यूरेनियम हेलाइड्स का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया था, क्योंकि उनका उपयोग परमाणु बम या परमाणु रिएक्टर के लिए यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने के तरीकों को विकसित करने के लिए किया गया था। यूरेनियम ट्राइफ्लोराइड यूएफ 3 हाइड्रोजन के साथ यूएफ 4 की कमी से प्राप्त किया गया था, और यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड यूएफ 4 यूओ 3 या यू 3 ओ 8 जैसे ऑक्साइड के साथ एचएफ की प्रतिक्रियाओं या यूरेनिल यौगिकों के इलेक्ट्रोलाइटिक कमी से विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जाता है। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड यूएफ 6 मौलिक फ्लोरीन के साथ यू या यूएफ 4 के फ्लोरिनेशन द्वारा या यूएफ 4 पर ऑक्सीजन की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। हेक्साफ्लोराइड 64 डिग्री सेल्सियस (1137 मिमी एचजी) पर उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ पारदर्शी क्रिस्टल बनाता है; यौगिक अस्थिर है (सामान्य दबाव में यह 56.54 डिग्री सेल्सियस पर उर्ध्वपातित हो जाता है)। यूरेनियम ऑक्सोहैलाइड्स, उदाहरण के लिए, ऑक्सोफ्लोराइड्स, की संरचना यूओ 2 एफ 2 (यूरेनिल फ्लोराइड), यूओएफ 2 (यूरेनियम ऑक्साइड डिफ्लुओराइड) है।

और शनि), सबसे पहले, सूर्य के चारों ओर अपनी असामान्य गति के लिए उल्लेखनीय है, अर्थात्, अन्य सभी ग्रहों के विपरीत, यूरेनस "प्रतिगामी" घूमता है। इसका मतलब क्या है? और तथ्य यह है कि यदि हमारी पृथ्वी सहित अन्य ग्रह घूमते हुए शीर्ष की तरह हैं (मरोड़ के कारण दिन और रात का परिवर्तन होता है), तो यूरेनस एक घूमती हुई गेंद की तरह है, और परिणामस्वरूप, दिन का परिवर्तन होता है/ रात, साथ ही इस ग्रह पर ऋतुएँ भी काफी भिन्न होती हैं।

यूरेनस की खोज किसने की

लेकिन आइए इस असामान्य ग्रह के बारे में अपनी कहानी इसकी खोज के इतिहास से शुरू करें। यूरेनस ग्रह की खोज 1781 में अंग्रेज खगोलशास्त्री विलियम हर्शेल ने की थी। दिलचस्प बात यह है कि इसकी असामान्य गति को देखकर, खगोलशास्त्री ने पहले इसे गलत समझा और कुछ वर्षों के अवलोकन के बाद ही इसे ग्रह का दर्जा प्राप्त हुआ। हर्शेल इसे "जॉर्ज स्टार" कहना चाहते थे, लेकिन वैज्ञानिक समुदाय ने प्राचीन देवता यूरेनस के सम्मान में जोहान बोडे - यूरेनस द्वारा प्रस्तावित नाम को प्राथमिकता दी, जो आकाश का अवतार है।

प्राचीन पौराणिक कथाओं में भगवान यूरेनस सबसे पुराने देवताओं में से एक हैं, जो हर चीज और हर किसी (अन्य देवताओं सहित) के निर्माता हैं, और सर्वोच्च देवता ज़ीउस (बृहस्पति) के दादा भी हैं।

यूरेनस ग्रह की विशेषताएं

यूरेनियम हमारी पृथ्वी से 14.5 गुना भारी है। फिर भी, यह विशाल ग्रहों में सबसे हल्का ग्रह है, क्योंकि इसका पड़ोसी ग्रह, हालांकि आकार में छोटा है, इसका द्रव्यमान यूरेनस से अधिक है। इस ग्रह का सापेक्ष हल्कापन इसकी संरचना के कारण है, जिसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा बर्फ है, और यूरेनस पर बर्फ सबसे विविध है: इसमें अमोनिया, पानी और मीथेन बर्फ है। यूरेनस का घनत्व 1.27 ग्राम/सेमी3 है।

यूरेनस का तापमान

यूरेनस पर तापमान कितना है? सूर्य से इसकी दूरी के कारण, यह निश्चित रूप से बहुत ठंडा है, और यहां मुद्दा न केवल इसकी दूरी है, बल्कि यह तथ्य भी है कि यूरेनस की आंतरिक गर्मी अन्य ग्रहों की तुलना में कई गुना कम है। ग्रह का ताप प्रवाह अत्यंत छोटा है, पृथ्वी की तुलना में कम। परिणामस्वरूप, सौर मंडल में सबसे कम तापमानों में से एक यूरेनस पर दर्ज किया गया - 224 सी, जो सूर्य से और भी दूर स्थित नेपच्यून से भी कम है।

क्या यूरेनस पर जीवन है?

उपरोक्त पैराग्राफ में वर्णित तापमान पर, यह स्पष्ट है कि यूरेनस पर जीवन की उत्पत्ति संभव नहीं है।

यूरेनस का वातावरण

यूरेनस पर वातावरण कैसा है? इस ग्रह का वातावरण परतों में विभाजित है, जो तापमान और सतह से निर्धारित होते हैं। वायुमंडल की बाहरी परत ग्रह की पारंपरिक सतह से 300 किमी की दूरी पर शुरू होती है और इसे वायुमंडलीय कोरोना कहा जाता है; यह वायुमंडल का सबसे ठंडा हिस्सा है। सतह के और भी करीब समतापमंडल और क्षोभमंडल है। उत्तरार्द्ध ग्रह के वायुमंडल का सबसे निचला और घना हिस्सा है। यूरेनस के क्षोभमंडल की एक जटिल संरचना है: इसमें पानी के बादल, अमोनिया के बादल और मीथेन के बादल अव्यवस्थित तरीके से एक साथ मिश्रित होते हैं।

यूरेनस के वायुमंडल की संरचना हीलियम और आणविक हीलियम की उच्च सामग्री के कारण अन्य ग्रहों के वायुमंडल से भिन्न है। इसके अलावा, यूरेनस के वायुमंडल का एक बड़ा हिस्सा मीथेन से संबंधित है, एक रासायनिक यौगिक जो वहां के वातावरण में सभी अणुओं का 2.3% बनाता है।

यूरेनस ग्रह का फोटो

यूरेनस की सतह

यूरेनस की सतह में तीन परतें हैं: एक चट्टानी कोर, एक बर्फीला आवरण और हाइड्रोजन और हीलियम का एक बाहरी आवरण, जो गैसीय अवस्था में हैं। यह एक अन्य महत्वपूर्ण तत्व पर भी ध्यान देने योग्य है जो यूरेनस की सतह का हिस्सा है - मीथेन बर्फ, जो ग्रह का हस्ताक्षर नीला रंग कहलाता है।

वैज्ञानिकों ने वायुमंडल की ऊपरी परतों में कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड का पता लगाने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी का भी उपयोग किया।

हां, यूरेनस के भी छल्ले हैं (अन्य विशाल ग्रहों की तरह), हालांकि अपने सहयोगी ग्रहों की तरह बड़े और सुंदर नहीं हैं। इसके विपरीत, यूरेनस के छल्ले धुंधले और लगभग अदृश्य हैं, क्योंकि उनमें कई बहुत गहरे और छोटे कण होते हैं, जिनका व्यास एक माइक्रोमीटर से लेकर कुछ मीटर तक होता है। दिलचस्प बात यह है कि यूरेनस के छल्ले शनि के अपवाद के साथ अन्य ग्रहों के छल्ले की तुलना में पहले खोजे गए थे; यहां तक ​​कि ग्रह के खोजकर्ता डब्ल्यू हर्शेल ने दावा किया था कि उन्होंने यूरेनस पर छल्ले देखे थे, लेकिन तब उन्होंने उस पर विश्वास नहीं किया, क्योंकि दूरबीनों के बाद से हर्शल ने जो देखा उसकी पुष्टि करने के लिए उस समय अन्य खगोलविदों के पास पर्याप्त शक्ति नहीं थी। केवल दो शताब्दियों के बाद, 1977 में, अमेरिकी खगोलशास्त्री जेम्सन एलियट, डगलस मिनकॉम और एडवर्ड डनहम, कुइपर वेधशाला का उपयोग करके, यूरेनस के छल्लों को अपनी आँखों से देखने में सक्षम हुए। इसके अलावा, यह संयोग से हुआ, क्योंकि वैज्ञानिक बस ग्रह के वातावरण का निरीक्षण करने जा रहे थे और, इसकी उम्मीद किए बिना, छल्ले की उपस्थिति की खोज की।

वर्तमान में यूरेनस के 13 ज्ञात वलय हैं, जिनमें से सबसे चमकीला एप्सिलॉन वलय है। इस ग्रह के छल्ले अपेक्षाकृत युवा हैं; इनका निर्माण इसके जन्म के बाद हुआ था। एक परिकल्पना है कि यूरेनस के छल्ले ग्रह के कुछ नष्ट हुए उपग्रहों के अवशेषों से बने हैं।

यूरेनस के चंद्रमा

चंद्रमाओं की बात करें तो, आपके अनुसार यूरेनस के पास कितने चंद्रमा हैं? और उनके पास उनमें से लगभग 27 हैं (कम से कम वे जो इस समय ज्ञात हैं)। सबसे बड़े हैं: मिरांडा, एरियल, उम्ब्रिएल, ओबेरॉन और टाइटेनिया। यूरेनस के सभी चंद्रमा चट्टान और बर्फ का मिश्रण हैं, मिरांडा को छोड़कर, जो पूरी तरह से बर्फ से बना है।

यूरेनस ग्रह की तुलना में इसके उपग्रह कुछ ऐसे दिखते हैं।

कई उपग्रहों में वायुमंडल नहीं होता है और उनमें से कुछ ग्रह के वलय के अंदर चले जाते हैं, जिसके माध्यम से उन्हें आंतरिक उपग्रह भी कहा जाता है और इन सभी का यूरेनस के वलय प्रणाली से गहरा संबंध होता है। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कई चंद्रमाओं पर यूरेनस ने कब्ज़ा कर लिया था।

यूरेनस का घूर्णन

सूर्य के चारों ओर यूरेनस का घूमना शायद इस ग्रह की सबसे दिलचस्प विशेषता है। जैसा कि हमने ऊपर लिखा है, यूरेनस अन्य सभी ग्रहों की तुलना में अलग तरह से घूमता है, अर्थात् "प्रतिगामी", ठीक उसी तरह जैसे पृथ्वी पर एक गेंद घूमती है। इसके परिणामस्वरूप, यूरेनस पर दिन और रात का परिवर्तन (हमारी सामान्य समझ में) केवल ग्रह के भूमध्य रेखा के पास होता है, इस तथ्य के बावजूद कि यह क्षितिज से बहुत नीचे स्थित है, लगभग ध्रुवीय अक्षांशों की तरह धरती पर। ग्रह के ध्रुवों के लिए, "ध्रुवीय दिन" और "ध्रुवीय रात" हर 42 पृथ्वी वर्षों में एक बार एक दूसरे की जगह लेते हैं।

जहां तक ​​यूरेनस पर वर्ष की बात है, वहां एक वर्ष हमारे 84 सांसारिक वर्षों के बराबर है; इस समय के दौरान ग्रह सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में चक्कर लगाता है।

यूरेनस के लिए उड़ान भरने में कितना समय लगता है?

पृथ्वी से यूरेनस की उड़ान कितनी लंबी है? यदि, आधुनिक तकनीकों के साथ, हमारे निकटतम पड़ोसियों, शुक्र और मंगल तक की उड़ान में कई साल लग जाते हैं, तो यूरेनस जैसे दूर के ग्रहों की उड़ान में दशकों लग सकते हैं। आज तक, केवल एक अंतरिक्ष यान ने ऐसी यात्रा की है: 1977 में नासा द्वारा लॉन्च किया गया वोयाजर 2, 1986 में यूरेनस तक पहुंचा, जैसा कि आप देख सकते हैं, एक-तरफ़ा उड़ान में लगभग एक दशक लग गया।

कैसिनी उपकरण, जो शनि का अध्ययन करने में लगा हुआ था, को यूरेनस पर भेजने की भी योजना बनाई गई थी, लेकिन फिर कैसिनी को शनि के पास छोड़ने का निर्णय लिया गया, जहां हाल ही में - पिछले सितंबर 2017 में इसकी मृत्यु हो गई।

• अपनी खोज के तीन साल बाद, यूरेनस ग्रह एक व्यंग्यात्मक पुस्तिका का केंद्र बन गया। विज्ञान कथा लेखक अक्सर अपने विज्ञान कथा कार्यों में इस ग्रह का उल्लेख करते हैं।
• यूरेनस को रात के आकाश में नग्न आंखों से देखा जा सकता है, आपको बस यह जानना होगा कि कहां देखना है, और आकाश पूरी तरह से अंधेरा होना चाहिए (जो, दुर्भाग्य से, आधुनिक शहरों में संभव नहीं है)।
• यूरेनस ग्रह पर पानी है. लेकिन यूरेनस पर पानी बर्फ की तरह जमा हुआ है।
• यूरेनस ग्रह को आत्मविश्वास से सौर मंडल में "सबसे ठंडे ग्रह" की उपाधि से सम्मानित किया जा सकता है।

यूरेनस ग्रह, वीडियो

और अंत में, यूरेनस ग्रह के बारे में एक दिलचस्प वीडियो।

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