ურანის ლითონები. რატომ არის ურანი და მისი ნაერთები საშიში? ურანის იზოტოპების გამოყენება და ტიპები

საიდან გაჩნდა ურანი?სავარაუდოდ, ის სუპერნოვას აფეთქებების დროს ჩნდება. ფაქტია, რომ რკინაზე მძიმე ელემენტების ნუკლეოსინთეზისთვის ნეიტრონების ძლიერი ნაკადი უნდა არსებობდეს, რაც სწორედ სუპერნოვას აფეთქების დროს ხდება. როგორც ჩანს, მაშინ, მის მიერ წარმოქმნილი ახალი ვარსკვლავური სისტემების ღრუბლიდან კონდენსაციის დროს, ურანი, რომელიც შეგროვდა პროტოპლანეტურ ღრუბელში და იყო ძალიან მძიმე, უნდა ჩაიძიროს პლანეტების სიღრმეში. მაგრამ ეს ასე არ არის. ურანი არის რადიოაქტიური ელემენტი და მისი დაშლისას გამოყოფს სითბოს. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ თუ ურანი თანაბრად იყო განაწილებული პლანეტის მთელ სისქეზე, ყოველ შემთხვევაში იმავე კონცენტრაციით, როგორც ზედაპირზე, ის ზედმეტ სითბოს გამოყოფს. უფრო მეტიც, მისი დინება უნდა შესუსტდეს ურანის მოხმარებისას. ვინაიდან მსგავსი არაფერი დაფიქსირებულა, გეოლოგები თვლიან, რომ ურანის მინიმუმ მესამედი და, შესაძლოა, მთელი, კონცენტრირებულია დედამიწის ქერქში, სადაც მისი შემცველობა 2,5∙10-4%-ია. რატომ მოხდა ეს არ განიხილება.

სად მოიპოვება ურანი?დედამიწაზე არც ისე ცოტაა ურანი - სიუხვით 38-ე ადგილზეა. და ამ ელემენტის უმეტესი ნაწილი გვხვდება დანალექ ქანებში - ნახშირბადოვანი ფიქლები და ფოსფორიტები: შესაბამისად 8∙10 –3 და 2,5∙10 –2%-მდე. მთლიანობაში, დედამიწის ქერქი შეიცავს 10 14 ტონა ურანს, მაგრამ მთავარი პრობლემა ის არის, რომ ის ძალიან გაფანტულია და არ ქმნის ძლიერ საბადოებს. დაახლოებით 15 ურანის მინერალი სამრეწველო მნიშვნელობისაა. ეს არის ურანის tar - მისი საფუძველია ოთხვალენტიანი ურანის ოქსიდი, ურანის მიკა - სხვადასხვა სილიკატები, ფოსფატები და უფრო რთული ნაერთები ვანადიუმით ან ტიტანით, ექვსვალენტური ურანის საფუძველზე.

რა არის ბეკერელის სხივები?ვოლფგანგ რენტგენის მიერ რენტგენის აღმოჩენის შემდეგ, ფრანგი ფიზიკოსი ანტუან-ანრი ბეკერელი დაინტერესდა ურანის მარილების სიკაშკაშეთ, რომელიც მზის შუქის გავლენის ქვეშ ჩნდება. უნდოდა გაეგო აქაც იყო თუ არა რენტგენი. მართლაც, ისინი იმყოფებოდნენ - მარილი აანთებდა ფოტოგრაფიულ ფირფიტას შავი ქაღალდის მეშვეობით. თუმცა, ერთ-ერთ ექსპერიმენტში მარილი არ იყო განათებული, მაგრამ ფოტოგრაფიული ფირფიტა მაინც ჩაბნელდა. როდესაც მარილსა და ფოტოგრაფიულ ფირფიტას შორის ლითონის ობიექტი მოთავსდა, ქვეშ ჩაბნელება ნაკლები იყო. მაშასადამე, ახალი სხივები არ გაჩენილა სინათლის მიერ ურანის აგზნების გამო და ნაწილობრივ არ გადიოდა ლითონში. მათ თავდაპირველად "ბეკერელის სხივებს" უწოდებდნენ. შემდგომში გაირკვა, რომ ეს ძირითადად ალფა სხივებია ბეტა სხივების მცირე დამატებით: ფაქტია, რომ ურანის ძირითადი იზოტოპები დაშლის დროს ასხივებენ ალფა ნაწილაკებს, ხოლო შვილობილი პროდუქტები ასევე განიცდიან ბეტა დაშლას.

რამდენად რადიოაქტიურია ურანი?ურანს არ აქვს სტაბილური იზოტოპები; ისინი ყველა რადიოაქტიურია. ყველაზე დიდხანს ცოცხლობს ურანი-238, ნახევარგამოყოფის პერიოდი 4,4 მილიარდი წელია. შემდეგი მოდის ურანი-235 - 0,7 მილიარდი წელი. ორივე განიცდის ალფა დაშლას და ხდება თორიუმის შესაბამისი იზოტოპები. ურანი-238 მთლიანი ბუნებრივი ურანის 99%-ზე მეტს შეადგენს. მისი უზარმაზარი ნახევარგამოყოფის გამო, ამ ელემენტის რადიოაქტიურობა დაბალია და გარდა ამისა, ალფა ნაწილაკებს არ შეუძლიათ შეაღწიონ რქოვანა შრეში ადამიანის სხეულის ზედაპირზე. ისინი ამბობენ, რომ ურანთან მუშაობის შემდეგ, ი.ვ. კურჩატოვმა უბრალოდ ხელები იწმინდა ცხვირსახოცით და არ განიცდიდა რადიოაქტიურობასთან დაკავშირებულ რაიმე დაავადებებს.

მკვლევარებმა არაერთხელ მიმართეს ურანის მაღაროებში და გადამამუშავებელ ქარხნებში დასაქმებულთა დაავადებების სტატისტიკას. აი, მაგალითად, კანადელი და ამერიკელი სპეციალისტების ბოლო სტატია, რომლებმაც გააანალიზეს 17 ათასზე მეტი მუშის ჯანმრთელობის მონაცემები კანადის პროვინცია სასკაჩევანში, ელდორადოს მაღაროში 1950-1999 წლებში. გარემოსდაცვითი კვლევა, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). ისინი გამომდინარეობდნენ იქიდან, რომ რადიაციას აქვს ყველაზე ძლიერი გავლენა სისხლის უჯრედების სწრაფად გამრავლებაზე, რაც იწვევს კიბოს შესაბამის ტიპებს. სტატისტიკამ აჩვენა, რომ მაღაროს მუშაკებს აქვთ სისხლის სხვადასხვა ტიპის კიბოს უფრო დაბალი სიხშირე, ვიდრე საშუალო კანადის მოსახლეობას. ამ შემთხვევაში რადიაციის ძირითად წყაროდ არ ითვლება თავად ურანი, არამედ მის მიერ წარმოქმნილი აირისებრი რადონი და მისი დაშლის პროდუქტები, რომლებიც სხეულში შედიან ფილტვების მეშვეობით.

რატომ არის ურანი მავნე?? ის, ისევე როგორც სხვა მძიმე ლითონები, ძალიან ტოქსიკურია და შეიძლება გამოიწვიოს თირკმელებისა და ღვიძლის უკმარისობა. მეორეს მხრივ, ურანი, როგორც დისპერსიული ელემენტი, აუცილებლად არის წყალში, ნიადაგში და, კონცენტრირებული კვებით ჯაჭვში, შედის ადამიანის ორგანიზმში. გონივრულია ვივარაუდოთ, რომ ევოლუციის პროცესში ცოცხალმა არსებებმა ისწავლეს ურანის ბუნებრივ კონცენტრაციებში განეიტრალება. ურანი წყალში ყველაზე საშიშია, ამიტომ ჯანმო-მ დააწესა ლიმიტი: თავდაპირველად ის იყო 15 მკგ/ლ, მაგრამ 2011 წელს სტანდარტი 30 მკგ/გ-მდე გაიზარდა. როგორც წესი, წყალში გაცილებით ნაკლები ურანია: აშშ-ში საშუალოდ 6,7 მკგ/ლ, ჩინეთსა და საფრანგეთში - 2,2 მკგ/ლ. მაგრამ ასევე არის ძლიერი გადახრები. ასე რომ, კალიფორნიის ზოგიერთ რაიონში ის ასჯერ მეტია სტანდარტზე - 2,5 მგ/ლ, ხოლო სამხრეთ ფინეთში 7,8 მგ/ლ აღწევს. მკვლევარები ცდილობენ გაიგონ, არის თუ არა ჯანმო-ს სტანდარტი ზედმეტად მკაცრი ცხოველებზე ურანის ეფექტის შესწავლით. აქ არის ტიპიური სამუშაო ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). ფრანგი მეცნიერები ცხრა თვის განმავლობაში ვირთხებს წყლით კვებავდნენ დაცლილი ურანის დანამატებით და შედარებით მაღალი კონცენტრაციით - 0,2-დან 120 მგ/ლ-მდე. ქვედა ღირებულება მაღაროს მიმდებარედ არის წყალი, ხოლო ზედა მნიშვნელობა არსად არ არის - ურანის მაქსიმალური კონცენტრაცია, რომელიც იზომება ფინეთში, არის 20 მგ/ლ. ავტორების გასაკვირად - სტატიას ჰქვია: ”ურანის ფიზიოლოგიურ სისტემებზე შესამჩნევი ზემოქმედების მოულოდნელი არარსებობა…” - ურანს პრაქტიკულად არ ჰქონდა გავლენა ვირთხების ჯანმრთელობაზე. ცხოველები კარგად იკვებებოდნენ, სათანადოდ იმატებდნენ წონას, არ უჩიოდნენ ავადმყოფობას და არ კვდებოდნენ სიმსივნით. ურანი, როგორც უნდა იყოს, ძირითადად თირკმელებში და ძვლებში და ასჯერ მცირე რაოდენობით ღვიძლში იყო დეპონირებული და მისი დაგროვება სავარაუდოდ წყალში შემცველობაზე იყო დამოკიდებული. თუმცა, ამან არ გამოიწვია თირკმელების უკმარისობა ან თუნდაც ანთების რაიმე მოლეკულური მარკერების შესამჩნევი გამოჩენა. ავტორებმა ვარაუდობდნენ, რომ უნდა დაიწყოს ჯანმო-ს მკაცრი მითითებების განხილვა. თუმცა, არსებობს ერთი გაფრთხილება: გავლენა ტვინზე. ვირთხების ტვინში ნაკლები ურანი იყო, ვიდრე ღვიძლში, მაგრამ მისი შემცველობა არ იყო დამოკიდებული წყალში არსებულ რაოდენობაზე. მაგრამ ურანი გავლენას ახდენდა ტვინის ანტიოქსიდანტური სისტემის ფუნქციონირებაზე: კატალაზას აქტივობა გაიზარდა 20%-ით, გლუტათიონ პეროქსიდაზას 68-90%-ით და სუპეროქსიდის დისმუტაზას აქტივობა შემცირდა 50%-ით, დოზის მიუხედავად. ეს ნიშნავს, რომ ურანი აშკარად იწვევდა ოქსიდაციურ სტრესს თავის ტვინში და ორგანიზმი მასზე რეაგირებდა. ეს ეფექტი - ურანის ძლიერი ზემოქმედება ტვინზე მასში დაგროვების არარსებობის შემთხვევაში, სხვათა შორის, ასევე სასქესო ორგანოებში - ადრეც შეინიშნებოდა. გარდა ამისა, წყალი ურანით 75-150 მგ/ლ კონცენტრაციით, რომელიც ნებრასკის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ვირთხებს ექვსი თვის განმავლობაში კვებავდნენ. ნეიროტოქსიკოლოგია და ტერატოლოგია, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), გავლენა მოახდინა მინდორში გამოშვებული ცხოველების, ძირითადად მამრობითი სქესის ქცევაზე: მათ გადაკვეთეს ხაზები, დგებოდნენ უკანა ფეხებზე და ბეწვს აჭრელებდნენ სხვანაირად, ვიდრე საკონტროლოები. არსებობს მტკიცებულება, რომ ურანი ასევე იწვევს მეხსიერების დაქვეითებას ცხოველებში. ქცევის ცვლილებები დაკავშირებულია ტვინში ლიპიდების დაჟანგვის დონესთან. გამოდის, რომ ურანის წყალმა ვირთხები გააჯანსაღა, მაგრამ საკმაოდ სულელი. ეს მონაცემები გამოგვადგება ე.წ ყურის ომის სინდრომის ანალიზში.

აბინძურებს თუ არა ურანი ფიქლის გაზის განვითარების ადგილებს?ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენი ურანი არის გაზის შემცველ ქანებში და როგორ უკავშირდება ის მათ. მაგალითად, ბუფალოს უნივერსიტეტის ასოცირებულმა პროფესორმა ტრეისი ბანკმა შეისწავლა მარსელუს შალე, რომელიც გადაჭიმულია დასავლეთ ნიუ-იორკიდან პენსილვანიისა და ოჰაიოდან დასავლეთ ვირჯინიამდე. აღმოჩნდა, რომ ურანი ქიმიურად დაკავშირებულია ზუსტად ნახშირწყალბადების წყაროსთან (გახსოვდეთ, რომ მონათესავე ნახშირბადოვან ფიქლებს აქვთ ყველაზე მაღალი ურანის შემცველობა). ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ გატეხვის დროს გამოყენებული ხსნარი შესანიშნავად ხსნის ურანს. „როდესაც ამ წყლებში ურანი ზედაპირზე აღწევს, ამან შეიძლება გამოიწვიოს მიმდებარე ტერიტორიის დაბინძურება. ეს არ წარმოადგენს რადიაციულ რისკს, მაგრამ ურანი არის მომწამვლელი ელემენტი“, - აღნიშნავს ტრეისი ბანკი 2010 წლის 25 ოქტომბრის უნივერსიტეტის პრესრელიზში. ჯერ არ არის მომზადებული დეტალური სტატიები ფიქლის გაზის წარმოებისას ურანით ან თორიუმით გარემოს დაბინძურების რისკის შესახებ.

რატომ არის საჭირო ურანი?ადრე მას იყენებდნენ როგორც პიგმენტს კერამიკისა და ფერადი მინის დასამზადებლად. ახლა ურანი არის ბირთვული ენერგიისა და ატომური იარაღის საფუძველი. ამ შემთხვევაში გამოიყენება მისი უნიკალური თვისება - ბირთვის გაყოფის უნარი.

რა არის ბირთვული დაშლა? ბირთვის დაშლა ორ უთანასწორო დიდ ნაწილად. სწორედ ამ თვისების გამოა, რომ ნეიტრონების გამოსხივების გამო ნუკლეოსინთეზის დროს დიდი სირთულეებით წარმოიქმნება ურანზე მძიმე ბირთვები. ფენომენის არსი შემდეგია. თუ ბირთვში ნეიტრონებისა და პროტონების რაოდენობის თანაფარდობა არ არის ოპტიმალური, ის არასტაბილური ხდება. როგორც წესი, ასეთი ბირთვი ასხივებს ან ალფა ნაწილაკს - ორ პროტონს და ორ ნეიტრონს, ან ბეტა ნაწილაკს - პოზიტრონს, რომელსაც თან ახლავს ერთ-ერთი ნეიტრონის პროტონად გადაქცევა. პირველ შემთხვევაში, მიიღება პერიოდული ცხრილის ელემენტი, რომელიც დაშორებულია ორი უჯრედის უკან, მეორეში - ერთი უჯრედი წინ. ამასთან, ალფა და ბეტა ნაწილაკების გამოსხივების გარდა, ურანის ბირთვს შეუძლია დაშლა - დაიშლება პერიოდული ცხრილის შუაში მდებარე ორი ელემენტის ბირთვებში, მაგალითად ბარიუმსა და კრიპტონში, რასაც აკეთებს ახალი ნეიტრონის მიღების შემდეგ. ეს ფენომენი აღმოაჩინეს რადიოაქტიურობის აღმოჩენიდან მალევე, როდესაც ფიზიკოსებმა ახლად აღმოჩენილ რადიაციას აჩვენეს ყველაფერი, რაც შეეძლოთ. აი, როგორ წერს ამის შესახებ მოვლენების მონაწილე ოტო ფრიში (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). ბერილიუმის სხივების - ნეიტრონების აღმოჩენის შემდეგ, ენრიკო ფერმიმ მათთან ერთად ურანი დასხივა, კერძოდ, ბეტა დაშლის გამოწვევის მიზნით - იმედოვნებდა, რომ გამოიყენებდა მას შემდეგი, 93-ე ელემენტის მისაღებად, რომელსაც ახლა ნეპტუნიუმი ეწოდება. სწორედ მან აღმოაჩინა რადიოაქტიურობის ახალი ტიპი დასხივებულ ურანში, რომელსაც დაუკავშირა ტრანსურანის ელემენტების გამოჩენა. ამავდროულად, ნეიტრონების შენელებამ, რისთვისაც ბერილიუმის წყარო დაფარული იყო პარაფინის ფენით, გაზარდა ეს გამოწვეული რადიოაქტიურობა. ამერიკელი რადიოქიმიკოსი არისტიდ ფონ გროსე ვარაუდობდა, რომ ერთ-ერთი ასეთი ელემენტი იყო პროტაქტინიუმი, მაგრამ ის ცდებოდა. მაგრამ ოტო ჰანმა, რომელიც მაშინ ვენის უნივერსიტეტში მუშაობდა და 1917 წელს აღმოჩენილ პროტაქტინიუმს თავის აზრად თვლიდა, გადაწყვიტა, რომ ვალდებული იყო გაერკვია რა ელემენტები იყო მიღებული. ლიზ მეიტნერთან ერთად, 1938 წლის დასაწყისში, ჰანმა ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე თქვა, რომ რადიოაქტიური ელემენტების მთელი ჯაჭვები წარმოიქმნება ურანი-238-ის ნეიტრონის შთამნთქმელი ბირთვების მრავალჯერადი ბეტა დაშლის გამო. მალე ლიზ მეიტნერი იძულებული გახდა გაქცეულიყო შვედეთში, ავსტრიის ანშლუსის შემდეგ ნაცისტების შესაძლო რეპრესიების შიშით. ჰანმა, გააგრძელა ექსპერიმენტები ფრიც სტრასმანთან, აღმოაჩინა, რომ პროდუქტებს შორის იყო ასევე ბარიუმი, ელემენტი ნომერი 56, რომელიც არავითარ შემთხვევაში არ შეიძლება მიღებულ იქნას ურანისაგან: ურანის ალფა დაშლის ყველა ჯაჭვი მთავრდება ბევრად უფრო მძიმე ტყვიით. მკვლევარები იმდენად გაოცებულები იყვნენ შედეგით, რომ არ გამოაქვეყნეს, მათ მხოლოდ წერილები მისცეს მეგობრებს, კერძოდ კი ლიზ მეიტნერს გოტენბურგში. იქ, 1938 წლის შობის დღესასწაულზე, მისი ძმისშვილი, ოტო ფრიში მოინახულა და ზამთრის ქალაქის მიდამოებში სეირნობისას - ის თხილამურებით, დეიდა ფეხით - განიხილეს ურანის დასხივების დროს ბარიუმის გაჩენის შესაძლებლობა. ბირთვული დაშლის შედეგი (ლიზ მეიტნერის შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ „ქიმია და სიცოცხლე“, 2013, No. 4). კოპენჰაგენში დაბრუნებულმა ფრიშმა სიტყვასიტყვით დაიჭირა ნილს ბორი შეერთებული შტატებისკენ მიმავალი გემის ბანდაზე და უთხრა მას დაშლის იდეაზე. ბორმა შუბლზე დაარტყა და თქვა: „ოჰ, რა სულელები ვიყავით! ეს ადრე უნდა შეგვენახა“. 1939 წლის იანვარში ფრიშმა და მაიტნერმა გამოაქვეყნეს სტატია ურანის ბირთვების დაშლის შესახებ ნეიტრონების გავლენის ქვეშ. იმ დროისთვის ოტო ფრიშმა უკვე ჩაატარა საკონტროლო ექსპერიმენტი, ისევე როგორც ბევრმა ამერიკულმა ჯგუფმა, რომლებმაც მიიღეს შეტყობინება ბორისგან. ისინი ამბობენ, რომ ფიზიკოსებმა დაიწყეს დაშლა თავიანთ ლაბორატორიებში სწორედ მისი მოხსენების დროს, 1939 წლის 26 იანვარს ვაშინგტონში, ყოველწლიურ კონფერენციაზე თეორიული ფიზიკის შესახებ, როდესაც მათ გაიგეს იდეის არსი. დაშლის აღმოჩენის შემდეგ ჰანმა და სტრასმანმა გადახედეს თავიანთ ექსპერიმენტებს და, ისევე როგორც მათმა კოლეგებმა, აღმოაჩინეს, რომ დასხივებული ურანის რადიოაქტიურობა დაკავშირებულია არა ტრანსურანებთან, არამედ პერიოდული ცხრილის შუა ნაწილიდან დაშლის დროს წარმოქმნილი რადიოაქტიური ელემენტების დაშლასთან.

როგორ ხდება ჯაჭვური რეაქცია ურანში?მალევე მას შემდეგ, რაც ექსპერიმენტულად დადასტურდა ურანისა და თორიუმის ბირთვების დაშლის შესაძლებლობა (და დედამიწაზე არ არსებობს რაიმე მნიშვნელოვანი რაოდენობით სხვა გაშლილი ელემენტები), ნილს ბორი და ჯონ უილერი, რომლებიც მუშაობდნენ პრინსტონში, ისევე როგორც მათგან დამოუკიდებლად. საბჭოთა თეორიულმა ფიზიკოსმა ია.ი. ფრენკელმა და გერმანელებმა ზიგფრიდ ფლუგემ და გოტფრიდ ფონ დროსტემ შექმნეს ბირთვული დაშლის თეორია. მისგან ორი მექანიზმი მოჰყვა. ერთი დაკავშირებულია სწრაფი ნეიტრონების შთანთქმის ზღურბლთან. მისი მიხედვით, დაშლის დასაწყებად ნეიტრონს უნდა ჰქონდეს საკმაოდ მაღალი ენერგია, 1 მევ-ზე მეტი ძირითადი იზოტოპების ბირთვებისთვის - ურანი-238 და თორიუმ-232. დაბალი ენერგიების დროს ურანი-238-ის მიერ ნეიტრონის შეწოვას აქვს რეზონანსული ხასიათი. ამრიგად, 25 ევ ენერგიის მქონე ნეიტრონს აქვს დაჭერის კვეთის ფართობი, რომელიც ათასობითჯერ აღემატება სხვა ენერგიებთან შედარებით. ამ შემთხვევაში არ იქნება დაშლა: ურანი-238 გახდება ურანი-239, რომელიც ნახევარგამოყოფის პერიოდით 23,54 წუთი გადაიქცევა ნეპტუნიუმ-239-ად, რომელიც ნახევარგამოყოფის პერიოდით 2,33 დღე გადაიქცევა ხანგრძლივ. პლუტონიუმი-239. თორიუმ-232 გახდება ურანი-233.

მეორე მექანიზმი არის ნეიტრონის ზღურბლური შთანთქმა, მას მოსდევს მესამე მეტ-ნაკლებად გავრცელებული ნაშთების იზოტოპი - ურანი-235 (ასევე პლუტონიუმი-239 და ურანი-233, რომლებიც ბუნებაში არ გვხვდება): ნებისმიერი ნეიტრონის შთანთქმის, თუნდაც ნელი, ე.წ. და ეს ძალიან კარგია: თერმულ ნეიტრონებს აქვთ დაჭერის კვეთის ფართობი ოთხჯერ უფრო მაღალი ვიდრე სწრაფი, მეგაელექტრონვოლტიანი ნეიტრონები. ეს არის ურანი-235-ის მნიშვნელობა ბირთვული ენერგიის მთელი შემდგომი ისტორიისთვის: სწორედ ის უზრუნველყოფს ბუნებრივ ურანში ნეიტრონების გამრავლებას. ნეიტრონის დარტყმის შემდეგ, ურანი-235 ბირთვი ხდება არასტაბილური და სწრაფად იყოფა ორ არათანაბარ ნაწილად. გზად რამდენიმე (საშუალოდ 2,75) ახალი ნეიტრონი გამოიყოფა. თუ ისინი მოხვდებიან იმავე ურანის ბირთვებში, გამოიწვევს ნეიტრონების ექსპონენციალურ გამრავლებას - მოხდება ჯაჭვური რეაქცია, რაც გამოიწვევს აფეთქებას დიდი რაოდენობით სითბოს სწრაფი გამოყოფის გამო. ვერც ურანი-238 და ვერც თორიუმ-232 ვერ იმუშავებს ასე: ბოლოს და ბოლოს, დაშლის დროს ნეიტრონები გამოიყოფა საშუალო ენერგიით 1-3 მევ, ანუ, თუ არსებობს ენერგეტიკული ბარიერი 1 მევ, მნიშვნელოვანი ნაწილი. ნეიტრონები ნამდვილად ვერ შეძლებენ რეაქციის გამოწვევას და არ იქნება რეპროდუქცია. ეს ნიშნავს, რომ ეს იზოტოპები უნდა დაივიწყოს და ნეიტრონები უნდა შეანელონ თერმულ ენერგიამდე, რათა რაც შეიძლება ეფექტურად იმოქმედონ ურანი-235-ის ბირთვებთან. ამავდროულად, მათი რეზონანსული აბსორბცია ურანი-238-ით დაუშვებელია: ბოლოს და ბოლოს, ბუნებრივ ურანში ეს იზოტოპი ოდნავ ნაკლებია 99,3%-ზე და ნეიტრონები უფრო ხშირად ეჯახება მას და არა სამიზნე ურანი-235-ს. ხოლო მოდერატორის მოქმედებით შესაძლებელია ნეიტრონების გამრავლების შენარჩუნება მუდმივ დონეზე და აფეთქების თავიდან აცილება – ჯაჭვური რეაქციის კონტროლი.

ია.ბ.ზელდოვიჩისა და იუ.ბ.ხარიტონის მიერ იმავე საბედისწერო 1939 წელს ჩატარებულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ამისთვის აუცილებელია ნეიტრონული მოდერატორის გამოყენება მძიმე წყლის ან გრაფიტის სახით და ბუნებრივი ურანის გამდიდრება ურანით. 235 მინიმუმ 1,83 ჯერ. მაშინ ეს იდეა მათ წმინდა ფანტაზიად მოეჩვენა: „აღსანიშნავია, რომ დაახლოებით გაორმაგებული ურანის იმ საკმაოდ მნიშვნელოვანი რაოდენობით გამდიდრება, რაც აუცილებელია ჯაჭვური აფეთქების განსახორციელებლად,<...>უკიდურესად შრომატევადი ამოცანაა, პრაქტიკულ შეუძლებლობასთან ახლოს“. ახლა ეს პრობლემა მოგვარებულია და ატომური ინდუსტრია მასიურად აწარმოებს ურანი-235-დან 3,5%-მდე გამდიდრებულ ურანს ელექტროსადგურებისთვის.

რა არის სპონტანური ბირთვული დაშლა? 1940 წელს G.N. Flerov და K.A. Petrzhak აღმოაჩინეს, რომ ურანის დაშლა შეიძლება მოხდეს სპონტანურად, ყოველგვარი გარეგანი გავლენის გარეშე, თუმცა ნახევარგამოყოფის პერიოდი გაცილებით გრძელია, ვიდრე ჩვეულებრივი ალფა დაშლის დროს. ვინაიდან ასეთი დაშლა ასევე წარმოქმნის ნეიტრონებს, თუ მათ არ მიეცემათ რეაქციის ზონიდან გაქცევის უფლება, ისინი იქნებიან ჯაჭვური რეაქციის ინიციატორები. სწორედ ეს ფენომენი გამოიყენება ბირთვული რეაქტორების შესაქმნელად.

რატომ არის საჭირო ბირთვული ენერგია?ზელდოვიჩმა და ხარიტონმა პირველებმა გამოთვალეს ბირთვული ენერგიის ეკონომიკური ეფექტი (უსპეხი ფიზიჩესკიხ ნაუკი, 1940, 23, 4). „...ამ დროისთვის ჯერ კიდევ შეუძლებელია საბოლოო დასკვნების გაკეთება ურანში უსასრულოდ განშტოებული ჯაჭვებით ბირთვული დაშლის რეაქციის განხორციელების შესაძლებლობის ან შეუძლებლობის შესახებ. თუ ასეთი რეაქცია შესაძლებელია, მაშინ რეაქციის სიჩქარე ავტომატურად რეგულირდება მისი გლუვი პროგრესის უზრუნველსაყოფად, მიუხედავად ექსპერიმენტატორის ხელთ არსებული უზარმაზარი ენერგიისა. ეს გარემოება ძალზე ხელსაყრელია რეაქციის ენერგიის გამოყენებისთვის. მაშასადამე, მოდით წარმოვიდგინოთ - თუმცა ეს არის დაუხოცილი დათვის კანის დაყოფა - ზოგიერთი რიცხვი, რომელიც ახასიათებს ურანის ენერგიის გამოყენების შესაძლებლობებს. თუ დაშლის პროცესი მიმდინარეობს სწრაფი ნეიტრონებით, შესაბამისად, რეაქცია იპყრობს ურანის მთავარ იზოტოპს (U238), მაშინ<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>ურანის მთავარი იზოტოპიდან კალორიის ღირებულება აღმოჩნდება დაახლოებით 4000-ჯერ იაფი, ვიდრე ქვანახშირი (თუ, რა თქმა უნდა, „წვის“ და სითბოს მოცილების პროცესები ურანის შემთხვევაში ბევრად უფრო ძვირი აღმოჩნდება, ვიდრე ნახშირის შემთხვევაში). ნელი ნეიტრონების შემთხვევაში, "ურანის" კალორიის ღირებულება (ზემოთ მოყვანილი მაჩვენებლებიდან გამომდინარე) იქნება, იმის გათვალისწინებით, რომ U235 იზოტოპის სიმრავლე არის 0.007, უკვე მხოლოდ 30-ჯერ იაფია, ვიდრე "ქვანახშირის" კალორია. ყველა სხვა თანაბარი იყოს“.

პირველი კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქცია განხორციელდა 1942 წელს ენრიკო ფერმის მიერ ჩიკაგოს უნივერსიტეტში და რეაქტორი კონტროლდებოდა ხელით - უბიძგებდა გრაფიტის ღეროებს შიგნით და გარეთ ნეიტრონული ნაკადის ცვლილებისას. პირველი ელექტროსადგური აშენდა ობნინსკში 1954 წელს. ენერგიის გამომუშავების გარდა, პირველი რეაქტორები ასევე მუშაობდნენ იარაღის დონის პლუტონიუმის წარმოებაზე.

როგორ მუშაობს ატომური ელექტროსადგური?დღესდღეობით, რეაქტორების უმეტესობა მუშაობს ნელი ნეიტრონებით. გამდიდრებული ურანი ლითონის, შენადნობის, როგორიცაა ალუმინი ან ოქსიდის სახით მოთავსებულია გრძელ ცილინდრებში, რომელსაც საწვავის ელემენტებს უწოდებენ. ისინი გარკვეულწილად დამონტაჟებულია რეაქტორში და მათ შორის ჩასმულია მოდერატორის წნელები, რომლებიც აკონტროლებენ ჯაჭვურ რეაქციას. დროთა განმავლობაში რეაქტორის შხამები გროვდება საწვავის ელემენტში - ურანის დაშლის პროდუქტებში, რომლებსაც ასევე შეუძლიათ ნეიტრონების შთანთქმა. როდესაც ურანი-235-ის კონცენტრაცია ეცემა კრიტიკულ დონეს, ელემენტი გამოდის ექსპლუატაციიდან. თუმცა, ის შეიცავს ბევრ დაშლის ფრაგმენტს ძლიერი რადიოაქტიურობით, რომელიც წლების განმავლობაში მცირდება, რის გამოც ელემენტები დიდი ხნის განმავლობაში ასხივებენ სითბოს მნიშვნელოვან რაოდენობას. მათ ინახავენ გამაგრილებელ აუზებში და შემდეგ ან დამარხვენ, ან ცდილობდნენ დამუშავებას - დაუწვარი ურანი-235-ის ამოსაღებად, წარმოებული პლუტონიუმი (იყენებოდა ატომური ბომბების დასამზადებლად) და სხვა იზოტოპები, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია. გამოუყენებელი ნაწილი იგზავნება სამარხში.

ეგრეთ წოდებულ სწრაფ რეაქტორებში, ანუ სელექციონერ რეაქტორებში, ელემენტების გარშემო დამონტაჟებულია ურანი-238 ან თორიუმ-232-ისგან დამზადებული რეფლექტორები. ისინი ანელებენ და აბრუნებენ რეაქციის ზონაში ძალიან სწრაფ ნეიტრონებს. ნეიტრონები, რომლებიც შენელებულია რეზონანსულ სიჩქარემდე, შთანთქავს ამ იზოტოპებს, გადაიქცევა შესაბამისად პლუტონიუმ-239 ან ურანი-233, რომლებიც შეიძლება გახდეს საწვავი ატომური ელექტროსადგურისთვის. ვინაიდან სწრაფი ნეიტრონები ცუდად რეაგირებენ ურან-235-თან, მისი კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად უნდა გაიზარდოს, მაგრამ ეს ანაზღაურდება უფრო ძლიერი ნეიტრონული ნაკადით. მიუხედავად იმისა, რომ სელექციონერი რეაქტორები განიხილება ბირთვული ენერგიის მომავალად, რადგან ისინი აწარმოებენ უფრო მეტ ბირთვულ საწვავს, ვიდრე მოიხმარენ, ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მათი მართვა რთულია. ახლა მსოფლიოში მხოლოდ ერთი ასეთი რეაქტორია დარჩენილი - ბელოიარსკის ატომური ელექტროსადგურის მეოთხე ენერგობლოკზე.

როგორ აკრიტიკებენ ბირთვულ ენერგიას?თუ არ ვსაუბრობთ ავარიებზე, მაშინ ბირთვული ენერგიის მოწინააღმდეგეების არგუმენტების მთავარი წერტილი დღეს არის წინადადება, რომ მისი ეფექტურობის გაანგარიშებას დაემატოს გარემოს დაცვის ხარჯები სადგურის დეკომისაციის შემდეგ და საწვავთან მუშაობისას. ორივე შემთხვევაში ჩნდება რადიოაქტიური ნარჩენების საიმედო განადგურების გამოწვევები და ეს არის სახელმწიფოს მიერ გაწეული ხარჯები. არსებობს მოსაზრება, რომ თუ მათ გადაიტანთ ენერგიის ღირებულებაზე, მაშინ მისი ეკონომიკური მიმზიდველობა გაქრება.

წინააღმდეგობაა ბირთვული ენერგიის მომხრეებს შორისაც. მისი წარმომადგენლები მიუთითებენ ურანი-235-ის უნიკალურობაზე, რომელსაც შემცვლელი არ აქვს, რადგან თერმული ნეიტრონების მიერ დაშლილი ალტერნატიული იზოტოპები - პლუტონიუმ-239 და ურანი-233 - ათასობით წლის ნახევარგამოყოფის გამო, ბუნებაში არ გვხვდება. და ისინი მიიღება ზუსტად ურანის 235-ის დაშლის შედეგად. თუ ის ამოიწურება, ბირთვული ჯაჭვური რეაქციისთვის ნეიტრონების მშვენიერი ბუნებრივი წყარო გაქრება. ასეთი მფლანგველობის შედეგად კაცობრიობა მომავალში დაკარგავს შესაძლებლობას ენერგეტიკულ ციკლში ჩართოს თორიუმი-232, რომლის მარაგი რამდენჯერმე აღემატება ურანს.

თეორიულად, ნაწილაკების ამაჩქარებლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მეგაელექტრონვოლტის ენერგიებით სწრაფი ნეიტრონების ნაკადის შესაქმნელად. თუმცა, თუ ვსაუბრობთ, მაგალითად, ბირთვულ ძრავზე პლანეტათაშორის ფრენებზე, მაშინ ნაყარი ამაჩქარებლით სქემის განხორციელება ძალიან რთული იქნება. ურანი-235-ის ამოწურვა წყვეტს ასეთ პროექტებს.

რა არის იარაღის ხარისხის ურანი?ეს არის უაღრესად გამდიდრებული ურანი-235. მისი კრიტიკული მასა - ის შეესაბამება ნივთიერების ნაჭრის ზომას, რომელშიც ჯაჭვური რეაქცია ხდება სპონტანურად - საკმარისად მცირეა საბრძოლო მასალის წარმოებისთვის. ასეთი ურანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ატომური ბომბის დასამზადებლად და ასევე თერმობირთვული ბომბის დასაკრავად.

რა კატასტროფებს უკავშირდება ურანის გამოყენება?დაშლის ელემენტების ბირთვებში შენახული ენერგია უზარმაზარია. თუ ის კონტროლიდან გამოდის მეთვალყურეობის ან განზრახ გამო, ამ ენერგიამ შეიძლება ბევრი უბედურება გამოიწვიოს. ორი ყველაზე საშინელი ბირთვული კატასტროფა მოხდა 1945 წლის 6 და 8 აგვისტოს, როდესაც აშშ-ს საჰაერო ძალებმა ატომური ბომბი ჩამოაგდეს ჰიროშიმასა და ნაგასაკიზე, რის შედეგადაც დაიღუპა და დაშავდა ასობით ათასი მშვიდობიანი მოქალაქე. მცირე მასშტაბის კატასტროფები დაკავშირებულია ავარიებთან ატომურ ელექტროსადგურებსა და ატომური ციკლის საწარმოებში. პირველი დიდი უბედური შემთხვევა მოხდა 1949 წელს სსრკ-ში მაიაკის ქარხანაში ჩელიაბინსკის მახლობლად, სადაც პლუტონიუმი იწარმოებოდა; თხევადი რადიოაქტიური ნარჩენები მდინარე ტეჩაში აღმოჩნდა. 1957 წლის სექტემბერში მასზე აფეთქება მოხდა, რამაც დიდი რაოდენობით რადიოაქტიური მასალა გაათავისუფლა. თერთმეტი დღის შემდეგ, ბრიტანული პლუტონიუმის წარმოების რეაქტორი Windscale-ზე დაიწვა და ღრუბელი აფეთქების პროდუქტებით გაიფანტა დასავლეთ ევროპაში. 1979 წელს პენსილვანიაში, Three Mail Island ბირთვული ელექტროსადგურის რეაქტორი დაიწვა. ყველაზე გავრცელებული შედეგები გამოიწვია ავარიებმა ჩერნობილის ატომურ ელექტროსადგურზე (1986 წ.) და ფუკუშიმას ატომურ ელექტროსადგურზე (2011 წ.), როდესაც მილიონობით ადამიანი ექვემდებარებოდა რადიაციას. პირველმა დაბინძურდა უზარმაზარი ტერიტორიები, გამოუშვა 8 ტონა ურანის საწვავი და დაშლის პროდუქტები აფეთქების შედეგად, რომელიც მთელ ევროპაში გავრცელდა. მეორე დაბინძურებული და, ავარიიდან სამი წლის შემდეგ, აგრძელებს წყნარი ოკეანის დაბინძურებას თევზჭერის ადგილებში. ამ ავარიების შედეგების აღმოფხვრა ძალიან ძვირი ღირდა და თუ ეს ხარჯები ელექტროენერგიის ხარჯად დაყოფილი იქნებოდა, მნიშვნელოვნად გაიზრდებოდა.

ცალკე საკითხია ადამიანის ჯანმრთელობაზე შედეგები. ოფიციალური სტატისტიკის მიხედვით, ბევრმა ადამიანმა, ვინც დაბომბვას გადაურჩა ან დაბინძურებულ ადგილებში ცხოვრობდა, ისარგებლა რადიაციამ - პირველს უფრო მაღალი სიცოცხლის ხანგრძლივობა აქვს, მეორეს ნაკლები კიბო, ხოლო ექსპერტები სიკვდილიანობას გარკვეულ მატებას სოციალურ სტრესს უკავშირებენ. ზუსტად ავარიების შედეგად ან მათი ლიკვიდაციის შედეგად დაღუპულთა რიცხვი ასობით ადამიანს შეადგენს. ატომური ელექტროსადგურების ოპონენტები აღნიშნავენ, რომ ავარიებმა ევროპის კონტინენტზე რამდენიმე მილიონი ნაადრევი სიკვდილი გამოიწვია, მაგრამ სტატისტიკურ კონტექსტში ისინი უბრალოდ უხილავია.

უბედური შემთხვევის ზონებში მიწების ადამიანის სარგებლობიდან ამოღება საინტერესო შედეგამდე მიგვიყვანს: ისინი იქცევიან ერთგვარ ნაკრძალებად, სადაც იზრდება ბიომრავალფეროვნება. მართალია, ზოგიერთი ცხოველი განიცდის რადიაციასთან დაკავშირებულ დაავადებებს. კითხვა, თუ რამდენად სწრაფად მოერგებიან ისინი გაზრდილ ფონს, ღია რჩება. ასევე არსებობს მოსაზრება, რომ ქრონიკული დასხივების შედეგია „სულელებისთვის შერჩევა“ (იხ. „ქიმია და სიცოცხლე“, 2010, No. 5): ემბრიონულ სტადიაზეც უფრო პრიმიტიული ორგანიზმები გადარჩებიან. კერძოდ, ადამიანებთან მიმართებაში, ამან უნდა გამოიწვიოს გონებრივი შესაძლებლობების დაქვეითება იმ თაობაში, რომელიც დაბინძურებულ რაიონებში ავარიის შემდეგ მალევე დაიბადა.

რა არის გაფუჭებული ურანი?ეს არის ურანი-238, რომელიც რჩება მისგან ურანი-235-ის გამოყოფის შემდეგ. იარაღის ხარისხის ურანისა და საწვავის ელემენტების წარმოებიდან ნარჩენების მოცულობები დიდია - მხოლოდ შეერთებულ შტატებში დაგროვდა 600 ათასი ტონა ასეთი ურანის ჰექსაფტორიდი (მასთან დაკავშირებული პრობლემების შესახებ იხილეთ Chemistry and Life, 2008, No5). . მასში ურანი-235-ის შემცველობა 0,2%-ია. ეს ნარჩენები ან უნდა ინახებოდეს უკეთეს დრომდე, როდესაც შეიქმნება სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორები და შესაძლებელი იქნება ურანი-238-ის გადამუშავება პლუტონიუმად, ან რაიმე ფორმით გამოყენება.

მათ იპოვეს მისი გამოყენება. ურანი, ისევე როგორც სხვა გარდამავალი ელემენტები, გამოიყენება როგორც კატალიზატორი. მაგალითად, სტატიის ავტორები ქ ACS Nano 2014 წლის 30 ივნისით დათარიღებული, ისინი წერენ, რომ ურანის ან თორიუმისგან დამზადებულ კატალიზატორს გრაფენით ჟანგბადის და წყალბადის ზეჟანგის შესამცირებლად „აქვს უზარმაზარი პოტენციალი ენერგეტიკის სექტორში გამოსაყენებლად“. იმის გამო, რომ ურანს აქვს მაღალი სიმკვრივე, ის ემსახურება როგორც ბალასტს გემებისთვის და საპირწონე თვითმფრინავებისთვის. ეს ლითონი ასევე შესაფერისია რადიაციული დაცვისთვის სამედიცინო მოწყობილობებში რადიაციული წყაროებით.

რა იარაღის დამზადება შეიძლება გაფუჭებული ურანისგან?ტყვიები და ბირთვები ჯავშანსატანკო ჭურვებისთვის. აქ გაანგარიშება შემდეგია. რაც უფრო მძიმეა ჭურვი, მით უფრო მაღალია მისი კინეტიკური ენერგია. მაგრამ რაც უფრო დიდია ჭურვი, მით ნაკლებია მისი ზემოქმედება კონცენტრირებული. ეს ნიშნავს, რომ საჭიროა მაღალი სიმკვრივის მძიმე მეტალები. ტყვიები დამზადებულია ტყვიისგან (ურალის მონადირეები ერთ დროს ასევე იყენებდნენ მშობლიურ პლატინას, სანამ არ მიხვდნენ, რომ ეს იყო ძვირფასი ლითონი), ხოლო ჭურვის ბირთვები დამზადებულია ვოლფრამის შენადნობისგან. გარემოსდამცველები აღნიშნავენ, რომ ტყვიით აბინძურებს ნიადაგს სამხედრო ოპერაციების ან ნადირობის ადგილებში და უკეთესი იქნება მისი ჩანაცვლება ნაკლებად მავნე, მაგალითად, ვოლფრამი. მაგრამ ვოლფრამი არ არის იაფი და ურანი, მსგავსი სიმკვრივით, მავნე ნარჩენია. ამავდროულად, ნიადაგისა და წყლის დასაშვები დაბინძურება ურანით დაახლოებით ორჯერ მეტია, ვიდრე ტყვიის. ეს იმიტომ ხდება, რომ გაფუჭებული ურანის სუსტი რადიოაქტიურობა (და ასევე 40%-ით ნაკლებია ბუნებრივი ურანის) უგულებელყოფილია და მხედველობაში მიიღება მართლაც საშიში ქიმიური ფაქტორი: ურანი, როგორც გვახსოვს, შხამიანია. ამასთან, მისი სიმკვრივე ტყვიის სიმკვრივეზე 1,7-ჯერ მეტია, რაც ნიშნავს, რომ ურანის ტყვიების ზომა შეიძლება შემცირდეს განახევრებით; ურანი გაცილებით ცეცხლგამძლე და მყარია, ვიდრე ტყვია - სროლისას ის ნაკლებად აორთქლდება, ხოლო სამიზნეზე მოხვედრისას ნაკლებ მიკრონაწილაკებს წარმოქმნის. ზოგადად, ურანის ტყვია ნაკლებად აბინძურებს, ვიდრე ტყვიის ტყვია, თუმცა ურანის ასეთი გამოყენება ზუსტად არ არის ცნობილი.

მაგრამ ცნობილია, რომ გაფუჭებული ურანის ფირფიტები გამოიყენება ამერიკული ტანკების ჯავშნის გასაძლიერებლად (ამას ხელს უწყობს მისი მაღალი სიმკვრივე და დნობის წერტილი), ასევე ბირთვებში ვოლფრამის შენადნობის ნაცვლად ჯავშანტექნიკის ჭურვები. ურანის ბირთვი ასევე კარგია, რადგან ურანი პიროფორიულია: მისი ცხელი პატარა ნაწილაკები, რომლებიც წარმოიქმნება ჯავშანტექნიკის შეჯახებისას, იფეთქება და ცეცხლს უკიდებს ირგვლივ ყველაფერს. ორივე აპლიკაცია ითვლება რადიაციის უსაფრთხოდ. ამრიგად, გაანგარიშებამ აჩვენა, რომ ურანის საბრძოლო მასალით დატვირთული ტანკში ერთი წლის განმავლობაში ჯდომის შემდეგაც, ეკიპაჟი მიიღებდა დასაშვები დოზის მხოლოდ მეოთხედს. ხოლო წლიური დასაშვები დოზის მისაღებად საჭიროა ასეთი საბრძოლო მასალის დამაგრება კანის ზედაპირზე 250 საათის განმავლობაში.

ურანის ბირთვიანი ჭურვები - 30 მმ თვითმფრინავის ქვემეხისთვის ან საარტილერიო ქვეკალიბრისთვის - გამოიყენეს ამერიკელებმა ბოლო ომებში, დაწყებული 1991 წლის ერაყის კამპანიით. იმ წელს მათ წვიმა მოაყარეს ერაყის ჯავშან ნაწილებს ქუვეითში და მათი უკანდახევის დროს 300 ტონა გაფუჭებული ურანი, საიდანაც 250 ტონა, ანუ 780 ათასი ტყვია, ისროლეს თვითმფრინავის იარაღზე. ბოსნია-ჰერცოგოვინაში, არაღიარებული სერბსკას არმიის დაბომბვის დროს დაიხარჯა 2,75 ტონა ურანი, ხოლო იუგოსლავიის არმიის დაბომბვისას კოსოვოსა და მეტოჰიას რეგიონში - 8,5 ტონა, ანუ 31 ათასი ტყვია. იმის გამო, რომ ჯანმო იმ დროისთვის იყო შეშფოთებული ურანის გამოყენების შედეგებით, ტარდებოდა მონიტორინგი. მან აჩვენა, რომ ერთი ზალპური შედგებოდა დაახლოებით 300 ვაზნისგან, საიდანაც 80% შეიცავდა გაფუჭებულ ურანს. 10% მოხვდა სამიზნეებს, ხოლო 82% დაეცა მათგან 100 მეტრში. დანარჩენები 1,85 კმ-ზე დაარბიეს. ჭურვი, რომელიც ტანკს მოხვდა, დაიწვა და გადაიქცა აეროზოლად; ურანის ჭურვი მსუბუქ სამიზნეებს ჯავშანტრანსპორტიორების მსგავსად ჭრიდა. ამრიგად, ერაყში მაქსიმუმ ერთნახევარი ტონა ჭურვი შეიძლება გადაიქცეს ურანის მტვრად. ამერიკული სტრატეგიული კვლევითი ცენტრის RAND Corporation-ის ექსპერტების აზრით, გამოყენებული ურანის 10-დან 35%-მდე აეროზოლად გადაიქცა. ხორვატი ურანის საწინააღმდეგო საბრძოლო მასალის აქტივისტი ასაფ დურაკოვიჩი, რომელიც მუშაობდა სხვადასხვა ორგანიზაციაში რიადის მეფე ფეისალის საავადმყოფოდან ვაშინგტონის ურანის სამედიცინო კვლევით ცენტრამდე, შეფასებით, რომ მხოლოდ სამხრეთ ერაყში 1991 წელს წარმოიქმნა 3-6 ტონა ურანის სუბმიკრონული ნაწილაკები. რომლებიც ფართო ტერიტორიაზე იყო მიმოფანტული, ანუ იქ ურანით დაბინძურება ჩერნობილის მსგავსია.

ურანი არ არის ძალიან ტიპიური აქტინიდი; ცნობილია მისი ხუთი ვალენტური მდგომარეობა - 2+-დან 6+-მდე. ურანის ზოგიერთ ნაერთს აქვს დამახასიათებელი ფერი. ამგვარად, სამვალენტიანი ურანის ხსნარები წითელია, ოთხვალენტიანი ურანი მწვანეა, ხოლო ექვსვალენტიანი ურანი - არსებობს ურანილის იონის სახით (UO 2) 2+ - ხსნარებს ყვითლად ღებავს... ის, რომ ექვსვალენტიანი ურანი ქმნის ნაერთებს მრავალ ორგანულთან. კომპლექსური აგენტები, აღმოჩნდა ძალიან მნიშვნელოვანი No92 ელემენტის ექსტრაქციის ტექნოლოგიისთვის.

დამახასიათებელია, რომ ურანის იონების გარე ელექტრონული გარსი ყოველთვის მთლიანად ივსება; ვალენტური ელექტრონები წინა ელექტრონულ შრეშია, 5f ქვეშელში. თუ ურანს შევადარებთ სხვა ელემენტებს, აშკარაა, რომ პლუტონიუმი მას ყველაზე მეტად ჰგავს. მათ შორის მთავარი განსხვავებაა ურანის დიდი იონური რადიუსი. გარდა ამისა, პლუტონიუმი ყველაზე სტაბილურია ოთხვალენტიან მდგომარეობაში, ხოლო ურანი ყველაზე სტაბილურია ექვსვალენტურ მდგომარეობაში. ეს ხელს უწყობს მათ განცალკევებას, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია: ბირთვული საწვავი პლუტონიუმ-239 მიიღება ექსკლუზიურად ურანისგან, ბალასტის ენერგეტიკული თვალსაზრისით ურანი-238. პლუტონიუმი წარმოიქმნება ურანის მასაში და ისინი უნდა გამოიყოს!

თუმცა, ჯერ უნდა მიიღოთ ურანის ეს მასა, რომელიც გადის გრძელი ტექნოლოგიური ჯაჭვის გავლით, დაწყებული მადნით. როგორც წესი, მრავალკომპონენტიანი, ურანით ღარიბი მადანი.

მძიმე ელემენტის მსუბუქი იზოტოპი

როდესაც ვსაუბრობდით No92 ელემენტის მიღებაზე, შეგნებულად გამოვტოვეთ ერთი მნიშვნელოვანი ეტაპი. მოგეხსენებათ, ყველა ურანს არ შეუძლია ბირთვული ჯაჭვური რეაქციის მხარდაჭერა. ურანი-238, რომელიც იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის 99,28%-ს შეადგენს, ამის უნარი არ აქვს. ამის გამო, ურანი-238 გარდაიქმნება პლუტონიუმად და ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის გამოყოფა ან გამდიდრება ხდება ურანი-235 იზოტოპით, რომელსაც შეუძლია თერმული ნეიტრონების დაშლა.

შემუშავებულია მრავალი მეთოდი ურანი-235-ისა და ურანი-238-ის გამოსაყოფად. ყველაზე ხშირად გამოიყენება გაზის დიფუზიის მეთოდი. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ თუ ორი აირის ნარევი გაივლის ფოროვან დანაყოფში, მაშინ სინათლე უფრო სწრაფად გაივლის. ჯერ კიდევ 1913 წელს ფ.ასტონმა ამ გზით ნაწილობრივ გამოყო ნეონის იზოტოპები.

ურანის ნაერთების უმეტესობა ნორმალურ პირობებში არის მყარი და შეიძლება გარდაიქმნას აირისებრ მდგომარეობაში მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, როდესაც საუბარი არ არის იზოტოპების გამოყოფის რაიმე დახვეწილ პროცესებზე. ამასთან, ურანის უფერო ნაერთი ფტორთან, UF 6 ჰექსაფტორიდი, ამაღლდება უკვე 56,5 ° C ტემპერატურაზე (ატმოსფერული წნევის დროს). UF 6 არის ყველაზე აქროლადი ურანის ნაერთი და საუკეთესოდ შეეფერება მისი იზოტოპების გამოყოფას აირისებური დიფუზიით.

ურანის ჰექსაფტორიდი ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით. მილების, ტუმბოების, კონტეინერების კოროზია, მექანიზმების შეზეთვასთან ურთიერთქმედება - პრობლემების მცირე, მაგრამ შთამბეჭდავი სია, რომლის გადალახვაც დიფუზიური მცენარეების შემქმნელებს მოუწიათ. კიდევ უფრო სერიოზული სირთულეები შეგვხვდა.

ურანის ჰექსაფტორიდი, რომელიც მიღებულია ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ნარევის ფტორიდაციით, „დიფუზიის“ თვალსაზრისით, შეიძლება ჩაითვალოს ორი აირის ნარევად ძალიან მსგავსი მოლეკულური მასით - 349 (235 + 19 * 6) და 352 (238). + 19 * 6). მაქსიმალური თეორიული განცალკევების კოეფიციენტი დიფუზიის ერთ საფეხურზე გაზებისთვის, რომლებიც ასე ოდნავ განსხვავდება მოლეკულური წონით არის მხოლოდ 1,0043. რეალურ პირობებში ეს მნიშვნელობა კიდევ უფრო ნაკლებია. გამოდის, რომ ურანი-235-ის კონცენტრაციის 0,72-დან 99%-მდე გაზრდა შესაძლებელია მხოლოდ რამდენიმე ათასი დიფუზიური საფეხურის დახმარებით. აქედან გამომდინარე, ურანის იზოტოპების გამიჯვნის მცენარეები რამდენიმე ათეულ ჰექტარ ფართობს იკავებს. ფოროვანი ტიხრების ფართობი ქარხნების განცალკევების კასკადებში არის დაახლოებით იგივე სიდიდის რიგი.

მოკლედ ურანის სხვა იზოტოპების შესახებ

ბუნებრივი ურანი, ურანი-235-ისა და ურანი-238-ის გარდა, შეიცავს ურან-234-ს. ამ იშვიათი იზოტოპის სიმრავლე გამოიხატება რიცხვით ოთხი ნულით ათწილადის წერტილის შემდეგ. ბევრად უფრო ხელმისაწვდომი ხელოვნური იზოტოპია ურანი-233. იგი მიიღება ბირთვული რეაქტორის ნეიტრონულ ნაკადში თორიუმის დასხივებით:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
ბირთვული ფიზიკის ყველა წესის მიხედვით, ურანი-233, როგორც უცნაური იზოტოპი, იყოფა თერმული ნეიტრონებით. და რაც მთავარია, ურანის 233-ის მქონე რეაქტორებში შეიძლება მოხდეს (და ხდება) ბირთვული საწვავის გაფართოებული რეპროდუქცია. ჩვეულებრივ თერმულ ნეიტრონულ რეაქტორში! გამოთვლები აჩვენებს, რომ როდესაც თორიუმის რეაქტორში კილოგრამი ურანი-233 იწვება, მასში 1,1 კგ ახალი ურანი-233 უნდა დაგროვდეს. სასწაული და ეს ყველაფერი! კილოგრამი საწვავი დავწვეთ, მაგრამ საწვავის რაოდენობა არ შემცირებულა.

თუმცა, ასეთი სასწაულები შესაძლებელია მხოლოდ ბირთვული საწვავით.

ურანი-თორიუმის ციკლი თერმულ ნეიტრონულ რეაქტორებში არის ურანი-პლუტონიუმის ციკლის მთავარი კონკურენტი ბირთვული საწვავის რეპროდუქციისთვის სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში... რეალურად, მხოლოდ ამის გამო, ელემენტი No90 - თორიუმი კლასიფიცირდება, როგორც სტრატეგიული მასალა.

ურანის სხვა ხელოვნური იზოტოპები მნიშვნელოვან როლს არ თამაშობენ. აღსანიშნავია მხოლოდ ურანი-239 - პირველი იზოტოპი ურანი-238 პლუტონიუმ-239-ის გარდაქმნების ჯაჭვში. მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი მხოლოდ 23 წუთია.

ურანის იზოტოპებს, რომელთა მასის რაოდენობა 240-ზე მეტია, არ აქვთ დრო, რომ ჩამოყალიბდნენ თანამედროვე რეაქტორებში. ურანი-240-ის სიცოცხლე ძალიან ხანმოკლეა და ის იშლება, სანამ ნეიტრონის დაჭერის დრო ექნება.

თერმობირთვული აფეთქების სუპერძლიერი ნეიტრონული ნაკადების დროს ურანის ბირთვი წამის მემილიონედში ახერხებს 19 ნეიტრონის დაჭერას. ამ შემთხვევაში იბადება ურანის იზოტოპები მასობრივი რიცხვებით 239-დან 257-მდე. მათი არსებობა შეიტყო თერმობირთვული აფეთქების პროდუქტებში შორეული ტრანსურანის ელემენტების - ურანის მძიმე იზოტოპების შთამომავლების გამოჩენით. თავად „გვარის დამფუძნებლები“ ​​ზედმეტად არასტაბილურები არიან ბეტა დაშლისთვის და გადადიან უფრო მაღალ ელემენტებში დიდი ხნით ადრე, სანამ ბირთვული რეაქციების პროდუქტები გამოიყოფა აფეთქების შედეგად შერეული ქანიდან.

თანამედროვე თერმული რეაქტორები წვავს ურან-235-ს. უკვე არსებულ სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში გამოიყოფა საერთო იზოტოპის, ურანი-238-ის ბირთვების ენერგია და თუ ენერგია ნამდვილი სიმდიდრეა, მაშინ ურანის ბირთვები კაცობრიობას სარგებელს მოუტანს უახლოეს მომავალში: N° 92 ელემენტის ენერგია. გახდეს ჩვენი არსებობის საფუძველი.

სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია იმის უზრუნველყოფა, რომ ურანი და მისი წარმოებულები დაიწვას მხოლოდ მშვიდობიანი ელექტროსადგურების ატომურ რეაქტორებში, დაიწვას ნელა, კვამლისა და ალის გარეშე.

ურანის კიდევ ერთი წყარო. დღესდღეობით ის ზღვის წყალი გახდა. უკვე ფუნქციონირებს საპილოტე-სამრეწველო დანადგარები წყლიდან ურანის მოპოვებისთვის სპეციალური სორბენტების გამოყენებით: ტიტანის ოქსიდი ან აკრილის ბოჭკოვანი დამუშავებული გარკვეული რეაგენტებით.

ვინ რამდენი. 80-იანი წლების დასაწყისში კაპიტალისტურ ქვეყნებში ურანის წარმოება წელიწადში დაახლოებით 50000 გ იყო (U3O-ების თვალსაზრისით). ამ თანხის დაახლოებით მესამედი აშშ-ს ინდუსტრიამ უზრუნველყო. მეორე ადგილზეა კანადა, შემდეგ სამხრეთ აფრიკა. ნიგორი, გაბონი, ნამიბია. ევროპის ქვეყნებიდან საფრანგეთი აწარმოებს ყველაზე მეტ ურანს და მის ნაერთებს, მაგრამ მისი წილი აშშ-ზე თითქმის შვიდჯერ ნაკლები იყო.

არატრადიციული კავშირები. მიუხედავად იმისა, რომ ურანისა და პლუტონიუმის ქიმია უკეთ არის შესწავლილი, ვიდრე ტრადიციული ელემენტების ქიმია, როგორიცაა რკინა, უსაფუძვლოდ არ არის, ქიმიკოსები მაინც აღმოაჩენენ ურანის ახალ ნაერთებს. ასე რომ, 1977 წელს გამოვიდა ჟურნალი „რადიოქიმია“, ტ.XIX, No. 6 იტყობინება ორი ახალი ურანილის ნაერთი. მათი შემადგენლობაა MU02(S04)2-SH20, სადაც M არის ორვალენტიანი მანგანუმის ან კობალტის იონი. რენტგენის დიფრაქციის ნიმუშებმა მიუთითა, რომ ახალი ნაერთები იყო ორმაგი მარილები და არა ორი მსგავსი მარილის ნაზავი.

ბირთვული ტექნოლოგიები დიდწილად ეფუძნება რადიოქიმიური მეთოდების გამოყენებას, რაც თავის მხრივ ეფუძნება რადიოაქტიური ელემენტების ბირთვულ ფიზიკურ, ფიზიკურ, ქიმიურ და ტოქსიკურ თვისებებს.

ამ თავში ჩვენ შემოვიფარგლებით ძირითადი გაფანტული იზოტოპების - ურანისა და პლუტონიუმის თვისებების მოკლე აღწერილობით.

ურანი

ურანი ( ურანი) U - აქტინიდური ჯგუფის ელემენტი, პერიოდული სისტემის მე-7-0 პერიოდი, Z=92, ატომური მასა 238,029; ყველაზე მძიმე ნაპოვნი ბუნებაში.

ცნობილია ურანის 25 იზოტოპი, ყველა მათგანი რადიოაქტიურია. Უადვილესი 217U (Tj/ 2 =26 ms), ყველაზე მძიმე 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 წთ). არსებობს 6 ბირთვული იზომერი. ბუნებრივი ურანი შეიცავს სამ რადიოაქტიურ იზოტოპს: 2 8 და (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4,47109 ლ), 2 35 U (0,7205%, G, / 2 = 7,04-109 წელი) და 2 34 U ( 0,0056%, Ti/ 2=2,48-იუზ ლ). ბუნებრივი ურანის სპეციფიკური რადიოაქტიურობაა 2,48104 Bq, გაყოფილი თითქმის ნახევარში 2 34 U-სა და 288 U-ს შორის; 2 35U-ს მცირე წვლილი აქვს (2 zi იზოტოპის სპეციფიკური აქტივობა ბუნებრივ ურანში 21-ჯერ ნაკლებია 2 3 8 U-ის აქტივობაზე). თერმული ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი არის 46, 98 და 2,7 ბეღელი 2 zzi, 2 35U და 2 3 8 U, შესაბამისად; განყოფილების განყოფილება 527 და 584 ბეღელი 2 zzi და 2 z 8 და, შესაბამისად; იზოტოპების ბუნებრივი ნარევი (0.7% 235U) 4.2 ბეღელი.

მაგიდა 1. ბირთვული ფიზიკური თვისებები 2 h9 რი და 2 35ც.

მაგიდა 2. ნეიტრონის დაჭერა 2 35ც და 2 z 8 C.

ურანის ექვს იზოტოპს შეუძლია სპონტანური დაშლა: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i და 2 z 8 i. ბუნებრივი იზოტოპები 2 33 და 2 35 U იშლება როგორც თერმული, ისე სწრაფი ნეიტრონების გავლენის ქვეშ, და 2 3 8 ბირთვებს შეუძლიათ დაშლა მხოლოდ მაშინ, როცა იჭერენ ნეიტრონებს 1,1 მევ-ზე მეტი ენერგიის მქონე. დაბალი ენერგიის მქონე ნეიტრონების აღებისას, 288 U ბირთვი ჯერ გარდაიქმნება 2 -i9U ბირთვებად, რომლებიც შემდეგ განიცდიან p-დაშლას და გარდაიქმნება ჯერ 2 -"*9Np-ად, შემდეგ კი 2 39Pu-ად. ნეიტრონები 2 34U, 2 ბირთვი 35U და 2 3 8 და უდრის შესაბამისად 98, 683 და 2.7 ბეღელს. 2 35 U სრული დაშლა იწვევს 2-107 კვტ/სთ/კგ თერმული ენერგიის ეკვივალენტს. იზოტოპები2 . 35 U და 2 zzi გამოიყენება როგორც ბირთვული საწვავი, რომელსაც შეუძლია ხელი შეუწყოს დაშლის ჯაჭვურ რეაქციას.

ბირთვული რეაქტორები აწარმოებენ ურანის ხელოვნურ იზოტოპებს 227-^240 მასის ნომრით, რომელთაგან ყველაზე ხანგრძლივი 233U (7) V 2 =i.62 *io 5 წელი); იგი მიიღება თორიუმის ნეიტრონული დასხივებით. თერმობირთვული აფეთქების ზემძლავრი ნეიტრონების ნაკადებში იბადება ურანის იზოტოპები, რომელთა მასა 239^257 შეადგენს.

ურანი-232- ტექნოგენური ნუკლიდი, ა-ემიტერი, T x / 2=68,9 წელი, მშობელი იზოტოპები 2 სთ 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) და 23 2 Ra(p), ქალიშვილი ნუკლიდი 228 Th. სპონტანური გაყოფის ინტენსივობაა 0,47 გაყოფა/წმ კგ.

ურანი-232 წარმოიქმნება შემდეგი დაშლის შედეგად:

P + -ნუკლიდის დაშლა *3 a Np (Ti/ 2 =14,7 წთ):

ბირთვულ მრეწველობაში 2 3 2 U იწარმოება როგორც გვერდითი პროდუქტი თორიუმის საწვავის ციკლში დაშლილი (იარაღის კლასის) ნუკლიდის 2 zi სინთეზის დროს. როდესაც 2 3 2 Th დასხივდება ნეიტრონებით, ძირითადი რეაქცია ხდება:

და ორეტაპიანი გვერდითი რეაქცია:

თორიუმიდან 232 U-ის გამომუშავება ხდება მხოლოდ სწრაფი ნეიტრონებით (ე„> 6 მევ). თუ საწყისი ნივთიერება შეიცავს 2 3°TH, მაშინ 2 3 2 U-ის წარმოქმნას ავსებს რეაქცია: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. ეს რეაქცია ხდება თერმული ნეიტრონების გამოყენებით. 2 3 2 U-ის თაობა არასასურველია მრავალი მიზეზის გამო. მისი ჩახშობა ხდება თორიუმის გამოყენებით მინიმალური კონცენტრაციით 2 3°TH.

2 × 2 დაშლა ხდება შემდეგი მიმართულებით:

დაშლა 228 Th-ში (ალბათობა 10%, დაშლის ენერგია 5.414 MeV):

გამოსხივებული ალფა ნაწილაკების ენერგია არის 5,263 მევ (შემთხვევების 31,6%-ში) და 5,320 მევ (შემთხვევების 68,2%-ში).

• - სპონტანური გაყოფა (ალბათობა ნაკლები ~ 12%);
• - კასეტური დაშლა 28 მგ ნუკლიდის წარმოქმნით (დაშლის ალბათობა 5*10" 12% -ზე ნაკლები:

კასეტური დაშლა ნუკლიდი 2-ის წარმოქმნით

ურანი-232 არის გრძელი დაშლის ჯაჭვის ფუძემდებელი, რომელიც მოიცავს ნუკლიდებს - მძიმე y-კვანტების გამოსხივებებს:

- > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3 "Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (stab), 2o8 T1- >(3.06 მ, p, y-> 2o8 Pb.

2 3 2 U-ის დაგროვება გარდაუვალია თორიუმის ენერგეტიკულ ციკლში 2 zi-ს წარმოებისას. 2 3 2 U-ის დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ინტენსიური y- გამოსხივება აფერხებს თორიუმის ენერგიის განვითარებას. უჩვეულო ის არის, რომ ლუწი იზოტოპს 2 3 2 11 აქვს მაღალი დაშლის ჯვარი კვეთა ნეიტრონების გავლენის ქვეშ (75 ბეღელი თერმული ნეიტრონებისთვის), ისევე როგორც მაღალი ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი - 73 ბეღელი. 2 3 2 U გამოიყენება რადიოაქტიური ტრასერის მეთოდით ქიმიურ კვლევაში.

2 სთ 2 და არის გრძელი დაშლის ჯაჭვის ფუძემდებელი (2 სთ 2 T სქემის მიხედვით), რომელიც მოიცავს მძიმე y-კვანტების ემიტენტებს ნუკლიდებს. 2 3 2 U-ის დაგროვება გარდაუვალია თორიუმის ენერგეტიკულ ციკლში 2 zi-ს წარმოებისას. 232 U-ის დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ინტენსიური y- გამოსხივება აფერხებს თორიუმის ენერგიის განვითარებას. უჩვეულო ის არის, რომ თანაბარ იზოტოპს 2 3 2 U აქვს მაღალი დაშლის ჯვარი კვეთა ნეიტრონების გავლენის ქვეშ (75 ბეღელი თერმული ნეიტრონებისთვის), ისევე როგორც მაღალი ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი - 73 ბეღელი. 2 3 2 U ხშირად გამოიყენება რადიოაქტიური მიკვლევის მეთოდში ქიმიურ და ფიზიკურ კვლევებში.

ურანი-233- ადამიანის მიერ შექმნილი რადიონუკლიდი, ა-ემიტერი (ენერგია 4,824 (82,7%) და 4,783 მევ (14,9%), Tvi= 1.585105 წელი, მშობელი ნუკლიდები 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), ქალიშვილი ნუკლიდი 22 9Th. თორიუმისგან ბირთვულ რეაქტორებში მიიღება 2 zzi: 2 z 2 Th იჭერს ნეიტრონს და იქცევა 2 zzT-ად, რომელიც იშლება 2 zzRa-ად, შემდეგ კი 2 zzi-ად. 2 zi (კენტი იზოტოპი) ბირთვებს შეუძლიათ როგორც სპონტანური დაშლა, ასევე დაშლა ნებისმიერი ენერგიის ნეიტრონების გავლენის ქვეშ, რაც მას შესაფერისს ხდის როგორც ატომური იარაღის, ასევე რეაქტორის საწვავის წარმოებისთვის. ეფექტური დაშლის ჯვარი არის 533 ბეღელი, დაჭერის ჯვარი არის 52 ბეღელი, ნეიტრონის გამოსავლიანობა: დაშლის მოვლენაზე - 2,54, შთანთქმის ნეიტრონზე - 2,31. 2 zzi-ს კრიტიკული მასა სამჯერ ნაკლებია 2 35U კრიტიკულ მასაზე (-16 კგ). სპონტანური გაყოფის ინტენსივობაა 720 განყოფილება/წმ კგ.

ურანი-233 წარმოიქმნება შემდეგი დაშლის შედეგად:

- (3 + -ნუკლიდის დაშლა 2 33Np (7^=36.2 წთ):

სამრეწველო მასშტაბით, 2 zi მიიღება 2 32-დან ნეიტრონებით დასხივებით:

როდესაც ნეიტრონი შეიწოვება, 2 zzi ბირთვი ჩვეულებრივ იშლება, მაგრამ ზოგჯერ იჭერს ნეიტრონს და იქცევა 2 34U-ში. მიუხედავად იმისა, რომ 2 ცზი ჩვეულებრივ იყოფა ნეიტრონის შთანთქმის შემდეგ, ის ზოგჯერ ინარჩუნებს ნეიტრონს და გადაიქცევა 2 34U. 2 ცირის წარმოება ხორციელდება როგორც სწრაფ, ასევე თერმულ რეაქტორებში.

იარაღის თვალსაზრისით, 2 ZZI შედარებულია 2 39Pu-სთან: მისი რადიოაქტიურობა არის 2 39Pu აქტივობის 1/7. (Ti/ 2 = 159200 ლიტრი Pu-სთვის 24100 ლიტრის წინააღმდეგ), 2 zi-ის კრიტიკული მასა 60%-ით მეტია ^Pu-ზე (16 კგ 10 კგ-ის წინააღმდეგ), ხოლო სპონტანური გაყოფის სიჩქარე 20-ჯერ მეტია (bth - 310 10-ის წინააღმდეგ). ნეიტრონული ნაკადი 2 zzi-დან სამჯერ აღემატება 2 39Pi-ს. 2 zi-ზე დაფუძნებული ბირთვული მუხტის შექმნა უფრო მეტ ძალისხმევას მოითხოვს, ვიდრე ^Pi-ზე. მთავარი დაბრკოლება არის 2ZZI-ში 232 U მინარევების არსებობა, რომლის დაშლის პროექტების y-გამოსხივება ართულებს 2ZZI-თან მუშაობას და აადვილებს მზა იარაღის აღმოჩენას. გარდა ამისა, 2 3 2 U-ის მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი მას ალფა ნაწილაკების აქტიურ წყაროდ აქცევს. 2 zi 1% 232-ით და აქვს სამჯერ უფრო ძლიერი a-აქტივობა, ვიდრე იარაღის კლასის პლუტონიუმი და, შესაბამისად, უფრო დიდი რადიოტოქსიკურობა. ეს ა-აქტივობა იწვევს ნეიტრონების წარმოქმნას იარაღის მუხტის მსუბუქ ელემენტებში. ამ პრობლემის შესამცირებლად, ისეთი ელემენტების არსებობა, როგორიცაა Be, B, F, Li უნდა იყოს მინიმალური. ნეიტრონული ფონის არსებობა გავლენას არ ახდენს აფეთქების სისტემების მუშაობაზე, მაგრამ ქვემეხის სქემები მოითხოვს მსუბუქი ელემენტების სისუფთავის მაღალ დონეს. 23 2 U შემცველობა იარაღის კლასის 2 zis-ში არ უნდა აღემატებოდეს 5 ნაწილს მილიონზე (0,0005%). თბოენერგეტიკული რეაქტორების საწვავში 2 3G-ის არსებობა არ არის საზიანო და სასურველიც კი, რადგან ამცირებს ურანის იარაღის გამოყენების შესაძლებლობას. დახარჯული საწვავის გადამუშავებისა და საწვავის ხელახალი გამოყენების შემდეგ, 232U შემცველობა აღწევს დაახლოებით 1+. 0.2%.

2 zi-ს დაშლა ხდება შემდეგი მიმართულებით:

დაშლა 22 9-ში (ალბათობა 10%, დაშლის ენერგია 4,909 მევ):

გამოსხივებული იაჰრის ნაწილაკების ენერგია არის 4,729 მევ (შემთხვევების 1,61%-ში), 4,784 მევ (შემთხვევების 13,2%-ში) და 4,824 მევ (შემთხვევების 84,4%-ში).

• - სპონტანური გაყოფა (ალბათ
• - კასეტური დაშლა 28 მგ ნუკლიდის წარმოქმნით (დაშლის ალბათობა ნაკლები 1,3*10_13%):

კასეტური დაშლა ნუკლიდის 24 Ne წარმოქმნით (დაშლის ალბათობა 7.3-10-“%):

დაშლის ჯაჭვი 2 zzi ეკუთვნის ნეპტუნიუმის სერიას.

2 zi-ს სპეციფიკური რადიოაქტიურობა არის 3,57-8 Bq/g, რაც შეესაბამება პლუტონიუმის -15%-ის a-აქტივობას (და რადიოტოქსიკურობას). მხოლოდ 1% 2 3 2 U ზრდის რადიოაქტიურობას 212 mCi/g-მდე.

ურანი-234(ურანი II, UII)ბუნებრივი ურანის ნაწილი (0,0055%), 2,445105 წელი, a-ემიტერი (a-ნაწილაკების ენერგია 4,777 (72%) და

4.723 (28%) MeV), ძირითადი რადიონუკლიდები: 2 სთ 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

ქალიშვილი იზოტოპი 2 z”th-ში.

როგორც წესი, 234 U არის წონასწორობაში 2 სთ 8 u-ით, იშლება და ყალიბდება იმავე სიჩქარით. ბუნებრივი ურანის რადიოაქტიურობის დაახლოებით ნახევარს წვლილი შეაქვს 234 U. როგორც წესი, 234U მიიღება სუფთა 2 × 8 Pu-ის ძველი პრეპარატების იონგაცვლის ქრომატოგრაფიით. a-დაშლის დროს *zRi იძლევა 2 34U, ამიტომ 2 სთ 8 Ru-ის ძველი პრეპარატები 2 34U-ის კარგი წყაროა. yuo g 238Pi შეიცავს ერთი წლის შემდეგ 776 მგ 2 34U, 3 წლის შემდეგ

2.2 გ 2 34 U. 234U კონცენტრაცია მაღალ გამდიდრებულ ურანში საკმაოდ მაღალია მსუბუქი იზოტოპებით უპირატესი გამდიდრების გამო. ვინაიდან 2 34u არის ძლიერი y-ემიტერი, არსებობს შეზღუდვები მის კონცენტრაციაზე საწვავში გადასამუშავებლად განკუთვნილ ურანში. 234i-ის გაზრდილი დონე მისაღებია რეაქტორებისთვის, მაგრამ ხელახლა გადამუშავებული დახარჯული საწვავი უკვე შეიცავს ამ იზოტოპის მიუღებელ დონეებს.

234i-ის დაშლა ხდება შემდეგი მიმართულებით:

A-დაშლა 2 3°Т-ზე (ალბათობა 100%, დაშლის ენერგია 4,857 მევ):

გამოსხივებული ალფა ნაწილაკების ენერგია არის 4,722 მევ (შემთხვევების 28,4%-ში) და 4,775 მევ (შემთხვევების 71,4%-ში).

• - სპონტანური გაყოფა (ალბათობა 1,73-10-9%).
• - კასეტური დაშლა 28 მგ ნუკლიდის წარმოქმნით (დაშლის ალბათობა 1,4-10%, სხვა მონაცემებით 3,9-10%):

• - კასეტური დაშლა ნუკლიდების 2 4Ne და 26 Ne წარმოქმნით (დაშლის ალბათობა 9-10", 2%, სხვა მონაცემებით 2,3-10_11%):

ერთადერთი ცნობილი იზომერი არის 2 34ti (Tx/ 2 = 33,5 μs).

2 34U თერმული ნეიტრონის შთანთქმის ჯვარი კვეთა არის 100 ბეღელი, ხოლო რეზონანსული ინტეგრალისთვის, რომელიც საშუალოდ არის შეფასებული სხვადასხვა შუალედურ ნეიტრონებზე, არის 700 ბეღელი. მაშასადამე, თერმულ ნეიტრონულ რეაქტორებში ის გარდაიქმნება გაშლილ 235U-ში უფრო სწრაფი ტემპით, ვიდრე ბევრად უფრო დიდი რაოდენობა 238U (2,7 ბეღლის კვეთით) გარდაიქმნება 2 39Ru-ში. შედეგად, დახარჯული საწვავი შეიცავს 2 34 U-ს ნაკლებს, ვიდრე ახალი საწვავი.

ურანი-235მიეკუთვნება 4P+3 ოჯახს, რომელსაც შეუძლია გაყოფის ჯაჭვური რეაქციის წარმოქმნა. ეს არის პირველი იზოტოპი, რომელშიც აღმოაჩინეს ნეიტრონების გავლენის ქვეშ იძულებითი ბირთვული დაშლის რეაქცია. ნეიტრონის შთანთქმით, 235U ხდება 2 zbi, რომელიც იყოფა ორ ნაწილად, ათავისუფლებს ენერგიას და გამოყოფს რამდენიმე ნეიტრონს. იზოტოპი 2 35U არის ნაშთები ნებისმიერი ენერგიის ნეიტრონების მიერ და შეუძლია სპონტანური დაშლა, ბუნებრივი უფანის ნაწილი (0,72%), ა-ემიტერი (ენერგია 4,397 (57%) და 4,367 (18%) მევ), Ti/j=7.038-8 წელი, დედა ნუკლიდები 2 35Pa, 2 35Np და 2 39Pu, ქალიშვილი - 23th. სპონტანური გაყოფის სიჩქარე 2 3su 0.16 გაყოფა/წმ კგ. ერთი 2 35U ბირთვის დაშლისას გამოიყოფა 200 მევ ენერგია = 3.210 p J, ე.ი. 18 ტჯ/მოლ=77 ტჯ/კგ. თერმული ნეიტრონების მიერ დაშლის ჯვარი არის 545 ბეღელი, ხოლო სწრაფი ნეიტრონების მიერ - 1,22 ბეღელი, ნეიტრონის გამოსავლიანობა: დაშლის მოქმედებაზე - 2,5, აბსორბირებული ნეიტრონის - 2,08.

კომენტარი. ნეიტრონების ნელი დაჭერის ჯვარი განყოფილება იზოტოპის 2 sii (oo ბეღლის) წარმოქმნისთვის, ისე, რომ ნეიტრონის ნელი შთანთქმის ჯვარი არის 645 ბეღელი.

• - სპონტანური გაყოფა (ალბათობა 7*10~9%);
• - კასეტური დაშლა ნუკლიდების წარმოქმნით 2 °Ne, 2 5Ne და 28 მგ (შესაბამისად, ალბათობაა 8-io_10%, 8-კგ 10%, 8*10",0%):

ბრინჯი. 1.

ერთადერთი ცნობილი იზომერი არის 2 35n»u (7/ 2 = 2b წთ).

სპეციფიკური აქტივობა 2 35C 7.77-4 Bq/g. იარაღის ხარისხის ურანის კრიტიკული მასა (93,5% 2 35U) რეფლექტორიანი ბურთისთვის არის 15-7-23 კგ.

Fission 2 »5U გამოიყენება ატომურ იარაღში, ენერგიის წარმოებისთვის და მნიშვნელოვანი აქტინიდების სინთეზისთვის. ჯაჭვური რეაქცია შენარჩუნებულია ნეიტრონების სიჭარბით, რომლებიც წარმოიქმნება დაშლის დროს 2 35C.

ურანი-236დედამიწაზე ბუნებრივად გვხვდება კვალი რაოდენობით (მთვარეზე უფრო მეტია), ა-ემიტერი (?

ბრინჯი. 2. რადიოაქტიური ოჯახი 4/7+2 (მათ შორის -з 8 и).

ატომურ რეაქტორში 2 sz შთანთქავს თერმულ ნეიტრონს, რის შემდეგაც ის იჭრება 82% ალბათობით და 18% ალბათობით გამოყოფს y-კვანტს და იქცევა 2 sb და (100 დაშლილი ბირთვისთვის 2 35U იქ არის 22 წარმოქმნილი ბირთვი 2 3 6 U) . მცირე რაოდენობით არის ახალი საწვავის ნაწილი; გროვდება, როდესაც ურანი დასხივდება ნეიტრონებით რეაქტორში და, შესაბამისად, გამოიყენება როგორც "სიგნალიზაციის მოწყობილობა" დახარჯული ბირთვული საწვავისთვის. 2 hb და წარმოიქმნება როგორც ქვეპროდუქტი იზოტოპების გამოყოფის დროს გაზის დიფუზიით გამოყენებული ბირთვული საწვავის რეგენერაციის დროს. 236 U არის ნეიტრონული შხამი, რომელიც წარმოიქმნება ენერგეტიკულ რეაქტორში; მისი ყოფნა ბირთვულ საწვავში კომპენსირდება გამდიდრების მაღალი დონით 2 35 U.

2 z b და გამოიყენება ოკეანის წყლების შერევის მიკვლევად.

ურანი-237,T&= 6.75 დღე, ბეტა და გამა ემიტერი, შეიძლება მიღებულ იქნას ბირთვული რეაქციებიდან:

Detection 287 და განხორციელდა ხაზების გასწვრივ Ey = o,ob MeV (36%), 0.114 MeV (0.06%), 0.165 MeV (2.0%), 0.208 MeV (23%)

237U გამოიყენება რადიოტრასერის მეთოდით ქიმიურ კვლევაში. კონცენტრაციის გაზომვა (2-4°Am) ატომური იარაღის ტესტების შედეგად წარმოქმნილ ნალექში იძლევა მნიშვნელოვან ინფორმაციას მუხტის ტიპისა და გამოყენებული აღჭურვილობის შესახებ.

ურანი-238- მიეკუთვნება 4P+2 ოჯახს, იშლება მაღალენერგეტიკული ნეიტრონებით (1,1 მევ-ზე მეტი), შეუძლია სპონტანური დაშლა, საფუძვლად უდევს ბუნებრივ ურანს (99,27%), ა-ემიტერი, 7’; /2=4>468-109 წელი, უშუალოდ იშლება 2 34-ე, წარმოქმნის გენეტიკურად დაკავშირებული რადიონუკლიდების რაოდენობას და 18 პროდუქტის შემდეგ იქცევა 206 Рb. სუფთა 2 3 8 U-ს აქვს სპეციფიკური რადიოაქტიურობა 1,22-104 Bq. ნახევარგამოყოფის პერიოდი ძალიან გრძელია - დაახლოებით 10 16 წელი, ამიტომ დაშლის ალბათობა მთავარ პროცესთან - ალფა ნაწილაკების გამოსხივებასთან მიმართებაში არის მხოლოდ 10" 7. ერთი კილოგრამი ურანი იძლევა მხოლოდ 10 სპონტანურ გაყოფას წამში. და ამავე დროს ალფა ნაწილაკები ასხივებენ 20 მილიონ ბირთვს დედა ნუკლიდები: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, ქალიშვილი T,/ 2 = 2 :მე 4 თ.

ურანი-238 წარმოიქმნება შემდეგი დაშლის შედეგად:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. მეორად მინერალებს შორის გავრცელებულია ჰიდრატირებული კალციუმის ურანილფოსფატი Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0. ხშირად მინერალებში ურანს ახლავს სხვა სასარგებლო ელემენტები - ტიტანი. , ტანტალი, იშვიათი მიწები. ამიტომ ბუნებრივია ურანის შემცველი მადნების კომპლექსური გადამუშავებისკენ სწრაფვა.

ურანის ძირითადი ფიზიკური თვისებები: ატომური მასა 238.0289 ამუ. (გ/მოლი); ატომური რადიუსი 138 pm (1 pm = 12 მ); იონიზაციის ენერგია (პირველი ელექტრონი 7.11 eV; ელექტრონული კონფიგურაცია -5f36d‘7s 2; დაჟანგვის მდგომარეობები 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; ტ ტ,1=3818°; სიმკვრივე 19,05; სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე 0,115 JDKmol); ჭიმვის სიმტკიცე 450 მპა, შერწყმის სიცხე 12,6 კჯ/მოლი, აორთქლების სიცხე 417 კჯ/მოლი, სპეციფიკური სიცხე 0,115 ჯ/(მოლ-K); მოლური მოცულობა 12,5 სმ3/მოლი; დამახასიათებელი Debye ტემპერატურა © D =200K, ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურა დაახლოებით.68K.

ურანი მძიმე, ვერცხლისფერ-თეთრი, მბზინავი ლითონია. ის ოდნავ რბილია ვიდრე ფოლადი, ელასტიური, მოქნილი, აქვს მცირე პარამაგნიტური თვისებები და არის პიროფორული ფხვნილის სახით. ურანს აქვს სამი ალოტროპული ფორმა: ალფა (ორთორმბული, a-U, გისოსის პარამეტრები 0=285, b= 587, c=49b pm, სტაბილური 667,7°-მდე), ბეტა (ტეტრაგონალური, p-U, სტაბილური 667,7-დან 774,8°-მდე), გამა (კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსით, y-U, არსებული 774,8°-დან დნობის წერტილამდე, frm= ii34 0), რომლის დროსაც ურანი ყველაზე მოქნილი და მოსახერხებელია დასამუშავებლად.

ოთახის ტემპერატურაზე, ორთორმბული a-ფაზა სტაბილურია; პრიზმული სტრუქტურა შედგება სიბრტყის პარალელურად ტალღოვანი ატომური შრეებისგან. ABC,უკიდურესად ასიმეტრიულ პრიზმულ გისოსში. შრეების შიგნით ატომები მჭიდროდ არის დაკავშირებული, ხოლო მიმდებარე ფენებში ატომებს შორის კავშირის სიძლიერე გაცილებით სუსტია (სურათი 4). ეს ანისოტროპული სტრუქტურა ართულებს ურანის სხვა ლითონებთან შენადნობას. მხოლოდ მოლიბდენი და ნიობიუმი ქმნის მყარი ფაზის შენადნობებს ურანთან ერთად. თუმცა, ურანის ლითონს შეუძლია ურთიერთქმედება ბევრ შენადნობთან, რაც ქმნის მეტათაშორის ნაერთებს.

668^775° დიაპაზონში არის (3-ურანი. ტეტრაგონალური ტიპის გისოსს აქვს ფენიანი სტრუქტურა სიბრტყის პარალელურად შრეებით. აბპოზიციებზე 1/4С, 1/2 თანდა ერთეული უჯრედის 3/4C. 775°-ზე მაღალ ტემპერატურაზე წარმოიქმნება y-ურანი სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსით. მოლიბდენის დამატება საშუალებას აძლევს y-ფაზას იყოს ოთახის ტემპერატურაზე. მოლიბდენი y-ურანით ქმნის მყარი ხსნარების ფართო სპექტრს და ასტაბილურებს y-ფაზას ოთახის ტემპერატურაზე. y-ურანი გაცილებით რბილი და ელასტიურია ვიდრე მყიფე a- და (3-ფაზა.

ნეიტრონული დასხივება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ურანის ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებზე, რაც იწვევს ნიმუშის ზომის ზრდას, ფორმის შეცვლას, აგრეთვე ურანის ბლოკების მექანიკური თვისებების მკვეთრ გაუარესებას (დაცოცება, მტვრევა). ბირთვული რეაქტორის ექსპლუატაცია. მოცულობის მატება განპირობებულია ურანში დაგროვებით დაბალი სიმკვრივის ელემენტების მინარევების დაშლის დროს (თარგმანი 1% ურანი ფრაგმენტაციის ელემენტებად ზრდის მოცულობას 3,4%-ით.

ბრინჯი. 4. ურანის ზოგიერთი კრისტალური სტრუქტურა: a - a-ურანი, b - p-ურანი.

მეტალის მდგომარეობაში ურანის მიღების ყველაზე გავრცელებული მეთოდებია მათი ფტორიდების რედუქცია ტუტე ან მიწის ტუტე ლითონებით ან გამდნარი მარილების ელექტროლიზით. ურანის მიღება ასევე შესაძლებელია მეტალოთერმული შემცირებით კარბიდებიდან ვოლფრამით ან ტანტალით.

ელექტრონების ადვილად დათმობის უნარი განსაზღვრავს ურანის შემცირების თვისებებს და მის უფრო დიდ ქიმიურ აქტივობას. ურანს შეუძლია ურთიერთქმედება თითქმის ყველა ელემენტთან, გარდა კეთილშობილი აირებისა, იძენს ჟანგვის მდგომარეობებს +2, +3, +4, +5, +6. ხსნარში მთავარი ვალენტობაა 6+.

ჰაერში სწრაფად იჟანგება, მეტალის ურანი დაფარულია ოქსიდის მოლურჯო ფირით. წვრილი ურანის ფხვნილი სპონტანურად აალდება ჰაერში (1504-175° ტემპერატურაზე), წარმოიქმნება და;) ოვ. 1000°-ზე ურანი ერწყმის აზოტს და წარმოქმნის ყვითელ ურანის ნიტრიდს. წყალს შეუძლია რეაგირება ლითონთან, ნელა დაბალ ტემპერატურაზე და სწრაფად მაღალ ტემპერატურაზე. ურანი ძალადობრივად რეაგირებს მდუღარე წყალთან და ორთქლთან და გამოყოფს წყალბადს, რომელიც ქმნის ჰიდრიდს ურანთან ერთად.

ეს რეაქცია უფრო ენერგიულია, ვიდრე ურანის წვა ჟანგბადში. ურანის ეს ქიმიური აქტივობა აუცილებელს ხდის ბირთვულ რეაქტორებში ურანის დაცვას წყალთან კონტაქტისგან.

ურანი იხსნება ჰიდროქლორინის, აზოტის და სხვა მჟავებში, წარმოქმნის U(IV) მარილებს, მაგრამ არ ურთიერთქმედებს ტუტეებთან. ურანი ანაცვლებს წყალბადს არაორგანული მჟავებისა და ლითონების მარილის ხსნარებისგან, როგორიცაა ვერცხლისწყალი, ვერცხლი, სპილენძი, კალა, პლატინი და ოქრო. ძლიერად შერყევისას, ურანის ლითონის ნაწილაკები ბზინვარებას იწყებენ.

ურანის ატომის ელექტრონული გარსების სტრუქტურული თავისებურებები (^/-ელექტრონების არსებობა) და მისი ზოგიერთი ფიზიკოქიმიური თვისება ემსახურება ურანის აქტინიდების სერიის წევრად კლასიფიკაციის საფუძველს. თუმცა, არსებობს ქიმიური ანალოგია ურანსა და Cr-ს შორის, Mo და W-ს შორის. ურანი ძალზე რეაქტიულია და რეაგირებს ყველა ელემენტთან, გარდა კეთილშობილი აირებისა. მყარ ფაზაში, U(VI) მაგალითებია ურანილის ტრიოქსიდი U0 3 და ურანილის ქლორიდი U0 2 C1 2. ურანის ტეტრაქლორიდი UC1 4 და ურანის დიოქსიდი U0 2

U(IV) მაგალითები. U(IV) შემცველი ნივთიერებები, როგორც წესი, არამდგრადია და ხდებიან ექვსვალენტური ჰაერის ხანგრძლივი ზემოქმედებისას.

ურანი-ჟანგბადის სისტემაში დამონტაჟებულია ექვსი ოქსიდი: UO, U0 2, U 4 0 9 და 3 Ov, U0 3. ისინი ხასიათდებიან ჰომოგენურობის ფართო სპექტრით. U0 2 არის ძირითადი ოქსიდი, ხოლო U0 3 არის ამფოტერული. U0 3 - ურთიერთქმედებს წყალთან და წარმოქმნის ჰიდრატებს, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია დიურანის მჟავა H 2 U 2 0 7 და ურანის მჟავა H 2 1U 4. ტუტეებთან ერთად U0 3 წარმოქმნის ამ მჟავების მარილებს - ურანატებს. როდესაც U0 3 იხსნება მჟავებში, წარმოიქმნება ორმაგად დამუხტული ურანილის კატიონის U0 2 a+ მარილები.

ურანის დიოქსიდი, U0 2, სტექიომეტრიული შემადგენლობის ყავისფერია. ოქსიდში ჟანგბადის შემცველობის მატებასთან ერთად ფერი იცვლება მუქი ყავისფერიდან შავამდე. CaF 2 ტიპის კრისტალური სტრუქტურა, ა = 0,547 ნმ; სიმკვრივე 10,96 გ/სმ"* (უმაღლესი სიმკვრივე ურანის ოქსიდებს შორის). , pl =2875 0 , Tk " = 3450°, D#° 298 = -1084,5 კჯ/მოლი. ურანის დიოქსიდი არის ნახევარგამტარი ხვრელების გამტარობით და ძლიერი პარამაგნიტური. MPC = o.015 მგ/მ3. წყალში უხსნადი. -200° ტემპერატურაზე ამატებს ჟანგბადს, აღწევს შემადგენლობას U0 2>25.

ურანის (IV) ოქსიდი შეიძლება მომზადდეს შემდეგი რეაქციებით:

ურანის დიოქსიდი ავლენს მხოლოდ ძირითად თვისებებს; ის შეესაბამება ძირითად ჰიდროქსიდს U(OH) 4, რომელიც შემდეგ გარდაიქმნება ჰიდრატირებულ ჰიდროქსიდში U0 2 H 2 0. ურანის დიოქსიდი ნელა იხსნება ძლიერ არაჟანგბად მჟავებში ატმოსფერული ჟანგბადის არარსებობის პირობებში. III + იონების წარმოქმნა:

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

ის ხსნადია კონცენტრირებულ მჟავებში და დაშლის სიჩქარე შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს ფტორის იონის დამატებით.

აზოტის მჟავაში გახსნისას წარმოიქმნება ურანილის იონი 1O 2 2+:

Triuran octaoxide U 3 0s (ურანის ოქსიდი) არის ფხვნილი, რომლის ფერი მერყეობს შავიდან მუქ მწვანემდე; ძლიერად დაწურვისას ღებულობს ზეთისხილისფერ-მომწვანო შეფერილობას. დიდი შავი კრისტალები ტოვებს მწვანე ზოლებს ფაიფურზე. ცნობილია U 3 0-ის სამი კრისტალური მოდიფიკაცია h: a-U 3 C>8 - რომბისებრი კრისტალური სტრუქტურა (სივრცის ჯგუფი C222; 0 = 0,671 ნმ; 6 = 1,197 ნმ; c = o.83 ნმ; დ =0,839 ნმ); p-U 3 0e - რომბისებრი კრისტალური სტრუქტურა (სივრცის ჯგუფი წმ. 0=0,705 ნმ; 6=1,172 ნმ; 0=0,829 ნმ. დაშლის დასაწყისია ოოოო° (გადასვლა 100 2-ზე), MPC = 0,075 მგ/მ3.

U 3 C>8 შეიძლება მიღებულ იქნას რეაქციით:

კალცინაციით U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 ან (NH 4) 2 U 2 0 7 750 0 ჰაერში ან ჟანგბადის ატმოსფეროში ( p = 150+750 mmHg) მიიღეთ სტოქიომეტრიულად სუფთა U 3 08.

როდესაც U 3 0s კალცინდება T>oooo°-ზე, ის მცირდება 10 2-მდე, მაგრამ ჰაერში გაციებისას უბრუნდება U 3 0s-ს. U 3 0e იხსნება მხოლოდ კონცენტრირებულ ძლიერ მჟავებში. ჰიდროქლორინის და გოგირდის მჟავებში წარმოიქმნება U(IV) და U(VI) ნარევი, ხოლო აზოტმჟავაში – ურანილის ნიტრატი. განზავებული გოგირდის და მარილმჟავა ძალიან სუსტად რეაგირებს U 3 Os-თან გაცხელების დროსაც კი; ჟანგვის აგენტების დამატება (აზოტის მჟავა, პიროლუზიტი) მკვეთრად ზრდის დაშლის სიჩქარეს. კონცენტრირებული H 2 S0 4 ხსნის U 3 Os-ს და ქმნის U(S0 4) 2 და U0 2 S0 4. აზოტის მჟავა ხსნის U 3 Oe-ს ურანილის ნიტრატის წარმოქმნით.

ურანის ტრიოქსიდი, U0 3 - ნათელი ყვითელი ფერის კრისტალური ან ამორფული ნივთიერება. რეაგირებს წყალთან. MPC = 0,075 მგ/მ3.

მიიღება ამონიუმის პოლიურანატების, ურანის პეროქსიდის, ურანილ ოქსალატის 300-500°-ზე და ურანილის ნიტრატის ჰექსაჰიდრატის კალცინით. ეს წარმოქმნის ამორფული სტრუქტურის ფორთოხლის ფხვნილს სიმკვრივით

6.8 გ/სმზ. IU 3-ის კრისტალური ფორმა შეიძლება მიღებულ იქნას U 3 0 8-ის დაჟანგვით 450°h-750° ტემპერატურაზე ჟანგბადის ნაკადში. არსებობს U0 3-ის ექვსი კრისტალური მოდიფიკაცია (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 არის ჰიგიროსკოპიული და ტენიან ჰაერში გადაიქცევა ურანილის ჰიდროქსიდში. მისი გაცხელება 520°-^6oo°-ზე იძლევა შემადგენლობის ნაერთს. 1U 2>9, შემდგომი გათბობა 6oo°-მდე იძლევა საშუალებას მიიღოთ U 3 Os.

წყალბადი, ამიაკი, ნახშირბადი, ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები ამცირებენ U0 3-მდე U0 2-მდე. HF და NH 3 აირების ნარევის გავლისას წარმოიქმნება UF 4. უფრო მაღალ ვალენტობაში ურანი ამფოტერულ თვისებებს ავლენს. U0 3 მჟავების ან მისი ჰიდრატების ზემოქმედებისას წარმოიქმნება ურანილის მარილები (U0 2 2+), შეფერილი ყვითელ-მწვანე:

ურანილის მარილების უმეტესობა წყალში ძალიან ხსნადია.

ტუტეებთან შერწყმისას U0 3 წარმოქმნის ურანის მჟავას მარილებს - MDKH ურანატებს:

ტუტე ხსნარებით ურანის ტრიოქსიდი წარმოქმნის პოლიურანის მჟავების მარილებს - პოლიურანატები DHM 2 0y1U 3 pH^O.

ურანის მჟავას მარილები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.

U(VI)-ის მჟავე თვისებები ნაკლებად გამოხატულია, ვიდრე ძირითადი.

ოთახის ტემპერატურაზე ურანი რეაგირებს ფტორთან. უმაღლესი ჰალოიდების სტაბილურობა მცირდება ფტორებიდან იოდიდებამდე. ფტორები UF 3, U4F17, U2F9 და UF 4 არამდგრადია, ხოლო UFe არასტაბილურია. ყველაზე მნიშვნელოვანი ფტორებია UF 4 და UFe.

Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart პრაქტიკის მიხედვით:

რეაქცია თხევად საწოლში ხორციელდება განტოლების მიხედვით:

შესაძლებელია ფტორირებადი საშუალებების გამოყენება: BrF 3, CC1 3 F (Freon-11) ან CC1 2 F 2 (Freon-12):

ურანის ფტორი (1U) UF 4 („მწვანე მარილი“) არის მოლურჯო-მომწვანოდან ზურმუხტისფერი ფხვნილი. G 11L = yuz6°; Гк, «,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 კჯ/მოლი. კრისტალური სტრუქტურა მონოკლინიკურია (სპ. გპ. C2/s; 0=1.273 ნმ; 5=1.075 ნმ; 0=0.843 ნმ; d= 6,7 ნმ; p=12b°20"; სიმკვრივე 6.72 გ/სმ3. UF 4 არის სტაბილური, არააქტიური, არამდგრადი ნაერთი, წყალში ცუდად ხსნადი. UF 4-ის საუკეთესო გამხსნელი არის პერქლორინის მჟავა HC10 4. იხსნება ჟანგვის მჟავებში და წარმოიქმნება ურანილის მარილი; სწრაფად იხსნება Al(N0 3) 3 ან AlCl 3 ცხელ ხსნარში, აგრეთვე ბორის მჟავას მჟავას H 2 S0 4, HC10 4 ან HC1 ხსნარში. მაგალითად, Fe3 +, Al3 + ან ბორის მჟავა, ასევე ხელს უწყობს UF 4-ის დაშლას. სხვა ლითონების ფტორიდებთან ერთად იგი ქმნის რიგ ცუდად ხსნად ორმაგ მარილებს (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7 და ა.შ.). NH 4 UF 5 სამრეწველო მნიშვნელობისაა.

U(IV) ფტორი არის შუალედური პროდუქტი პრეპარატში

როგორც UF6, ასევე ურანის ლითონი.

UF 4 შეიძლება მიღებულ იქნას რეაქციებით:

ან ურანილის ფტორიდის ელექტროლიტური შემცირებით.

ურანის ჰექსაფტორიდი UFe - ოთახის ტემპერატურაზე, სპილოს ძვლისფერი კრისტალები მაღალი რეფრაქციული ინდექსით. სიმჭიდროვე

5,09 გ/სმზ, სითხის UFe სიმკვრივე - 3,63 გ/სმზ. აქროლადი ნაერთი. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4.5° (ზეწოლის ქვეშ). გაჯერებული ორთქლის წნევა ატმოსფეროში 560°-ზე აღწევს. ფორმირების ენთალპია AH° 29 8 = -211b კჯ/მოლი. ბროლის სტრუქტურა ორთორმბულია (სივრცის ჯგუფი. Rpt; 0=0,999 ნმ; fe= 0,8962 ნმ; c=o.5207 ნმ; დ 5.060 ნმ (25 0). MPC - 0,015 მგ/მ3. მყარი მდგომარეობიდან UF6-ს შეუძლია სუბლიმაცია (სუბლიმაცია) გაზად, გვერდის ავლით თხევადი ფაზის ზეწოლის ფართო დიაპაზონში. სუბლიმაციის სითბო 50 0 50 კჯ/მგ. მოლეკულას არ აქვს დიპოლური მომენტი, ამიტომ UF6 არ ასოცირდება. UFr ორთქლი იდეალური აირია.

იგი მიიღება ფტორის მოქმედებით მის U ნაერთზე:

გაზის ფაზის რეაქციების გარდა, არსებობს თხევადი ფაზის რეაქციებიც

მაგალითად, UF6-ის წარმოება ჰალოფტორების გამოყენებით

არსებობს UF6-ის მიღების საშუალება ფტორის გამოყენების გარეშე - UF 4-ის დაჟანგვით:

UFe არ რეაგირებს მშრალ ჰაერთან, ჟანგბადთან, აზოტთან და C0 2-თან, მაგრამ წყალთან შეხებისას, მისი კვალიც კი, ის განიცდის ჰიდროლიზს:

ის ურთიერთქმედებს მეტალების უმეტესობასთან, წარმოქმნის მათ ფტორებს, რაც ართულებს მისი შენახვის მეთოდებს. UF6-თან მუშაობისთვის შესაფერისი ჭურჭლის მასალებია: გაცხელებისას Ni, Monel და Pt, სიცივეში - ასევე ტეფლონი, აბსოლუტურად მშრალი კვარცი და მინა, სპილენძი და ალუმინი. 25-0°C ტემპერატურაზე წარმოქმნის კომპლექსურ ნაერთებს ტუტე ლითონებისა და ვერცხლის 3NaFUFr>, 3KF2UF6 ტიპის ფტორიდებთან.

ის კარგად იხსნება სხვადასხვა ორგანულ სითხეებში, არაორგანულ მჟავებში და ყველა ჰალოფტორებში. ინერტული გასაშრობად 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. UFr ხასიათდება შემცირების რეაქციებით ყველაზე სუფთა ლითონებთან. UF6 ენერგიულად რეაგირებს ნახშირწყალბადებთან და სხვა ორგანულ ნივთიერებებთან, ამიტომ UFe-ით დახურული კონტეინერები შეიძლება აფეთქდეს. UF6 25 -r100° დიაპაზონში აყალიბებს კომპლექსურ მარილებს ტუტე და სხვა ლითონების ფტორებით. ეს თვისება გამოიყენება UF-ის შერჩევითი მოპოვების ტექნოლოგიაში

ურანის ჰიდრიდებს UH 2 და UH 3 იკავებენ შუალედურ პოზიციას მარილის მსგავს ჰიდრიდებსა და მეტალში წყალბადის მყარი ხსნარების ტიპის ჰიდრიდებს შორის.

როდესაც ურანი რეაგირებს აზოტთან, წარმოიქმნება ნიტრიდები. U-N სისტემაში ცნობილია ოთხი ფაზა: UN (ურანის ნიტრიდი), a-U 2 N 3 (სესქვინიტრიდი), p- U 2 N 3. და გაეროს If90. შეუძლებელია კომპოზიციის UN 2 (დინიტრიდი) მიღწევა. ურანის მონონიტრიდის UN სინთეზები საიმედო და კარგად კონტროლირებადია, რომელიც საუკეთესოდ ხორციელდება უშუალოდ ელემენტებიდან. ურანის ნიტრიდები ფხვნილიანი ნივთიერებებია, რომელთა ფერი იცვლება მუქი ნაცრისფერიდან ნაცრისფერამდე; მეტალს ჰგავს. UN-ს აქვს კუბური სახეზე ორიენტირებული კრისტალური სტრუქტურა, როგორიცაა NaCl (0 = 4,8892 A); (/=14.324, 7^=2855°, მდგრადია ვაკუუმში 1700 0-მდე. მზადდება U ან U ჰიდრიდის N 2-თან რეაქციით. ან NH 3, უმაღლესი U ნიტრიდების დაშლა 1300°-ზე ან მათი შემცირება ურანის მეტალთან. U 2 N 3 ცნობილია ორი პოლიმორფული მოდიფიკაციით: კუბური a და ექვსკუთხა p (0 = 0,3688 ნმ, 6 = 0,5839 ნმ), ათავისუფლებს N 2 ვაკუუმში 8oo°-ზე ზემოთ. იგი მიიღება UN 2-ის წყალბადით შემცირებით. UN2 დინიტრიდი სინთეზირდება U-სთან N2-თან ურთიერთქმედებით N2 მაღალი წნევის ქვეშ. ურანის ნიტრიდები ადვილად ხსნადია მჟავებსა და ტუტე ხსნარებში, მაგრამ იშლება გამდნარი ტუტეებით.

ურანის ნიტრიდი მიიღება ურანის ოქსიდის ორეტაპიანი კარბოთერმული შემცირებით:

გათბობა არგონში 7M450 0 10*20 საათის განმავლობაში

დინიტრიდთან ახლოს მყოფი ურანის ნიტრიდი, UN 2, შეიძლება მიღებულ იქნეს UF 4-ის ამიაკის ზემოქმედებით მაღალ ტემპერატურასა და წნევაზე.

ურანის დინიტრიდი იშლება გაცხელებისას:

ურანის ნიტრიდს, გამდიდრებულს 2 35 U-ზე, აქვს უფრო მაღალი დაშლის სიმკვრივე, თბოგამტარობა და დნობის წერტილი, ვიდრე ურანის ოქსიდებს - თანამედროვე ენერგეტიკული რეაქტორების ტრადიციულ საწვავს. მას ასევე აქვს კარგი მექანიკური თვისებები და სტაბილურობა, ვიდრე ტრადიციული საწვავი. აქედან გამომდინარე, ეს ნაერთი განიხილება, როგორც პერსპექტიული საფუძველი ბირთვული საწვავისთვის სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში (IV თაობის ბირთვული რეაქტორები).

კომენტარი. ძალიან სასარგებლოა გაეროს '5N-ით გამდიდრება, რადგან .4 N მიდრეკილია დაიჭიროს ნეიტრონები, წარმოქმნის რადიოაქტიურ იზოტოპს 14 C (n,p) რეაქციის მეშვეობით.

ურანის კარბიდი UC 2 (?-ფაზა) არის ღია ნაცრისფერი კრისტალური ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით. U-C სისტემაში (ურანის კარბიდები) არის UC 2 (?-ფაზა), UC 2 (b 2-ფაზა), U 2 C 3 (e-ფაზა), UC (b 2-ფაზა) - ურანის კარბიდები. ურანის დიკარბიდი UC 2 მიიღება შემდეგი რეაქციებით:

U + 2C^UC 2 (54v)

ურანის კარბიდები გამოიყენება როგორც საწვავი ბირთვული რეაქტორებისთვის; ისინი პერსპექტიულია, როგორც საწვავი კოსმოსური რაკეტების ძრავებისთვის.

ურანილის ნიტრატი, ურანილის ნიტრატი, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. ლითონის როლს ამ მარილში ასრულებს ურანილის 2+ კატიონი. ყვითელი კრისტალები მომწვანო ელფერით, ადვილად ხსნადი წყალში. წყალხსნარი მჟავეა. ხსნადი ეთანოლში, აცეტონში და ეთერში, უხსნადი ბენზოლში, ტოლუოლსა და ქლოროფორმში. გაცხელებისას კრისტალები დნება და გამოყოფს HN0 3 და H 2 0. კრისტალური ჰიდრატი ადვილად აორთქლდება ჰაერში. დამახასიათებელი რეაქციაა ის, რომ NH 3-ის მოქმედებით წარმოიქმნება ამონიუმის ურანის ყვითელი ნალექი.

ურანს შეუძლია ლითონ-ორგანული ნაერთების წარმოქმნა. მაგალითებია U(C 5 H 5) 4 შემადგენლობის ციკლოპენტადიენილის წარმოებულები და მათი ჰალოგენით შემცვლელი u(C 5 H 5) 3 G ან u(C 5 H 5) 2 G 2.

წყალხსნარებში ურანი ყველაზე სტაბილურია U(VI) ჟანგვის მდგომარეობაში ურანილის იონის U0 2 2+ სახით. უფრო მცირე ზომით, მას ახასიათებს U(IV) მდგომარეობა, მაგრამ ის შეიძლება მოხდეს U(III) ფორმითაც კი. U(V)-ის დაჟანგვის მდგომარეობა შეიძლება არსებობდეს როგორც IO2+ იონი, მაგრამ ეს მდგომარეობა იშვიათად შეინიშნება მისი დისპროპორციულობისა და ჰიდროლიზის ტენდენციის გამო.

ნეიტრალურ და მჟავე ხსნარებში U(VI) არსებობს U0 2 2+ - ყვითელი ურანილის იონის სახით. კარგად ხსნად ურანილის მარილებს მიეკუთვნება ნიტრატი U0 2 (N0 3) 2, სულფატი U0 2 S0 4, ქლორიდი U0 2 C1 2, ფტორი U0 2 F 2, აცეტატი U0 2 (CH 3 C00) 2. ეს მარილები გამოიყოფა ხსნარებიდან კრისტალური ჰიდრატების სახით წყლის სხვადასხვა რაოდენობის მოლეკულებით. ოდნავ ხსნადი ურანილის მარილებია: ოქსალატი U0 2 C 2 0 4, ფოსფატები U0 2 HP0. და UO2P2O4, ამონიუმის ურანილფოსფატი UO2NH4PO4, ნატრიუმის ურანილვანადატი NaU0 2 V0 4, ფეროციანიდი (U0). ურანილის იონი ხასიათდება რთული ნაერთების წარმოქმნის ტენდენციით. ამრიგად, ცნობილია -, 4- ტიპის ფტორის იონების კომპლექსები; ნიტრატის კომპლექსები და 2 *; გოგირდმჟავას კომპლექსები 2" და 4-; კარბონატული კომპლექსები 4" და 2" და ა.შ. როდესაც ტუტეები მოქმედებენ ურანილის მარილების ხსნარებზე, გამოიყოფა Me 2 U 2 0 7 ტიპის დიურანატების ნაკლებად ხსნადი ნალექები (მონურანატები Me 2 U0 4 არ არის იზოლირებული ხსნარებიდან, ისინი მიიღება ურანის ოქსიდების ტუტეებთან შერწყმის შედეგად).ცნობილია Me 2 U n 0 3 n+i პოლიურანატები (მაგალითად, Na 2 U60i 9).

U(VI) მჟავე ხსნარებში მცირდება U(IV)-მდე რკინის, თუთიის, ალუმინის, ნატრიუმის ჰიდროსულფიტის და ნატრიუმის ამალგამის მიერ. ხსნარები შეღებილია მწვანედ. ტუტეების ნალექი მათგან ჰიდროქსიდი U0 2 (0H) 2, ჰიდროფთორმჟავა - ფტორი UF 4 -2,5H 2 0, ოქსილის მჟავა - ოქსალატი U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. U 4+ იონს აქვს ტენდენცია. ქმნიან ურანილის იონების კომპლექსებს.

ხსნარში ურანი (IV) არის U 4+ იონების სახით, რომლებიც ძლიერ ჰიდროლიზდება და ჰიდრატირებულია:

მჟავე ხსნარებში ჰიდროლიზი თრგუნავს.

ურანი (VI) ხსნარში ქმნის ურანილის ოქსოკაციას - U0 2 2+ ცნობილია ურანილის მრავალი ნაერთი, რომელთა მაგალითებია: 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 და ა.შ.

ურანილის იონის ჰიდროლიზის დროს წარმოიქმნება მრავალი მრავალბირთვული კომპლექსი:

შემდგომი ჰიდროლიზით ჩნდება U 3 0s(0H) 2 და შემდეგ U 3 0 8 (0H) 4 2 -.

ურანის ხარისხობრივი გამოვლენისთვის გამოიყენება ქიმიური, ლუმინესცენტური, რადიომეტრიული და სპექტრული ანალიზის მეთოდები. ქიმიური მეთოდები უპირატესად ეფუძნება ფერადი ნაერთების წარმოქმნას (მაგალითად, ნაერთის წითელ-ყავისფერი ფერი ფეროციანიდით, ყვითელი წყალბადის ზეჟანგით, ლურჯი არსენაზო რეაგენტით). ლუმინესცენტური მეთოდი დაფუძნებულია ურანის მრავალი ნაერთების უნარზე, გამოიმუშაოს მოყვითალო-მომწვანო ბზინვარება ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედებისას.

ურანის რაოდენობრივი განსაზღვრა ხორციელდება სხვადასხვა მეთოდით. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია: მოცულობითი მეთოდები, რომლებიც შედგება U(VI)-ის U(IV)-მდე შემცირებისგან, რასაც მოჰყვება ტიტრირება ჟანგვის აგენტების ხსნარებით; გრავიმეტრული მეთოდები - ურანატების, პეროქსიდის, U(IV) კუფერანატების, ჰიდროქსიქინოლატის, ოქსალატის და ა.შ. მოჰყვება კალცინაცია 00°-ზე და წონა U 3 0s; პოლაროგრაფიული მეთოდები ნიტრატის ხსნარში შესაძლებელს ხდის 10*7-გ10-9გ ურანის განსაზღვრას; მრავალრიცხოვანი კოლორიმეტრიული მეთოდები (მაგალითად, H 2 0 2-ით ტუტე გარემოში, არსენაზო რეაგენტით EDTA-ს თანდასწრებით, დიბენზოილმეთანით, თიოციანატის კომპლექსის სახით და ა.შ.); ლუმინესცენტური მეთოდი, რომელიც შესაძლებელს ხდის განსაზღვროს როდის შერწყმულია NaF-თან იუ 11გ ურანი.

235U მიეკუთვნება რადიაციული საფრთხის A ჯგუფს, მინიმალური მნიშვნელოვანი აქტივობაა MZA = 3.7-10 4 Bq, 2 3 8 და - D ჯგუფს, MZA = 3.7-6 Bq (300 გ).

სტატიის შინაარსი

ურანი, U (ურანი), ლითონის ქიმიური ელემენტი აქტინიდების ოჯახისა, რომელიც მოიცავს Ac, Th, Pa, U და ტრანსურანის ელემენტებს (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). ურანი პოპულარობით სარგებლობს ბირთვულ იარაღსა და ბირთვულ ენერგიაში გამოყენების გამო. ურანის ოქსიდები ასევე გამოიყენება მინისა და კერამიკის გასაღებად.

ბუნებაში ყოფნა.

დედამიწის ქერქში ურანის შემცველობა 0,003%-ია და ის დედამიწის ზედაპირულ ფენაში ოთხი ტიპის საბადოების სახით გვხვდება. პირველი, ეს არის ურანიტის ვენები, ან ურანის მოედანი (ურანის დიოქსიდი UO 2), ძალიან მდიდარი ურანით, მაგრამ იშვიათი. მათ თან ახლავს რადიუმის საბადოები, რადგან რადიუმი არის ურანის იზოტოპური დაშლის პირდაპირი პროდუქტი. ასეთი ვენები გვხვდება ზაირში, კანადაში (დიდი დათვის ტბა), ჩეხეთსა და საფრანგეთში. ურანის მეორე წყარო არის თორიუმის და ურანის მადნების კონგლომერატები სხვა მნიშვნელოვანი მინერალების საბადოებთან ერთად. კონგლომერატები, როგორც წესი, შეიცავს საკმარის რაოდენობას ოქროსა და ვერცხლის მოსაპოვებლად, ურანი და თორიუმი დაკავშირებული ელემენტებია. ამ მადნების დიდი საბადოები განლაგებულია კანადაში, სამხრეთ აფრიკაში, რუსეთსა და ავსტრალიაში. ურანის მესამე წყაროა დანალექი ქანები და ქვიშაქვები, რომლებიც მდიდარია მინერალური კარნოტიტით (კალიუმის ურანილვანადატი), რომელიც ურანის გარდა შეიცავს ვანადიუმის და სხვა ელემენტების მნიშვნელოვან რაოდენობას. ასეთი საბადოები გვხვდება შეერთებული შტატების დასავლეთ შტატებში. რკინა-ურანის ფიქლები და ფოსფატის საბადოები წარმოადგენს ნალექის მეოთხე წყაროს. მდიდარი საბადოები გვხვდება შვედეთის ფიქალებში. მაროკოსა და შეერთებულ შტატებში ზოგიერთი ფოსფატის საბადო შეიცავს ურანის მნიშვნელოვან რაოდენობას, ხოლო ანგოლასა და ცენტრალური აფრიკის რესპუბლიკაში ფოსფატის საბადოები კიდევ უფრო მდიდარია ურანით. ლიგნიტების უმეტესობა და ზოგიერთი ნახშირი ჩვეულებრივ შეიცავს ურანის მინარევებს. ურანით მდიდარი ლიგნიტის საბადოები აღმოჩენილია ჩრდილოეთ და სამხრეთ დაკოტაში (აშშ) და ბიტუმიანი ნახშირი ესპანეთსა და ჩეხეთში.

გახსნა.

ურანი 1789 წელს აღმოაჩინა გერმანელმა ქიმიკოსმა მ.კლაპროთმა, რომელმაც ელემენტს პლანეტა ურანის აღმოჩენის საპატივსაცემოდ დაასახელა 8 წლით ადრე. (კლაპროტი იყო თავისი დროის წამყვანი ქიმიკოსი; მან ასევე აღმოაჩინა სხვა ელემენტები, მათ შორის Ce, Ti და Zr.) ფაქტობრივად, კლაპროტის მიღებული ნივთიერება იყო არა ელემენტარული ურანი, არამედ მისი დაჟანგული ფორმა და ელემენტარული ურანი პირველად მიიღეს ფრანგი ქიმიკოსი E. .Peligo in 1841. აღმოჩენის მომენტიდან მე-20 საუკუნემდე. ურანს არ გააჩნდა ის მნიშვნელობა, რაც დღეს აქვს, თუმცა დადგინდა მისი მრავალი ფიზიკური თვისება, ისევე როგორც მისი ატომური მასა და სიმკვრივე. 1896 წელს ა.ბეკერელმა დაადგინა, რომ ურანის მარილებს აქვთ გამოსხივება, რომელიც ანათებს ფოტოგრაფიულ ფირფიტას სიბნელეში. ამ აღმოჩენამ გაააქტიურა ქიმიკოსები რადიოაქტიურობის სფეროში გამოკვლევისთვის და 1898 წელს ფრანგმა ფიზიკოსებმა პ.კიურიმ და მ. სკლოდოვსკა-კურიმ გამოარჩიეს რადიოაქტიური ელემენტების პოლონიუმის და რადიუმის მარილები და ე. რეზერფორდი, ფ. სოდი, კ. ფაიანსი. და სხვა მეცნიერებმა შეიმუშავეს რადიოაქტიური დაშლის თეორია, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე ბირთვულ ქიმიას და ბირთვულ ენერგიას.

ურანის პირველი გამოყენება.

მიუხედავად იმისა, რომ ცნობილი იყო ურანის მარილების რადიოაქტიურობა, მისი საბადოები ამ საუკუნის პირველ მესამედში მხოლოდ თანმხლები რადიუმის მისაღებად გამოიყენებოდა და ურანი არასასურველ ქვეპროდუქტად ითვლებოდა. მისი გამოყენება ძირითადად კერამიკულ ტექნოლოგიასა და მეტალურგიაში იყო კონცენტრირებული; ურანის ოქსიდები ფართოდ გამოიყენებოდა მინის ფერებში, ღია ყვითელიდან მუქ მწვანემდე, რამაც ხელი შეუწყო მინის იაფი წარმოების განვითარებას. დღეს ამ ინდუსტრიების პროდუქტები იდენტიფიცირებულია, როგორც ფლუორესცენტური ულტრაიისფერი სხივების ქვეშ. პირველი მსოფლიო ომის დროს და ცოტა ხნის შემდეგ, ურანი კარბიდის სახით გამოიყენებოდა ხელსაწყოების ფოლადების წარმოებაში, მსგავსი Mo და W; 4-8%-იანმა ურანმა შეცვალა ვოლფრამი, რომლის წარმოება იმ დროისთვის შეზღუდული იყო. 1914–1926 წლებში ხელსაწყოების ფოლადების მისაღებად ყოველწლიურად იწარმოებოდა რამდენიმე ტონა ფეროურანიუმი, რომელიც შეიცავს 30% (მასამდე) U-ს, თუმცა ურანის ეს გამოყენება დიდხანს არ გაგრძელებულა.

ურანის თანამედროვე გამოყენება.

ურანის ინდუსტრიამ ჩამოყალიბება დაიწყო 1939 წელს, როდესაც განხორციელდა ურანის იზოტოპის 235 U დაშლა, რამაც გამოიწვია ურანის დაშლის კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქციების ტექნიკური განხორციელება 1942 წლის დეკემბერში. ეს იყო ატომის ეპოქის დაბადება. , როდესაც ურანი უმნიშვნელო ელემენტიდან გადაიქცა ცხოვრების საზოგადოების ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან ელემენტად. ურანის სამხედრო მნიშვნელობა ატომური ბომბის წარმოებისთვის და მისი გამოყენება ატომურ რეაქტორებში საწვავად გამოიწვია ასტრონომიულად გაზრდილი მოთხოვნილება ურანზე. საინტერესოა ურანის მოთხოვნის ზრდის ქრონოლოგია დიდი დათვის ტბის (კანადა) დანალექების ისტორიაზე დაყრდნობით. 1930 წელს ამ ტბაში აღმოაჩინეს ფისოვანი ბლენდი, ურანის ოქსიდების ნარევი, ხოლო 1932 წელს ამ ტერიტორიაზე რადიუმის გამწმენდის ტექნოლოგია დამკვიდრდა. ყოველი ტონა მადნიდან (ფისოვანი ნაზავიდან) მიიღება 1 გ რადიუმი და დაახლოებით ნახევარი ტონა სუბპროდუქტი, ურანის კონცენტრატი. თუმცა, რადიუმი ცოტა იყო და მისი მოპოვება შეჩერდა. 1940 წლიდან 1942 წლამდე განვითარება განახლდა და დაიწყო ურანის მადნის გაგზავნა შეერთებულ შტატებში. 1949 წელს ურანის მსგავსი გამწმენდი, გარკვეული გაუმჯობესებით, გამოიყენეს სუფთა UO 2-ის წარმოებისთვის. ეს წარმოება გაიზარდა და ახლა არის ურანის წარმოების ერთ-ერთი უდიდესი ობიექტი.

Თვისებები.

ურანი ბუნებაში ნაპოვნი ერთ-ერთი ყველაზე მძიმე ელემენტია. სუფთა ლითონი არის ძალიან მკვრივი, დრეკადი, ელექტროდადებითი დაბალი ელექტრული გამტარობით და ძალიან რეაქტიული.

ურანს აქვს სამი ალოტროპული მოდიფიკაცია: ა-ურანი (ორთორმბული კრისტალური გისოსი), არსებობს ოთახის ტემპერატურის დიაპაზონში 668 ° C-მდე; ბ-ურანი (ტეტრაგონალური ტიპის რთული კრისტალური გისოსი), სტაბილური 668–774°C დიაპაზონში; გ-ურანი (სხეულზე ორიენტირებული კუბური კრისტალური გისოსი), სტაბილური 774°C-დან დნობის წერტილამდე (1132°C). ვინაიდან ურანის ყველა იზოტოპი არასტაბილურია, მისი ყველა ნაერთი ავლენს რადიოაქტიურობას.

ურანის იზოტოპები

238 U, 235 U, 234 U გვხვდება ბუნებაში 99,3:0,7:0,0058 თანაფარდობით, ხოლო 236 U გვხვდება კვალი რაოდენობით. ურანის ყველა სხვა იზოტოპი 226 U-დან 242 U-მდე მიიღება ხელოვნურად. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იზოტოპი 235 U. ნელი (თერმული) ნეიტრონების გავლენით, ის იყოფა, ათავისუფლებს უზარმაზარ ენერგიას. 235 U-ის სრული დაშლა იწვევს „თერმული ენერგიის ეკვივალენტის“ გამოყოფას 2H 10 7 კვტ.სთ სთ/კგ. 235 U-ის დაშლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ დიდი რაოდენობით ენერგიის წარმოებისთვის, არამედ სხვა მნიშვნელოვანი აქტინიდური ელემენტების სინთეზისთვის. ბუნებრივი იზოტოპური ურანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბირთვულ რეაქტორებში ნეიტრონების წარმოებისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება 235 U-ის დაშლის შედეგად, ხოლო ჭარბი ნეიტრონები, რომლებიც არ არის საჭირო ჯაჭვური რეაქციით, შეიძლება დაიპყროს სხვა ბუნებრივი იზოტოპით, რაც გამოიწვევს პლუტონიუმის წარმოებას:

როდესაც 238 U იბომბება სწრაფი ნეიტრონებით, ხდება შემდეგი რეაქციები:

ამ სქემის მიხედვით, ყველაზე გავრცელებული იზოტოპი 238 U შეიძლება გარდაიქმნას პლუტონიუმ-239-ად, რომელსაც, ისევე როგორც 235 U-ს, ასევე შეუძლია დაშლა ნელი ნეიტრონების გავლენის ქვეშ.

ამჟამად მიღებულია ურანის ხელოვნური იზოტოპების დიდი რაოდენობა. მათ შორის განსაკუთრებით აღსანიშნავია 233 U, რადგან ის ასევე იშლება ნელ ნეიტრონებთან ურთიერთობისას.

ურანის ზოგიერთი სხვა ხელოვნური იზოტოპი ხშირად გამოიყენება როგორც რადიოაქტიური მიკვლევა ქიმიურ და ფიზიკურ კვლევებში; ეს არის პირველ რიგში ბ- ემიტერი 237 U და ა- ემიტერი 232 U.

კავშირები.

ურანი, უაღრესად რეაქტიული ლითონი, აქვს ჟანგვის მდგომარეობები +3-დან +6-მდე, ახლოს არის ბერილიუმთან აქტივობის სერიაში, ურთიერთქმედებს ყველა არამეტალურთან და აყალიბებს მეტალთაშორის ნაერთებს Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg. , Mg, Ni, Pb, Sn და Zn. წვრილად დაქუცმაცებული ურანი განსაკუთრებით რეაქტიულია და 500°C-ზე ზევით ტემპერატურაზე ხშირად შედის ურანის ჰიდრიდისთვის დამახასიათებელ რეაქციებში. ურანი ან ნამსხვრევები მკვეთრად იწვის 700-1000°C-ზე, ხოლო ურანის ორთქლი იწვის უკვე 150-250°C-ზე; ურანი რეაგირებს HF-თან 200-400°C-ზე და წარმოქმნის UF 4 და H2. ურანი ნელა იხსნება კონცენტრირებულ HF ან H 2 SO 4 და 85% H 3 PO 4 90 ° C ტემპერატურაზეც კი, მაგრამ ადვილად რეაგირებს კონც. HCl და ნაკლებად აქტიური HBr ან HI. ურანის ყველაზე აქტიური და სწრაფი რეაქციები განზავებულ და კონცენტრირებულ HNO 3-თან ხდება ურანილის ნიტრატის წარმოქმნით. იხილეთ ქვემოთ). HCl-ის თანდასწრებით ურანი სწრაფად იხსნება ორგანულ მჟავებში და წარმოქმნის ორგანულ U4+ მარილებს. დაჟანგვის ხარისხიდან გამომდინარე, ურანი წარმოქმნის რამდენიმე სახის მარილს (მათ შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია U 4+, მათგან ერთ-ერთი UCl 4 არის ადვილად დაჟანგული მწვანე მარილი); ურანილის მარილები (რადიკალები UO 2 2+) ტიპის UO 2 (NO 3) 2 არის ყვითელი შეფერილობის და ფლუორესციული მწვანე. ურანილის მარილები წარმოიქმნება ამფოტერული ოქსიდის UO 3 (ყვითელი ფერი) მჟავე გარემოში გახსნით. ტუტე გარემოში, UO 3 აყალიბებს ურანატებს, როგორიცაა Na 2 UO 4 ან Na 2 U 2 O 7. ეს უკანასკნელი ნაერთი ("ყვითელი ურანილი") გამოიყენება ფაიფურის მინანქრების დასამზადებლად და ფლუორესცენტური სათვალეების წარმოებისთვის.

ურანის ჰალოიდები ფართოდ იქნა შესწავლილი 1940-1950 წლებში, რადგან ისინი გამოიყენებოდა ატომური ბომბის ან ბირთვული რეაქტორისთვის ურანის იზოტოპების გამოყოფის მეთოდების შესაქმნელად. ურანის ტრიფტორი UF 3 მიიღება UF 4-ის წყალბადით შემცირებით, ხოლო ურანის ტეტრაფტორიდი UF 4 მიიღება სხვადასხვა გზით HF-ის რეაქციით ოქსიდებთან, როგორიცაა UO 3 ან U 3 O 8 ან ურანილის ნაერთების ელექტროლიტური შემცირებით. ურანის ჰექსაფტორიდი UF 6 მიიღება U ან UF 4-ის ფტორირებით ელემენტარული ფტორით ან ჟანგბადის მოქმედებით UF 4-ზე. ჰექსაფტორიდი ქმნის გამჭვირვალე კრისტალებს მაღალი რეფრაქციული ინდექსით 64 ° C (1137 მმ Hg); ნაერთი არასტაბილურია (ნორმალური წნევის ქვეშ ის ამაღლდება 56,54 ° C ტემპერატურაზე). ურანის ოქსოჰალიდებს, მაგალითად, ოქსოფტორებს, აქვთ შემადგენლობა UO 2 F 2 (ურანილის ფტორიდი), UOF 2 (ურანის ოქსიდის დიფტორიდი).

და სატურნი), პირველ რიგში, გამოირჩევა მზის გარშემო უჩვეულო მოძრაობით, კერძოდ, ყველა სხვა პლანეტისგან განსხვავებით, ურანი ბრუნავს "რეტროგრადულად". Რას ნიშნავს? და ფაქტია, რომ თუ სხვა პლანეტები, მათ შორის ჩვენი დედამიწა, მოძრავი მბრუნავი მწვერვალების მსგავსია (ბრუნვის გამო ხდება დღისა და ღამის ცვლილება), მაშინ ურანი მოძრავი ბურთივითაა და შედეგად, დღის ცვლილება/ ღამე, ისევე როგორც სეზონები ამ პლანეტებზე მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

ვინ აღმოაჩინა ურანი

მაგრამ მოდით, ამ უჩვეულო პლანეტის შესახებ ჩვენი ისტორია მისი აღმოჩენის ისტორიით დავიწყოთ. პლანეტა ურანი აღმოაჩინა ინგლისელმა ასტრონომმა უილიამ ჰერშელმა 1781 წელს. საინტერესოა, რომ მის უჩვეულო მოძრაობას აკვირდებოდა, ასტრონომმა ჯერ შეცდა და მხოლოდ რამდენიმე წლის დაკვირვების შემდეგ მიიღო პლანეტის სტატუსი. ჰერშელს სურდა დაერქვა მას "გეორგის ვარსკვლავი", მაგრამ სამეცნიერო საზოგადოებამ ამჯობინა იოჰან ბოდეს მიერ შემოთავაზებული სახელი - ურანი, უძველესი ღმერთის ურანის პატივსაცემად, რომელიც არის ცის პერსონიფიკაცია.

ღმერთი ურანი ძველ მითოლოგიაში არის ღმერთებიდან უძველესი, ყველაფრისა და ყველას (მათ შორის სხვა ღმერთების) შემქმნელი და ასევე უზენაესი ღმერთის ზევსის (იუპიტერი) ბაბუა.

პლანეტა ურანის მახასიათებლები

ურანი ჩვენს დედამიწაზე 14,5-ჯერ მძიმეა. მიუხედავად ამისა, ის გიგანტურ პლანეტებს შორის ყველაზე მსუბუქი პლანეტაა, რადგან მის მეზობელ პლანეტას, თუმცა უფრო მცირე ზომის, მასა უფრო დიდი აქვს ვიდრე ურანს. ამ პლანეტის შედარებით სიმსუბუქე განპირობებულია მისი შემადგენლობით, რომლის მნიშვნელოვანი ნაწილი ყინულია, ხოლო ურანზე ყინული ყველაზე მრავალფეროვანია: არის ამიაკი, წყალი და მეთანის ყინული. ურანის სიმკვრივეა 1,27 გ/სმ3.

ურანის ტემპერატურა

რა ტემპერატურაა ურანზე? მზიდან დაშორების გამო, რა თქმა უნდა, ძალიან ცივა და აქ საქმე მხოლოდ მისი სიშორე არ არის, არამედ ის, რომ ურანის შინაგანი სითბო რამდენჯერმე ნაკლებია, ვიდრე სხვა პლანეტებზე. პლანეტის სითბოს ნაკადი უკიდურესად მცირეა, დედამიწაზე ნაკლები. შედეგად, მზის სისტემაში ერთ-ერთი ყველაზე დაბალი ტემპერატურა დაფიქსირდა ურანზე - 224 C, რაც უფრო დაბალია ვიდრე ნეპტუნი, რომელიც მდებარეობს მზისგან კიდევ უფრო შორს.

არის თუ არა სიცოცხლე ურანზე

ზემოთ მოცემულ პუნქტში აღწერილ ტემპერატურაზე აშკარაა, რომ ურანზე სიცოცხლის წარმოშობა შეუძლებელია.

ურანის ატმოსფერო

როგორია ატმოსფერო ურანზე? ამ პლანეტის ატმოსფერო დაყოფილია ფენებად, რომლებიც განისაზღვრება ტემპერატურისა და ზედაპირის მიხედვით. ატმოსფეროს გარე ფენა იწყება პლანეტის ჩვეულებრივი ზედაპირიდან 300 კმ-ის დაშორებით და ეწოდება ატმოსფერული გვირგვინი; ეს არის ატმოსფეროს ყველაზე ცივი ნაწილი. ზედაპირთან უფრო ახლოს არის სტრატოსფერო და ტროპოსფერო. ეს უკანასკნელი პლანეტის ატმოსფეროს ყველაზე დაბალი და მკვრივი ნაწილია. ურანის ტროპოსფეროს აქვს რთული სტრუქტურა: იგი შედგება წყლის ღრუბლებისგან, ამიაკის ღრუბლებისაგან და მეთანის ღრუბლებისაგან, რომლებიც შერეულია ქაოტურად.

ურანის ატმოსფეროს შემადგენლობა განსხვავდება სხვა პლანეტების ატმოსფეროებისგან ჰელიუმის და მოლეკულური ჰელიუმის მაღალი შემცველობის გამო. ასევე, ურანის ატმოსფეროს დიდი ნაწილი ეკუთვნის მეთანს, ქიმიურ ნაერთს, რომელიც შეადგენს იქ ატმოსფეროში არსებული ყველა მოლეკულის 2,3%-ს.

პლანეტა ურანის ფოტო

ურანის ზედაპირი

ურანის ზედაპირი შედგება სამი ფენისგან: კლდოვანი ბირთვი, ყინულოვანი მანტია და წყალბადისა და ჰელიუმის გარე გარსი, რომლებიც აირისებრ მდგომარეობაშია. ასევე აღსანიშნავია კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომელიც ურანის ზედაპირის ნაწილია - მეთანის ყინული, რომელიც ქმნის იმას, რასაც პლანეტის საფირმო ცისფერ ფერს უწოდებენ.

მეცნიერებმა ასევე გამოიყენეს სპექტროსკოპია ატმოსფეროს ზედა ფენებში ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირორჟანგის გამოსავლენად.

დიახ, ურანსაც აქვს რგოლები (როგორც სხვა გიგანტურ პლანეტებს), თუმცა არც ისე დიდი და ლამაზი, როგორც მისი კოლეგის. პირიქით, ურანის რგოლები ბუნდოვანი და თითქმის უხილავია, რადგან ისინი შედგება მრავალი ძალიან ბნელი და პატარა ნაწილაკებისგან, რომელთა დიამეტრი მიკრომეტრიდან რამდენიმე მეტრამდე მერყეობს. საინტერესოა, რომ ურანის რგოლები აღმოაჩინეს უფრო ადრე, ვიდრე სხვა პლანეტების რგოლები, გარდა სატურნისა; პლანეტის აღმომჩენი ვ. ჰერშელიც კი ამტკიცებდა, რომ მან ბეჭდები ნახა ურანზე, მაგრამ შემდეგ მათ არ დაუჯერეს, რადგან ტელესკოპები რომ დროს არ ჰქონდა საკმარისი ძალა სხვა ასტრონომებისთვის, რომ დაედასტურებინათ ის, რაც ჰერშელმა ნახა. მხოლოდ ორი საუკუნის შემდეგ, 1977 წელს, ამერიკელმა ასტრონომებმა ჯეიმსონ ელიოტმა, დუგლას მინკომმა და ედვარდ დანჰემმა, კუიპერის ობსერვატორიის გამოყენებით, შეძლეს ურანის რგოლებზე საკუთარი თვალით დაკვირვება. უფრო მეტიც, ეს შემთხვევით მოხდა, რადგან მეცნიერები უბრალოდ აპირებდნენ პლანეტის ატმოსფეროს დაკვირვებას და ამის მოლოდინის გარეშე აღმოაჩინეს რგოლების არსებობა.

ამჟამად ცნობილია ურანის 13 რგოლი, რომელთაგან ყველაზე ნათელი ეფსილონის რგოლია. ამ პლანეტის რგოლები შედარებით ახალგაზრდაა, ისინი მისი დაბადების შემდეგ ჩამოყალიბდნენ. არსებობს ჰიპოთეზა, რომ ურანის რგოლები წარმოიქმნება პლანეტის რომელიმე განადგურებული თანამგზავრის ნარჩენებისგან.

ურანის მთვარეები

მთვარეებზე საუბრისას, როგორ ფიქრობთ, რამდენი მთვარე აქვს ურანს? და მას ჰყავს 27-მდე მათგანი (ყოველ შემთხვევაში ის, ვინც ამ დროისთვის ცნობილია). ყველაზე დიდია: მირანდა, არიელი, უმბრიელი, ობერონი და ტიტანია. ურანის ყველა მთვარე არის კლდისა და ყინულის ნაზავი, გარდა მირანდასა, რომელიც მთლიანად ყინულისგან შედგება.

ასე გამოიყურება ურანის თანამგზავრები თავად პლანეტასთან შედარებით.

ბევრ თანამგზავრს არ აქვს ატმოსფერო და ზოგიერთი მათგანი მოძრაობს პლანეტის რგოლებში, რომლის მეშვეობითაც მათ შიდა თანამგზავრებსაც უწოდებენ და ყველა მათგანს აქვს ძლიერი კავშირი ურანის რგოლულ სისტემასთან. მეცნიერები თვლიან, რომ ბევრი მთვარე დაიპყრო ურანმა.

ურანის ბრუნვა

მზის გარშემო ურანის ბრუნვა ამ პლანეტის ყველაზე საინტერესო თვისებაა. მას შემდეგ რაც ზემოთ დავწერეთ, ურანი ყველა სხვა პლანეტისგან განსხვავებულად ბრუნავს, კერძოდ "რეტროგრადული", ისევე როგორც დედამიწაზე მოძრავი ბურთი. ამის შედეგად, ურანზე დღისა და ღამის ცვლილება (ჩვენი ჩვეული გაგებით) ხდება მხოლოდ პლანეტის ეკვატორთან ახლოს, მიუხედავად იმისა, რომ იგი მდებარეობს ჰორიზონტზე ძალიან დაბლა, დაახლოებით, როგორც პოლარულ განედებში. დედამიწაზე. რაც შეეხება პლანეტის პოლუსებს, „პოლარული დღე“ და „პოლარული ღამე“ ერთმანეთს ცვლის დედამიწის ყოველ 42 წელიწადში ერთხელ.

რაც შეეხება ურანის წელიწადს, ერთი წელი უდრის ჩვენს 84 მიწიერ წელს; სწორედ ამ დროს ტრიალებს პლანეტა თავის ორბიტაზე მზის გარშემო.

რამდენი დრო სჭირდება ურანში ფრენას?

რამდენი ხანი გრძელდება ფრენა ურანი დედამიწიდან? თუ თანამედროვე ტექნოლოგიებით ჩვენს უახლოეს მეზობლებთან, ვენერასთან და მარსთან ფრენას რამდენიმე წელი დასჭირდება, მაშინ ისეთ შორეულ პლანეტებზე ფრენას, როგორიც ურანია, შეიძლება ათწლეულები დასჭირდეს. დღეისათვის მხოლოდ ერთ კოსმოსურ ხომალდს აქვს ასეთი მოგზაურობა: 1977 წელს ნასას მიერ გაშვებული ვოიაჯერ 2, 1986 წელს მიაღწია ურანს, როგორც ხედავთ, ცალმხრივი ფრენა თითქმის ათი წელი გაგრძელდა.

ასევე იგეგმებოდა კასინის აპარატის გაგზავნა, რომელიც სატურნის შესწავლით იყო დაკავებული, ურანში, მაგრამ შემდეგ გადაწყდა კასინის დატოვება სატურნის მახლობლად, სადაც ის სულ ახლახან გარდაიცვალა - გასული 2017 წლის სექტემბერში.

• აღმოჩენიდან სამი წლის შემდეგ, პლანეტა ურანი სატირული ბროშურის მოედნად იქცა. სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლები ხშირად ახსენებენ ამ პლანეტას თავიანთ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ნაშრომებში.
• ღამის ცაზე ურანის დანახვა შეუიარაღებელი თვალითაც შეიძლება, უბრალოდ უნდა იცოდე სად უნდა გამოიხედო, ცა კი იდეალურად ბნელი უნდა იყოს (რაც, სამწუხაროდ, თანამედროვე ქალაქებში შეუძლებელია).
• პლანეტა ურანზე წყალია. მაგრამ ურანზე წყალი გაყინულია, როგორც ყინული.
• პლანეტა ურანს შეუძლია დამაჯერებლად დაჯილდოვდეს მზის სისტემის "ყველაზე ცივი პლანეტის" დაფებით.

პლანეტა ურანი, ვიდეო

და ბოლოს, საინტერესო ვიდეო პლანეტა ურანის შესახებ.

ეს სტატია ხელმისაწვდომია ინგლისურ ენაზე - .