युरेनियम धातू. युरेनियम आणि त्याची संयुगे धोकादायक का आहेत? युरेनियम समस्थानिकांचे अनुप्रयोग आणि प्रकार

युरेनियम कुठून आले?बहुधा, हे सुपरनोव्हा स्फोटांदरम्यान दिसून येते. वस्तुस्थिती अशी आहे की लोहापेक्षा जड घटकांच्या न्यूक्लियोसिंथेसिससाठी, न्यूट्रॉनचा एक शक्तिशाली प्रवाह असणे आवश्यक आहे, जो सुपरनोव्हा स्फोटाच्या वेळी अचूकपणे होतो. असे दिसते की, त्यानंतर तयार झालेल्या नवीन तारा प्रणालींच्या ढगातून संक्षेपण होत असताना, युरेनियम, प्रोटोप्लॅनेटरी ढगात गोळा केलेले आणि खूप जड असल्याने, ग्रहांच्या खोलीत बुडले पाहिजे. पण ते खरे नाही. युरेनियम हा किरणोत्सर्गी घटक असून तो क्षय झाल्यावर उष्णता सोडतो. गणना दर्शविते की जर युरेनियम ग्रहाच्या संपूर्ण जाडीमध्ये समान रीतीने वितरीत केले गेले असेल, कमीतकमी पृष्ठभागावर असलेल्या समान एकाग्रतेसह, ते खूप उष्णता उत्सर्जित करेल. शिवाय, युरेनियम वापरल्यामुळे त्याचा प्रवाह कमकुवत झाला पाहिजे. असे काहीही आढळून आलेले नसल्यामुळे, भूगर्भशास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की युरेनियमचा किमान एक तृतीयांश भाग आणि कदाचित ते सर्व पृथ्वीच्या कवचात केंद्रित आहे, जिथे त्याची सामग्री 2.5∙10 –4% आहे. हे का घडले यावर चर्चा होत नाही.

युरेनियमचे उत्खनन कोठे केले जाते?पृथ्वीवर इतके कमी युरेनियम नाही - ते विपुलतेच्या बाबतीत 38 व्या स्थानावर आहे. आणि यातील बहुतेक घटक गाळाच्या खडकांमध्ये आढळतात - कार्बनी शेल्स आणि फॉस्फोराइट्स: अनुक्रमे 8∙10 –3 आणि 2.5∙10 –2% पर्यंत. एकूण, पृथ्वीच्या कवचात 10 14 टन युरेनियम आहे, परंतु मुख्य समस्या अशी आहे की ती खूप विखुरलेली आहे आणि शक्तिशाली ठेवी तयार करत नाही. अंदाजे 15 युरेनियम खनिजे औद्योगिक महत्त्वाची आहेत. हे युरेनियम टार आहे - त्याचा आधार टेट्राव्हॅलेंट युरेनियम ऑक्साईड, युरेनियम अभ्रक - हेक्साव्हॅलेंट युरेनियमवर आधारित व्हॅनेडियम किंवा टायटॅनियमसह विविध सिलिकेट्स, फॉस्फेट्स आणि अधिक जटिल संयुगे आहेत.

बेकरेलचे किरण काय आहेत?वुल्फगँग रोएंटजेनने क्ष-किरणांचा शोध लावल्यानंतर, फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ अँटोइन-हेन्री बेकरेल यांना सूर्यप्रकाशाच्या प्रभावाखाली उद्भवणार्‍या युरेनियम क्षारांच्या चमकात रस निर्माण झाला. इथेही एक्स-रे आहेत का ते समजून घ्यायचे होते. खरंच, ते उपस्थित होते - मीठाने काळ्या कागदाच्या माध्यमातून फोटोग्राफिक प्लेट प्रकाशित केली. एका प्रयोगात, तथापि, मीठ प्रकाशित झाले नाही, परंतु फोटोग्राफिक प्लेट अजूनही गडद आहे. जेव्हा मीठ आणि फोटोग्राफिक प्लेटमध्ये धातूची वस्तू ठेवली जाते तेव्हा खाली गडद होणे कमी होते. म्हणून, प्रकाशाद्वारे युरेनियमच्या उत्तेजनामुळे नवीन किरण उद्भवले नाहीत आणि अंशतः धातूमधून गेले नाहीत. त्यांना सुरुवातीला "बेकरेलचे किरण" म्हटले गेले. नंतर असे आढळून आले की हे मुख्यतः अल्फा किरण आहेत ज्यात बीटा किरणांचा एक छोटासा समावेश आहे: वस्तुस्थिती अशी आहे की युरेनियमचे मुख्य समस्थानिक क्षय दरम्यान अल्फा कण उत्सर्जित करतात आणि कन्या उत्पादनांना बीटा क्षय देखील होतो.

युरेनियम किती किरणोत्सर्गी आहे?युरेनियमचे कोणतेही स्थिर समस्थानिक नाहीत; ते सर्व किरणोत्सर्गी आहेत. 4.4 अब्ज वर्षे अर्धायुष्य असलेले युरेनियम-238 हे सर्वात जास्त काळ जगणारे आहे. त्यानंतर युरेनियम -235 - 0.7 अब्ज वर्षे येते. ते दोन्ही अल्फा क्षय सहन करतात आणि थोरियमचे संबंधित समस्थानिक बनतात. युरेनियम-२३८ सर्व नैसर्गिक युरेनियमपैकी ९९% पेक्षा जास्त बनवते. त्याच्या प्रचंड अर्ध-जीवनामुळे, या घटकाची किरणोत्सर्गीता कमी आहे आणि याव्यतिरिक्त, अल्फा कण मानवी शरीराच्या पृष्ठभागावरील स्ट्रॅटम कॉर्नियममध्ये प्रवेश करण्यास सक्षम नाहीत. ते म्हणतात की युरेनियमवर काम केल्यानंतर, आयव्ही कुर्चाटोव्हने आपले हात रुमालाने पुसले आणि रेडिओएक्टिव्हिटीशी संबंधित कोणत्याही आजाराने ग्रस्त नव्हते.

संशोधकांनी वारंवार युरेनियम खाणी आणि प्रक्रिया वनस्पतींमधील कामगारांच्या आजारांच्या आकडेवारीकडे वळले आहे. येथे, उदाहरणार्थ, कॅनेडियन आणि अमेरिकन तज्ञांचा एक अलीकडील लेख आहे ज्याने कॅनडाच्या सस्काचेवान प्रांतातील एल्डोराडो खाणीतील 1950-1999 या वर्षांतील 17 हजारांहून अधिक कामगारांच्या आरोग्य डेटाचे विश्लेषण केले. पर्यावरण संशोधन, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). ते या वस्तुस्थितीवरून पुढे गेले की किरणोत्सर्गाचा रक्त पेशींच्या वेगाने गुणाकार करण्यावर सर्वात मजबूत प्रभाव पडतो, ज्यामुळे कर्करोगाचे संबंधित प्रकार होतात. आकडेवारीवरून असे दिसून आले आहे की कॅनेडियन लोकसंख्येपेक्षा खाण कामगारांमध्ये विविध प्रकारच्या रक्त कर्करोगाचे प्रमाण कमी आहे. या प्रकरणात, किरणोत्सर्गाचा मुख्य स्त्रोत स्वतः युरेनियम मानला जात नाही, परंतु त्यातून निर्माण होणारे वायू रेडॉन आणि त्याचे क्षय उत्पादने, जे फुफ्फुसातून शरीरात प्रवेश करू शकतात.

युरेनियम हानिकारक का आहे?? हे, इतर जड धातूंप्रमाणे, अत्यंत विषारी आहे आणि मूत्रपिंड आणि यकृत निकामी होऊ शकते. दुसरीकडे, युरेनियम, विखुरलेले घटक असल्याने, अपरिहार्यपणे पाणी, मातीमध्ये असते आणि अन्न साखळीत लक्ष केंद्रित करून मानवी शरीरात प्रवेश करते. असे मानणे वाजवी आहे की उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत, सजीवांनी नैसर्गिक एकाग्रतेमध्ये युरेनियम निष्पक्ष करणे शिकले आहे. युरेनियम हे पाण्यात सर्वात धोकादायक आहे, म्हणून WHO ने मर्यादा निश्चित केली: सुरुवातीला ते 15 µg/l होते, परंतु 2011 मध्ये हे प्रमाण 30 µg/g पर्यंत वाढवण्यात आले. नियमानुसार, पाण्यात युरेनियम खूपच कमी आहे: यूएसएमध्ये सरासरी 6.7 µg/l, चीन आणि फ्रान्समध्ये - 2.2 µg/l. पण मजबूत विचलन देखील आहेत. तर कॅलिफोर्नियाच्या काही भागात ते प्रमाणापेक्षा शंभरपट जास्त आहे - 2.5 mg/l, आणि दक्षिणी फिनलंडमध्ये ते 7.8 mg/l पर्यंत पोहोचते. संशोधक प्राण्यांवर युरेनियमच्या प्रभावाचा अभ्यास करून WHO मानक खूप कठोर आहे का हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करत आहेत. येथे एक सामान्य नोकरी आहे ( बायोमेड रिसर्च इंटरनॅशनल, 2014, आयडी 181989; DOI:10.1155/2014/181989). फ्रेंच शास्त्रज्ञांनी उंदरांना नऊ महिने कमी झालेल्या युरेनियमच्या मिश्रणासह पाणी दिले आणि तुलनेने जास्त प्रमाणात - 0.2 ते 120 mg/l पर्यंत. खालचे मूल्य खाणीजवळील पाणी आहे, तर वरचे मूल्य कुठेही आढळत नाही - फिनलंडमध्ये मोजले जाणारे युरेनियमचे जास्तीत जास्त एकाग्रता 20 mg/l आहे. लेखकांच्या आश्चर्यचकित करण्यासाठी - लेख म्हणतात: "शारीरिक प्रणालींवर युरेनियमच्या लक्षणीय प्रभावाची अनपेक्षित अनुपस्थिती ..." - युरेनियमचा उंदरांच्या आरोग्यावर व्यावहारिकदृष्ट्या कोणताही परिणाम झाला नाही. प्राण्यांनी चांगले खाल्ले, वजन योग्यरित्या वाढवले, आजारपणाची तक्रार केली नाही आणि कर्करोगाने मरत नाही. युरेनियम, जसे असावे, ते प्रामुख्याने मूत्रपिंड आणि हाडांमध्ये आणि यकृतामध्ये शंभर पट कमी प्रमाणात जमा होते आणि त्याचे संचय पाण्यातील सामग्रीवर अवलंबून असते. तथापि, यामुळे मूत्रपिंड निकामी झाले नाही किंवा जळजळ होण्याचे कोणतेही आण्विक चिन्हक देखील दिसून आले नाहीत. लेखकांनी सुचवले की WHO च्या कठोर मार्गदर्शक तत्त्वांचे पुनरावलोकन सुरू करावे. तथापि, एक चेतावणी आहे: मेंदूवर परिणाम. यकृतापेक्षा उंदरांच्या मेंदूमध्ये युरेनियमचे प्रमाण कमी होते, परंतु त्याची सामग्री पाण्यातील प्रमाणावर अवलंबून नव्हती. परंतु युरेनियमने मेंदूच्या अँटिऑक्सिडंट प्रणालीच्या कार्यावर परिणाम केला: कॅटालेसची क्रिया 20% वाढली, ग्लूटाथिओन पेरोक्सिडेस 68-90% आणि सुपरऑक्साइड डिसम्युटेसची क्रिया 50% ने कमी झाली, डोस विचारात न घेता. याचा अर्थ असा की युरेनियममुळे मेंदूमध्ये स्पष्टपणे ऑक्सिडेटिव्ह तणाव निर्माण झाला आणि शरीराने त्याला प्रतिसाद दिला. हा परिणाम - मेंदूवर युरेनियमचा मजबूत प्रभाव त्यात जमा होत नसताना, तसे, तसेच गुप्तांगांवर - यापूर्वी लक्षात आला होता. शिवाय, 75-150 mg/l च्या एकाग्रतेमध्ये युरेनियम असलेले पाणी, जे नेब्रास्का विद्यापीठातील संशोधकांनी सहा महिने उंदरांना दिले ( न्यूरोटॉक्सिकोलॉजी आणि टेराटोलॉजी, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), प्राण्यांच्या वर्तनावर परिणाम झाला, मुख्यतः नर, शेतात सोडले: त्यांनी रेषा ओलांडली, त्यांच्या मागच्या पायांवर उभे राहिले आणि त्यांची फर नियंत्रणापेक्षा वेगळ्या पद्धतीने तयार केली. असे पुरावे आहेत की युरेनियममुळे प्राण्यांमध्ये स्मरणशक्ती कमी होते. वर्तनातील बदल मेंदूतील लिपिड ऑक्सिडेशनच्या पातळीशी संबंधित होते. असे दिसून आले की युरेनियमच्या पाण्याने उंदीर निरोगी केले, परंतु त्याऐवजी मूर्ख बनले. तथाकथित गल्फ वॉर सिंड्रोमच्या विश्लेषणामध्ये हे डेटा आमच्यासाठी उपयुक्त ठरतील.

युरेनियम शेल गॅस डेव्हलपमेंट साइट्स दूषित करते का?गॅसयुक्त खडकांमध्ये युरेनियम किती आहे आणि ते त्यांच्याशी कसे संबंधित आहे यावर ते अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, बफेलो येथील युनिव्हर्सिटीच्या असोसिएट प्रोफेसर ट्रेसी बँक यांनी मार्सेलस शेलचा अभ्यास केला, जो पश्चिम न्यूयॉर्कपासून पेनसिल्व्हेनिया आणि ओहायो ते वेस्ट व्हर्जिनियापर्यंत पसरलेला आहे. असे दिसून आले की युरेनियम रासायनिकदृष्ट्या हायड्रोकार्बन्सच्या स्त्रोताशी तंतोतंत संबंधित आहे (लक्षात ठेवा की संबंधित कार्बोनेशियस शेलमध्ये सर्वाधिक युरेनियम सामग्री असते). प्रयोगातून असे दिसून आले आहे की फ्रॅक्चरिंग दरम्यान वापरलेले द्रावण युरेनियम पूर्णपणे विरघळते. “जेव्हा या पाण्यातील युरेनियम पृष्ठभागावर पोहोचते तेव्हा ते आजूबाजूचा परिसर दूषित करू शकते. यामुळे किरणोत्सर्गाचा धोका नाही, परंतु युरेनियम हा एक विषारी घटक आहे,” असे ट्रेसी बँकेने 25 ऑक्टोबर 2010 रोजीच्या विद्यापीठाच्या प्रसिद्धीपत्रकात नमूद केले आहे. शेल गॅस निर्मिती दरम्यान युरेनियम किंवा थोरियममुळे पर्यावरण दूषित होण्याच्या जोखमीवर अद्याप कोणतेही तपशीलवार लेख तयार केलेले नाहीत.

युरेनियमची गरज का आहे?पूर्वी, ते सिरॅमिक्स आणि रंगीत काच तयार करण्यासाठी रंगद्रव्य म्हणून वापरले जात असे. आता युरेनियम हा अणुऊर्जा आणि अण्वस्त्रांचा आधार आहे. या प्रकरणात, त्याची अद्वितीय मालमत्ता वापरली जाते - न्यूक्लियसचे विभाजन करण्याची क्षमता.

आण्विक विखंडन म्हणजे काय? मध्यवर्ती भागाचा दोन असमान मोठ्या तुकड्यांमध्ये क्षय. या गुणधर्मामुळेच न्यूट्रॉन इरॅडिएशनमुळे न्यूक्लियोसिंथेसिस दरम्यान, युरेनियमपेक्षा जड न्यूक्लीय मोठ्या अडचणीने तयार होतात. घटनेचे सार खालीलप्रमाणे आहे. न्यूक्लियसमधील न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉनच्या संख्येचे गुणोत्तर इष्टतम नसल्यास ते अस्थिर होते. सामान्यतः, अशा न्यूक्लियसमधून एकतर अल्फा कण - दोन प्रोटॉन आणि दोन न्यूट्रॉन, किंवा बीटा कण - एक पॉझिट्रॉन उत्सर्जित होतो, जो एका न्यूट्रॉनच्या प्रोटॉनमध्ये रूपांतरित होतो. पहिल्या प्रकरणात, नियतकालिक सारणीचा एक घटक प्राप्त केला जातो, दोन पेशी मागे अंतरावर, दुसऱ्यामध्ये - एक सेल पुढे. तथापि, अल्फा आणि बीटा कण उत्सर्जित करण्याव्यतिरिक्त, युरेनियम न्यूक्लियस विखंडन करण्यास सक्षम आहे - आवर्त सारणीच्या मध्यभागी असलेल्या दोन घटकांच्या केंद्रकांमध्ये क्षय होतो, उदाहरणार्थ बेरियम आणि क्रिप्टॉन, जे ते करते, नवीन न्यूट्रॉन प्राप्त करून. ही घटना किरणोत्सर्गीतेचा शोध लागल्यानंतर लगेचच सापडली, जेव्हा भौतिकशास्त्रज्ञांनी नवीन शोधलेल्या किरणोत्सर्गाचा त्यांना शक्य तितका खुलासा केला. इव्हेंटमध्ये सहभागी असलेले ओटो फ्रिश याविषयी कसे लिहितात ते येथे आहे ("भौतिक विज्ञानातील प्रगती," 1968, 96, 4). बेरीलियम किरणांचा शोध लागल्यानंतर - न्यूट्रॉन - एनरिको फर्मीने त्यांच्यासह युरेनियम विकिरणित केले, विशेषत: बीटा क्षय होण्यासाठी - त्याला पुढील, 93 वा घटक, ज्याला आता नेपट्यूनियम म्हणतात, प्राप्त करण्यासाठी त्याचा वापर करण्याची आशा व्यक्त केली. त्यानेच विकिरणित युरेनियममध्ये नवीन प्रकारची किरणोत्सर्गीता शोधली, जी त्याने ट्रान्सयुरेनियम घटकांच्या देखाव्याशी संबंधित आहे. त्याच वेळी, न्यूट्रॉनचा वेग कमी केल्याने, ज्यासाठी बेरीलियमचा स्त्रोत पॅराफिनच्या थराने झाकलेला होता, या प्रेरित रेडिओएक्टिव्हिटीमध्ये वाढ झाली. अमेरिकन रेडिओकेमिस्ट अरिस्टाइड वॉन ग्रॉसे यांनी सुचवले की यापैकी एक घटक प्रोटॅक्टिनियम होता, परंतु तो चुकीचा होता. परंतु ओट्टो हॅन, जो त्यावेळी व्हिएन्ना विद्यापीठात काम करत होता आणि 1917 मध्ये सापडलेले प्रोटॅक्टिनियम हे आपले विचारमंथन मानत होते, त्यांनी ठरवले की कोणते घटक मिळवले आहेत हे शोधणे त्यांना बंधनकारक आहे. 1938 च्या सुरुवातीला, हॅन यांनी प्रायोगिक परिणामांवर आधारित, लीस मेटनर यांच्यासमवेत असे सुचवले की युरेनियम-238 आणि त्याच्या कन्या घटकांच्या न्यूट्रॉन-शोषक केंद्रकांच्या एकाधिक बीटा क्षयांमुळे किरणोत्सर्गी घटकांच्या संपूर्ण साखळ्या तयार होतात. ऑस्ट्रियाच्या अँस्क्लस नंतर नाझींच्या संभाव्य बदलाच्या भीतीने लवकरच लिसे मेइटनरला स्वीडनला पळून जाण्यास भाग पाडले गेले. हॅनने फ्रिट्झ स्ट्रासमनसह त्याचे प्रयोग चालू ठेवत शोधून काढले की उत्पादनांमध्ये बेरियम, घटक क्रमांक 56 देखील आहे, जो कोणत्याही प्रकारे युरेनियममधून मिळवता येत नाही: युरेनियमच्या अल्फा क्षयांच्या सर्व साखळ्या जास्त जड शिशासह संपतात. संशोधक परिणामामुळे इतके आश्चर्यचकित झाले की त्यांनी ते प्रकाशित केले नाही; त्यांनी फक्त मित्रांना पत्रे लिहिली, विशेषत: गॉथेनबर्गमधील लिसे मेटनर यांना. तेथे, 1938 च्या ख्रिसमसच्या वेळी, तिचा पुतण्या, ओटो फ्रिशने तिला भेट दिली आणि, हिवाळ्यातील शहराच्या आसपास चालत असताना - ते स्कीवर, काकू पायी - त्यांनी युरेनियमच्या विकिरण दरम्यान बेरियम दिसण्याच्या शक्यतेवर चर्चा केली. आण्विक विखंडनचा परिणाम (लिसे मीटनरबद्दल अधिक माहितीसाठी, "रसायनशास्त्र आणि जीवन", 2013, क्रमांक 4 पहा). कोपनहेगनला परत आल्यावर फ्रिशने नील्स बोहरला युनायटेड स्टेट्सला निघालेल्या जहाजाच्या गॅंगवेवर अक्षरशः पकडले आणि त्याला विखंडनाची कल्पना सांगितली. बोहर कपाळावर हात मारून म्हणाला: “अरे, आम्ही काय मूर्ख होतो! हे आपण आधी लक्षात घ्यायला हवे होते." जानेवारी 1939 मध्ये, फ्रिश आणि मीटनर यांनी न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली युरेनियम न्यूक्लीयच्या विखंडनावर एक लेख प्रकाशित केला. तोपर्यंत, ओटो फ्रिशने आधीच नियंत्रण प्रयोग केले होते, तसेच अनेक अमेरिकन गटांना बोहरकडून संदेश प्राप्त झाला होता. त्यांचे म्हणणे आहे की 26 जानेवारी 1939 रोजी वॉशिंग्टन येथे सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रावरील वार्षिक परिषदेत त्यांच्या अहवालादरम्यान भौतिकशास्त्रज्ञांनी त्यांच्या प्रयोगशाळांमध्ये पांगणे सुरू केले, जेव्हा त्यांना या कल्पनेचे सार समजले. विखंडनाचा शोध लावल्यानंतर, हॅन आणि स्ट्रासमन यांनी त्यांच्या सहकार्‍यांप्रमाणेच त्यांच्या प्रयोगांची उजळणी केली आणि आढळले की विकिरणित युरेनियमची किरणोत्सर्गीता ट्रान्सयुरेनियमशी नाही तर आवर्त सारणीच्या मध्यभागी विखंडन दरम्यान तयार झालेल्या किरणोत्सर्गी घटकांच्या क्षयशी संबंधित आहे.

युरेनियममध्ये साखळी प्रतिक्रिया कशी होते?युरेनियम आणि थोरियम न्यूक्लीयच्या विखंडनाची शक्यता प्रायोगिकरित्या सिद्ध झाल्यानंतर (आणि पृथ्वीवर इतर कोणतेही विखंडन घटक कोणत्याही लक्षणीय प्रमाणात नाहीत), प्रिन्स्टन येथे काम करणारे नील्स बोहर आणि जॉन व्हीलर, तसेच त्यांच्यापासून स्वतंत्रपणे, सोव्हिएत सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ या. आय. फ्रेंकेल आणि जर्मन सिगफ्राइड फ्लुगे आणि गॉटफ्रीड फॉन ड्रॉस्टे यांनी अणुविखंडन सिद्धांत तयार केला. त्यातून दोन यंत्रणा पुढे आल्या. एक वेगवान न्यूट्रॉनच्या थ्रेशोल्ड शोषणाशी संबंधित आहे. त्यानुसार, विखंडन सुरू करण्यासाठी, न्यूट्रॉनमध्ये बर्‍यापैकी उच्च ऊर्जा असणे आवश्यक आहे, मुख्य समस्थानिकांच्या केंद्रकासाठी 1 MeV पेक्षा जास्त - युरेनियम -238 आणि थोरियम -232. कमी उर्जेवर, युरेनियम-238 द्वारे न्यूट्रॉन शोषणात एक प्रतिध्वनी वर्ण असतो. अशा प्रकारे, 25 eV ची उर्जा असलेल्या न्यूट्रॉनमध्ये कॅप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र असते जे इतर उर्जेच्या तुलनेत हजारो पटीने मोठे असते. या प्रकरणात, कोणतेही विखंडन होणार नाही: युरेनियम -238 युरेनियम -239 होईल, जे 23.54 मिनिटांच्या अर्ध्या आयुष्यासह नेपट्यूनियम -239 मध्ये बदलेल, जे 2.33 दिवसांच्या अर्ध्या आयुष्यासह दीर्घायुष्यात बदलेल. प्लुटोनियम-२३९. थोरियम-232 युरेनियम-233 होईल.

दुसरी यंत्रणा म्हणजे न्यूट्रॉनचे नॉन-थ्रेशोल्ड शोषण, त्यानंतर तिसरा कमी-अधिक सामान्य विखंडन समस्थानिक - युरेनियम-२३५ (तसेच प्लुटोनियम-२३९ आणि युरेनियम-२३३, जे निसर्गात आढळत नाहीत): द्वारे थर्मल मोशनमध्ये भाग घेणार्‍या रेणूंप्रमाणे उर्जेसह कोणताही न्यूट्रॉन, अगदी मंद, तथाकथित थर्मल शोषून घेणे - 0.025 eV, अशा केंद्रकांचे विभाजन होईल. आणि हे खूप चांगले आहे: थर्मल न्यूट्रॉनचे कॅप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वेगवान, मेगाइलेक्ट्रॉनव्होल्ट न्यूट्रॉनपेक्षा चार पट जास्त असते. अणुऊर्जेच्या संपूर्ण इतिहासासाठी युरेनियम-२३५ चे हेच महत्त्व आहे: नैसर्गिक युरेनियममधील न्यूट्रॉनचे गुणाकार हेच ते सुनिश्चित करते. न्यूट्रॉनचा आघात झाल्यानंतर, युरेनियम-235 न्यूक्लियस अस्थिर होते आणि त्वरीत दोन असमान भागांमध्ये विभाजित होते. वाटेत, अनेक (सरासरी 2.75) नवीन न्यूट्रॉन उत्सर्जित होतात. जर ते त्याच युरेनियमच्या केंद्रकांवर आदळले तर ते न्यूट्रॉनला वेगाने गुणाकार करण्यास कारणीभूत ठरतील - एक साखळी प्रतिक्रिया होईल, ज्यामुळे प्रचंड प्रमाणात उष्णता द्रुतपणे सोडल्यामुळे स्फोट होईल. युरेनियम-२३८ किंवा थोरियम-२३२ दोघेही असे कार्य करू शकत नाहीत: सर्व केल्यानंतर, विखंडन दरम्यान, न्यूट्रॉन 1-3 MeV च्या सरासरी उर्जेसह उत्सर्जित केले जातात, म्हणजेच, जर 1 MeV उर्जा थ्रेशोल्ड असेल तर, एक महत्त्वपूर्ण भाग न्यूट्रॉन नक्कीच प्रतिक्रिया निर्माण करू शकणार नाहीत आणि पुनरुत्पादन होणार नाही. याचा अर्थ असा की हे समस्थानिक विसरले पाहिजेत आणि न्यूट्रॉनला थर्मल एनर्जीमध्ये कमी करावे लागेल जेणेकरून ते युरेनियम-235 च्या केंद्रकाशी शक्य तितक्या कार्यक्षमतेने संवाद साधतील. त्याच वेळी, युरेनियम -238 द्वारे त्यांचे अनुनाद शोषण करण्याची परवानगी दिली जाऊ शकत नाही: सर्व केल्यानंतर, नैसर्गिक युरेनियममध्ये हा समस्थानिक 99.3% पेक्षा किंचित कमी आहे आणि न्यूट्रॉन अधिक वेळा त्याच्याशी टक्कर घेतात, लक्ष्य युरेनियम -235 सह नाही. आणि नियंत्रक म्हणून काम करून, न्यूट्रॉनचे गुणाकार स्थिर पातळीवर राखणे आणि स्फोट रोखणे शक्य आहे - साखळी प्रतिक्रिया नियंत्रित करणे.

या. बी. झेलडोविच आणि यु. बी. खारिटन ​​यांनी 1939 च्या त्याच दुर्दैवी वर्षात केलेल्या मोजणीत असे दिसून आले की यासाठी जड पाणी किंवा ग्रेफाइटच्या स्वरूपात न्यूट्रॉन मॉडरेटर वापरणे आणि युरेनियमसह नैसर्गिक युरेनियम समृद्ध करणे आवश्यक आहे. 235 किमान 1.83 वेळा. मग ही कल्पना त्यांना निव्वळ कल्पनारम्य वाटली: “हे लक्षात घेतले पाहिजे की साखळी स्फोट घडवून आणण्यासाठी आवश्यक असलेल्या युरेनियमच्या ऐवजी लक्षणीय प्रमाणात असलेल्या संवर्धनाच्या अंदाजे दुप्पट,<...>व्यावहारिक अशक्यतेच्या जवळ असलेले एक अत्यंत अवजड काम आहे.” आता ही समस्या सोडवली गेली आहे, आणि अणुउद्योग मोठ्या प्रमाणात युरेनियम-235 ते 3.5% उर्जा प्रकल्पांसाठी समृद्ध युरेनियमचे उत्पादन करत आहे.

उत्स्फूर्त आण्विक विखंडन म्हणजे काय? 1940 मध्ये, G. N. Flerov आणि K. A. Petrzhak यांनी शोधून काढले की युरेनियमचे विखंडन कोणत्याही बाह्य प्रभावाशिवाय उत्स्फूर्तपणे होऊ शकते, जरी अर्धे आयुष्य सामान्य अल्फा क्षय पेक्षा जास्त असते. अशा विखंडनामुळे न्यूट्रॉन देखील निर्माण होतात, जर त्यांना प्रतिक्रिया क्षेत्रातून बाहेर पडू दिले नाही तर ते साखळी अभिक्रियाचे आरंभक म्हणून काम करतील. हीच घटना अणुभट्ट्यांच्या निर्मितीमध्ये वापरली जाते.

अणुऊर्जेची गरज का आहे?अणुऊर्जेच्या आर्थिक परिणामाची गणना करणारे झेलडोविच आणि खारिटन ​​हे पहिले होते (उस्पेखी फिझिचेस्कीख नौक, 1940, 23, 4). “...याक्षणी, युरेनियममध्ये असीम शाखा असलेल्या साखळ्यांसह आण्विक विखंडन प्रतिक्रिया पार पाडण्याची शक्यता किंवा अशक्यतेबद्दल अंतिम निष्कर्ष काढणे अद्याप अशक्य आहे. अशी प्रतिक्रिया व्यवहार्य असल्यास, प्रयोगकर्त्याच्या विल्हेवाटीवर प्रचंड ऊर्जा असूनही, त्याची सहज प्रगती सुनिश्चित करण्यासाठी प्रतिक्रिया दर आपोआप समायोजित केला जातो. ही परिस्थिती प्रतिक्रियेच्या ऊर्जेच्या वापरासाठी अत्यंत अनुकूल आहे. चला तर मग आपण सादर करू - जरी हे अशक्त अस्वलाच्या त्वचेचे विभाजन आहे - काही संख्या युरेनियमच्या उर्जेच्या वापराच्या शक्यता दर्शवितात. जर विखंडन प्रक्रिया वेगवान न्यूट्रॉनसह पुढे जात असेल, तर, प्रतिक्रिया युरेनियमचे मुख्य समस्थानिक (U238) कॅप्चर करते, नंतर<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>युरेनियमच्या मुख्य समस्थानिकेच्या कॅलरीची किंमत कोळशाच्या तुलनेत अंदाजे 4000 पट स्वस्त आहे (जोपर्यंत, अर्थातच, "दहन" आणि उष्णता काढून टाकण्याची प्रक्रिया युरेनियमच्या तुलनेत जास्त महाग होत नाही. कोळशाच्या बाबतीत). स्लो न्यूट्रॉनच्या बाबतीत, "युरेनियम" कॅलरीची किंमत (वरील आकडेवारीवर आधारित) असेल, U235 समस्थानिकेची विपुलता 0.007 आहे हे लक्षात घेऊन, "कोळसा" कॅलरीपेक्षा फक्त 30 पट स्वस्त आहे, इतर सर्व गोष्टी समान आहेत."

पहिली नियंत्रित साखळी प्रतिक्रिया 1942 मध्ये एनरिको फर्मी यांनी शिकागो विद्यापीठात केली आणि अणुभट्टी स्वहस्ते नियंत्रित केली गेली - न्यूट्रॉन फ्लक्स बदलल्यामुळे ग्रेफाइट रॉड्स आत आणि बाहेर ढकलले. पहिला पॉवर प्लांट 1954 मध्ये ओबनिंस्कमध्ये बांधला गेला. ऊर्जा निर्माण करण्याव्यतिरिक्त, पहिल्या अणुभट्ट्यांनी शस्त्रास्त्र-दर्जाचे प्लुटोनियम तयार करण्याचे काम केले.

अणुऊर्जा प्रकल्प कसा चालतो?आजकाल, बहुतेक अणुभट्ट्या मंद न्यूट्रॉनवर चालतात. समृद्ध युरेनियम धातूच्या स्वरूपात, अॅल्युमिनिअम किंवा ऑक्साईडसारख्या मिश्रधातूच्या रूपात लांब सिलिंडरमध्ये ठेवले जाते ज्याला इंधन घटक म्हणतात. ते अणुभट्टीमध्ये एका विशिष्ट प्रकारे स्थापित केले जातात आणि त्यांच्यामध्ये नियंत्रक रॉड्स घातल्या जातात, जे साखळी प्रतिक्रिया नियंत्रित करतात. कालांतराने, अणुभट्टीचे विष इंधन घटकांमध्ये जमा होते - युरेनियम विखंडन उत्पादने, जे न्यूट्रॉन शोषण्यास देखील सक्षम आहेत. जेव्हा युरेनियम-235 ची एकाग्रता गंभीर पातळीच्या खाली येते, तेव्हा घटक सेवेतून काढून टाकला जातो. तथापि, त्यात मजबूत किरणोत्सर्गीतेसह अनेक विखंडन तुकडे असतात, जे वर्षानुवर्षे कमी होत जातात, ज्यामुळे घटक दीर्घ काळासाठी लक्षणीय प्रमाणात उष्णता उत्सर्जित करतात. त्यांना कूलिंग पूलमध्ये ठेवले जाते, आणि नंतर एकतर पुरले जाते किंवा त्यावर प्रक्रिया करण्याचा प्रयत्न केला जातो - न जळलेले युरेनियम -235, उत्पादित प्लूटोनियम (ते अणुबॉम्ब बनवण्यासाठी वापरले जात होते) आणि इतर समस्थानिक जे वापरता येतात ते काढण्यासाठी. न वापरलेला भाग दफनभूमीवर पाठविला जातो.

तथाकथित जलद अणुभट्ट्या, किंवा ब्रीडर अणुभट्ट्या, घटकांभोवती युरेनियम-२३८ किंवा थोरियम-२३२ चे रिफ्लेक्टर बसवले जातात. ते मंद होतात आणि खूप वेगवान न्यूट्रॉन प्रतिक्रिया झोनमध्ये परत पाठवतात. रेझोनंट गतीने कमी झालेले न्यूट्रॉन हे समस्थानिक शोषून घेतात, अनुक्रमे प्लुटोनियम-२३९ किंवा युरेनियम-२३३ मध्ये बदलतात, जे अणुऊर्जा प्रकल्पासाठी इंधन म्हणून काम करू शकतात. वेगवान न्यूट्रॉन युरेनियम-235 सह खराब प्रतिक्रिया देत असल्याने, त्याची एकाग्रता लक्षणीय वाढली पाहिजे, परंतु हे मजबूत न्यूट्रॉन फ्लक्ससह पैसे देते. ब्रीडर अणुभट्ट्या अणुऊर्जेचे भविष्य मानल्या जात असूनही, ते वापरण्यापेक्षा जास्त आण्विक इंधन तयार करतात, प्रयोगांनी असे दर्शविले आहे की त्यांचे व्यवस्थापन करणे कठीण आहे. आता जगात अशी फक्त एक अणुभट्टी शिल्लक आहे - बेलोयार्स्क एनपीपीच्या चौथ्या पॉवर युनिटमध्ये.

अणुऊर्जेवर टीका कशी केली जाते?जर आपण अपघातांबद्दल बोललो नाही, तर आज अणुऊर्जेच्या विरोधकांच्या युक्तिवादाचा मुख्य मुद्दा म्हणजे त्याच्या कार्यक्षमतेच्या गणनेत स्टेशन डिकमीशन केल्यानंतर आणि इंधनासह काम करताना पर्यावरणाचे संरक्षण करण्यासाठी खर्च जोडण्याचा प्रस्ताव. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, किरणोत्सर्गी कचऱ्याची विश्वासार्ह विल्हेवाट लावण्याची आव्हाने उभी राहतात आणि हा खर्च राज्याने उचलला आहे. असा एक मत आहे की जर आपण त्यांना उर्जेच्या किंमतीवर हस्तांतरित केले तर त्याचे आर्थिक आकर्षण नाहीसे होईल.

अणुऊर्जेच्या समर्थकांमध्येही विरोध आहे. त्याचे प्रतिनिधी युरेनियम-235 च्या विशिष्टतेकडे लक्ष वेधतात, ज्याची कोणतीही बदली नाही, कारण थर्मल न्यूट्रॉनद्वारे पर्यायी समस्थानिक फिसाइल - प्लुटोनियम -239 आणि युरेनियम -233 - त्यांच्या हजारो वर्षांच्या अर्ध्या आयुष्यामुळे, निसर्गात आढळत नाहीत. आणि ते युरेनियम -235 च्या विखंडनाच्या परिणामी अचूकपणे प्राप्त केले जातात. जर ते संपले तर, विभक्त साखळी अभिक्रियासाठी न्यूट्रॉनचा एक अद्भुत नैसर्गिक स्रोत नाहीसा होईल. अशा अपव्ययतेचा परिणाम म्हणून, मानवता भविष्यात थोरियम-232 चा समावेश करण्याची संधी गमावेल, ज्याचा साठा युरेनियमपेक्षा कित्येक पटीने जास्त आहे, ऊर्जा चक्रात.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, कण प्रवेगकांचा वापर मेगाइलेक्ट्रॉनव्होल्ट उर्जेसह वेगवान न्यूट्रॉनचा प्रवाह तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. तथापि, जर आपण बोलत आहोत, उदाहरणार्थ, आण्विक इंजिनवरील आंतरग्रहीय उड्डाणांबद्दल, तर मोठ्या प्रवेगकांसह योजना अंमलात आणणे खूप कठीण होईल. युरेनियम-२३५ च्या ऱ्हासामुळे अशा प्रकल्पांना पूर्णविराम मिळतो.

शस्त्र-दर्जाचे युरेनियम म्हणजे काय?हे अत्यंत समृद्ध युरेनियम-२३५ आहे. त्याचे गंभीर वस्तुमान - ते पदार्थाच्या तुकड्याच्या आकाराशी संबंधित आहे ज्यामध्ये एक साखळी प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे उद्भवते - दारूगोळा तयार करण्यासाठी पुरेसे लहान आहे. अशा युरेनियमचा वापर अणुबॉम्ब बनवण्यासाठी आणि थर्मोन्यूक्लियर बॉम्बसाठी फ्यूज म्हणून देखील केला जाऊ शकतो.

युरेनियमच्या वापराशी कोणते संकटे संबंधित आहेत?विखंडन घटकांच्या केंद्रकात साठवलेली ऊर्जा प्रचंड असते. उपेक्षा किंवा जाणूनबुजून ते नियंत्रणाबाहेर गेले तर या उर्जेमुळे खूप त्रास होऊ शकतो. 6 आणि 8 ऑगस्ट 1945 रोजी अमेरिकेच्या हवाई दलाने हिरोशिमा आणि नागासाकीवर अणुबॉम्ब टाकून शेकडो हजारो नागरिक मारले आणि जखमी केले तेव्हा दोन सर्वात वाईट आण्विक आपत्ती घडल्या. अणुऊर्जा प्रकल्प आणि आण्विक सायकल उपक्रमांमधील अपघातांशी लहान-मोठ्या आपत्तींचा संबंध आहे. पहिला मोठा अपघात 1949 मध्ये युएसएसआरमध्ये चेल्याबिन्स्कजवळील मायाक प्लांटमध्ये झाला, जिथे प्लुटोनियमची निर्मिती झाली; तरल किरणोत्सर्गी कचरा टेचा नदीत संपला. सप्टेंबर 1957 मध्ये, त्यावर एक स्फोट झाला, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात किरणोत्सर्गी सामग्री बाहेर पडली. अकरा दिवसांनंतर, विंडस्केल येथील ब्रिटीश प्लुटोनियम उत्पादन अणुभट्टी जळून खाक झाली आणि स्फोट उत्पादनांसह ढग पश्चिम युरोपवर पसरले. १९७९ मध्ये पेनसिल्व्हेनियातील थ्री मेल आयलँड अणुऊर्जा प्रकल्पातील अणुभट्टी जळून खाक झाली. चेरनोबिल अणुऊर्जा प्रकल्प (1986) आणि फुकुशिमा अणुऊर्जा प्रकल्प (2011) मधील अपघातांमुळे सर्वात व्यापक परिणाम झाले, जेव्हा लाखो लोक रेडिएशनच्या संपर्कात आले. संपूर्ण युरोपमध्ये पसरलेल्या स्फोटाच्या परिणामी 8 टन युरेनियम इंधन आणि क्षय उत्पादने सोडणारे प्रथम कचरा पसरले. दुसरा प्रदूषित आणि, अपघातानंतर तीन वर्षांनी, पॅसिफिक महासागराला मासेमारीच्या क्षेत्रात प्रदूषित करणे सुरू आहे. या अपघातांचे परिणाम दूर करणे खूप महाग होते आणि जर हे खर्च विजेच्या खर्चात मोडले गेले तर त्यात लक्षणीय वाढ होईल.

मानवी आरोग्यावर होणारे परिणाम हा एक वेगळा मुद्दा आहे. अधिकृत आकडेवारीनुसार, बॉम्बस्फोटातून वाचलेल्या किंवा दूषित भागात राहणा-या अनेकांना किरणोत्सर्गाचा फायदा झाला - पूर्वीचे आयुर्मान जास्त आहे, नंतरचे कर्करोग कमी आहेत आणि तज्ञांनी सामाजिक तणावामुळे मृत्यूदरात काही प्रमाणात वाढ झाल्याचे श्रेय दिले आहे. अपघातांच्या परिणामांमुळे किंवा त्यांच्या लिक्विडेशनच्या परिणामी तंतोतंत मरण पावलेल्या लोकांची संख्या शेकडो लोक आहे. अणुऊर्जा प्रकल्पांचे विरोधक असे निदर्शनास आणतात की अपघातांमुळे युरोपियन खंडात अनेक दशलक्ष अकाली मृत्यू झाले आहेत, परंतु सांख्यिकीय संदर्भात ते फक्त अदृश्य आहेत.

अपघात झोनमधील जमिनी मानवी वापरातून काढून टाकल्याने एक मनोरंजक परिणाम होतो: ते एक प्रकारचे निसर्ग साठे बनतात जिथे जैवविविधता वाढते. हे खरे आहे की, काही प्राण्यांना किरणोत्सर्गाशी संबंधित आजार होतात. वाढलेल्या पार्श्वभूमीशी ते कितपत जुळवून घेतील हा प्रश्न कायम आहे. असाही एक मत आहे की क्रॉनिक इरॅडिएशनचा परिणाम म्हणजे “मूर्खांसाठी निवड” (पहा “रसायनशास्त्र आणि जीवन”, 2010, क्र. 5): भ्रूण अवस्थेतही, अधिक आदिम जीव जिवंत राहतात. विशेषतः, लोकांच्या संबंधात, यामुळे अपघातानंतर लगेचच दूषित भागात जन्मलेल्या पिढीतील मानसिक क्षमता कमी होऊ शकते.

कमी झालेले युरेनियम म्हणजे काय?हे युरेनियम-२३८ आहे, त्यातून युरेनियम-२३५ वेगळे केल्यानंतर उरते. शस्त्रास्त्र-श्रेणीच्या युरेनियम आणि इंधन घटकांच्या उत्पादनातील कचऱ्याचे प्रमाण मोठे आहे - एकट्या युनायटेड स्टेट्समध्ये अशा प्रकारचे 600 हजार टन युरेनियम हेक्साफ्लोराइड जमा झाले आहेत (त्यातील समस्यांसाठी, रसायनशास्त्र आणि जीवन, 2008, क्रमांक 5 पहा) . त्यात युरेनियम-२३५ चे प्रमाण ०.२% आहे. हा कचरा एकतर चांगल्या वेळेपर्यंत साठवला गेला पाहिजे, जेव्हा वेगवान न्यूट्रॉन अणुभट्ट्या तयार केल्या जातील आणि युरेनियम-238 वर प्रक्रिया करून प्लुटोनियम बनवता येईल किंवा कसा तरी वापरला जाईल.

त्यांना त्याचा उपयोग सापडला. युरेनियम, इतर संक्रमण घटकांप्रमाणे, उत्प्रेरक म्हणून वापरले जाते. उदाहरणार्थ, मधील लेखाचे लेखक ACS नॅनो 30 जून 2014 रोजी, ते लिहितात की ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन पेरॉक्साइड कमी करण्यासाठी युरेनियम किंवा थोरियमपासून बनवलेले उत्प्रेरक "ऊर्जा क्षेत्रात वापरण्याची प्रचंड क्षमता आहे." युरेनियमची घनता जास्त असल्यामुळे ते जहाजांसाठी गिट्टी आणि विमानांसाठी काउंटरवेट म्हणून काम करते. हे धातू रेडिएशन स्त्रोतांसह वैद्यकीय उपकरणांमध्ये रेडिएशन संरक्षणासाठी देखील योग्य आहे.

संपलेल्या युरेनियमपासून कोणती शस्त्रे बनवता येतात?चिलखत छेदन प्रोजेक्टाइलसाठी बुलेट आणि कोर. येथे गणना खालीलप्रमाणे आहे. प्रक्षेपण जितके जड असेल तितकी त्याची गतिज ऊर्जा जास्त असेल. परंतु प्रक्षेपण जितका मोठा असेल तितका त्याचा प्रभाव कमी केंद्रित होईल. याचा अर्थ उच्च घनतेसह जड धातू आवश्यक आहेत. बुलेट्स शिशापासून बनवल्या जातात (उरल शिकारी एकेकाळी मूळ प्लॅटिनम देखील वापरत असत, जोपर्यंत त्यांना हे समजले नाही की तो एक मौल्यवान धातू आहे), तर शेल कोर टंगस्टन मिश्र धातुपासून बनलेले आहेत. पर्यावरणवादी निदर्शनास आणतात की शिसे लष्करी ऑपरेशन्स किंवा शिकारीच्या ठिकाणी माती दूषित करते आणि त्यास कमी हानिकारक काहीतरी, उदाहरणार्थ, टंगस्टनने बदलणे चांगले होईल. परंतु टंगस्टन स्वस्त नाही आणि युरेनियम, घनतेमध्ये समान, हानिकारक कचरा आहे. त्याच वेळी, युरेनियमसह माती आणि पाण्याचे अनुज्ञेय दूषित प्रमाण शिशाच्या तुलनेत अंदाजे दुप्पट आहे. असे घडते कारण कमी झालेल्या युरेनियमची कमकुवत किरणोत्सर्गीता (आणि ती नैसर्गिक युरेनियमपेक्षा 40% कमी आहे) दुर्लक्षित केली जाते आणि खरोखर धोकादायक रासायनिक घटक विचारात घेतला जातो: युरेनियम, जसे आपल्याला आठवते, विषारी आहे. त्याच वेळी, त्याची घनता लीडपेक्षा 1.7 पट जास्त आहे, याचा अर्थ युरेनियम गोळ्यांचा आकार अर्ध्याने कमी केला जाऊ शकतो; युरेनियम हे शिशापेक्षा जास्त दुर्दम्य आणि कठीण आहे - जेव्हा ते उडते तेव्हा ते कमी बाष्पीभवन होते आणि जेव्हा ते लक्ष्यावर आदळते तेव्हा ते कमी सूक्ष्म कण तयार करते. सर्वसाधारणपणे, युरेनियमची बुलेट लीड बुलेटपेक्षा कमी प्रदूषित असते, जरी युरेनियमचा असा वापर निश्चितपणे ज्ञात नाही.

परंतु हे ज्ञात आहे की कमी झालेल्या युरेनियमच्या प्लेट्सचा वापर अमेरिकन टाक्यांचे चिलखत मजबूत करण्यासाठी केला जातो (हे त्याच्या उच्च घनतेमुळे आणि वितळण्याच्या बिंदूमुळे सुलभ होते), आणि चिलखत-छेदणार्‍या प्रोजेक्टाइल्ससाठी कोरमध्ये टंगस्टन मिश्रधातूऐवजी. युरेनियम कोर देखील चांगला आहे कारण युरेनियम पायरोफोरिक आहे: त्याचे गरम लहान कण चिलखतीच्या आघाताने तयार होतात आणि आजूबाजूच्या सर्व गोष्टींना आग लावतात. दोन्ही अनुप्रयोगांना रेडिएशन सुरक्षित मानले जाते. अशा प्रकारे, गणनेतून असे दिसून आले की युरेनियम दारुगोळा भरलेल्या युरेनियम चिलखत असलेल्या टाकीमध्ये एक वर्ष बसूनही, क्रूला परवानगी असलेल्या डोसच्या फक्त एक चतुर्थांश रक्कम मिळेल. आणि वार्षिक परवानगीयोग्य डोस मिळविण्यासाठी, आपल्याला 250 तासांसाठी त्वचेच्या पृष्ठभागावर अशा दारुगोळा स्क्रू करणे आवश्यक आहे.

युरेनियम कोर असलेले कवच - 30-मिमी विमान तोफांसाठी किंवा तोफखाना सब-कॅलिबर्ससाठी - 1991 च्या इराक मोहिमेपासून सुरू झालेल्या अलीकडील युद्धांमध्ये अमेरिकन लोक वापरत आहेत. त्या वर्षी त्यांनी कुवेतमधील इराकी आर्मर्ड युनिट्सवर पाऊस पाडला आणि त्यांच्या माघारदरम्यान, 300 टन संपलेले युरेनियम, ज्यापैकी 250 टन, किंवा 780 हजार राउंड, एअरक्राफ्ट गनमधून गोळीबार करण्यात आला. बोस्निया आणि हर्जेगोव्हिनामध्ये, अपरिचित रिपब्लिका सर्पस्काच्या सैन्याच्या बॉम्बस्फोटादरम्यान, 2.75 टन युरेनियम खर्च केले गेले आणि कोसोवो आणि मेटोहिजा प्रदेशात युगोस्लाव्ह सैन्याच्या गोळीबारात - 8.5 टन किंवा 31 हजार फेऱ्या. तोपर्यंत डब्ल्यूएचओ युरेनियमच्या वापराच्या परिणामांबद्दल चिंतित असल्याने, निरीक्षण केले गेले. त्याने दाखवले की एका साल्वोमध्ये अंदाजे 300 फेऱ्या असतात, ज्यापैकी 80% कमी झालेले युरेनियम होते. 10% हिट लक्ष्य, आणि 82% त्यांच्या 100 मीटर आत घसरले. उर्वरित 1.85 किमीच्या आत विखुरले. टाकीला आदळणारा कवच जळून एरोसोलमध्ये बदलला; युरेनियमचे कवच बख्तरबंद कर्मचारी वाहकांसारख्या हलक्या लक्ष्यांमधून छेदले गेले. त्यामुळे इराकमध्ये जास्तीत जास्त दीड टन शेल युरेनियमच्या धुळीत बदलू शकतात. अमेरिकन स्ट्रॅटेजिक रिसर्च सेंटर रँड कॉर्पोरेशनच्या तज्ञांच्या मते, वापरलेल्या युरेनियमपैकी 10 ते 35% एरोसोलमध्ये बदलले. रियाधच्या किंग फैसल हॉस्पिटलपासून वॉशिंग्टन युरेनियम मेडिकल रिसर्च सेंटरपर्यंत विविध संस्थांमध्ये काम केलेले क्रोएशियन युरेनियमविरोधी युद्धसमूह कार्यकर्ते असफ दुराकोविक यांचा अंदाज आहे की एकट्या दक्षिण इराकमध्ये 1991 मध्ये 3-6 टन सबमायक्रॉन युरेनियमचे कण तयार झाले होते. जे विस्तृत क्षेत्रामध्ये विखुरलेले होते, म्हणजेच तेथे युरेनियमचे दूषित प्रमाण चेरनोबिलशी तुलना करता येते.

युरेनियम हे फार सामान्य ऍक्टिनाइड नाही; त्याची पाच व्हॅलेन्स अवस्था ज्ञात आहेत - 2+ ते 6+ पर्यंत. काही युरेनियम संयुगे एक वैशिष्ट्यपूर्ण रंग आहेत. अशाप्रकारे, ट्रायव्हॅलेंट युरेनियमचे द्रावण लाल, टेट्राव्हॅलेंट युरेनियम हिरवे आणि हेक्साव्हॅलेंट युरेनियम - ते युरेनिल आयन (UO 2) 2+ या स्वरूपात अस्तित्वात आहे - द्रावणांना पिवळा रंग देतात... हेक्साव्हॅलेंट युरेनियम अनेक सेंद्रिय पदार्थांसह संयुगे तयार करतात हे सत्य आहे. कॉम्प्लेक्सिंग एजंट, घटक क्रमांक 92 च्या निष्कर्षण तंत्रज्ञानासाठी खूप महत्वाचे असल्याचे दिसून आले.

हे वैशिष्ट्य आहे की युरेनियम आयनचे बाह्य इलेक्ट्रॉन शेल नेहमीच पूर्णपणे भरलेले असते; व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन हे 5f सबशेलमध्ये मागील इलेक्ट्रॉन लेयरमध्ये आहेत. जर आपण इतर घटकांशी युरेनियमची तुलना केली तर हे स्पष्ट आहे की प्लुटोनियम त्याच्याशी सर्वात समान आहे. त्यांच्यातील मुख्य फरक म्हणजे युरेनियमची मोठी आयनिक त्रिज्या. याव्यतिरिक्त, प्लूटोनियम टेट्राव्हॅलेंट अवस्थेत सर्वात स्थिर आहे आणि युरेनियम हेक्साव्हॅलेंट अवस्थेत सर्वात स्थिर आहे. हे त्यांना वेगळे करण्यास मदत करते, जे खूप महत्वाचे आहे: अणुइंधन प्लूटोनियम -239 युरेनियम -238 च्या उर्जेच्या दृष्टिकोनातून युरेनियम, बॅलास्टपासून केवळ प्राप्त केले जाते. प्लुटोनियम युरेनियमच्या वस्तुमानात तयार होतो आणि ते वेगळे केले पाहिजेत!

तथापि, प्रथम आपल्याला धातूपासून सुरू होणार्‍या एका लांब तांत्रिक साखळीतून जात, युरेनियमचे इतके वस्तुमान मिळवणे आवश्यक आहे. सामान्यत: बहु-घटक, युरेनियम-खराब धातू.

जड घटकाचा हलका समस्थानिक

जेव्हा आम्ही घटक क्रमांक 92 मिळवण्याबद्दल बोललो, तेव्हा आम्ही मुद्दाम एक महत्त्वाचा टप्पा वगळला. तुम्हाला माहिती आहेच की, सर्व युरेनियम आण्विक साखळी अभिक्रियाला समर्थन देण्यास सक्षम नाहीत. समस्थानिकांच्या नैसर्गिक मिश्रणाचा 99.28% वाटा असलेले युरेनियम-238 हे यासाठी सक्षम नाही. यामुळे, युरेनियम-238 चे प्लुटोनियममध्ये रूपांतर होते आणि युरेनियम समस्थानिकांचे नैसर्गिक मिश्रण एकतर वेगळे किंवा समस्थानिक युरेनियम-235 सह समृद्ध करण्याचा प्रयत्न केला जातो, जो थर्मल न्यूट्रॉनचे विखंडन करण्यास सक्षम आहे.

युरेनियम-२३५ आणि युरेनियम-२३८ वेगळे करण्यासाठी अनेक पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत. गॅस प्रसार पद्धत बहुतेकदा वापरली जाते. त्याचे सार असे आहे की जर दोन वायूंचे मिश्रण सच्छिद्र विभाजनातून पार केले गेले तर प्रकाश अधिक वेगाने जाईल. परत 1913 मध्ये, एफ. ऍस्टनने अशा प्रकारे निऑन समस्थानिकेचे अंशतः विभक्त केले.

सामान्य परिस्थितीत बहुतेक युरेनियम संयुगे घन असतात आणि केवळ उच्च तापमानातच वायूच्या अवस्थेत रूपांतरित होऊ शकतात, जेव्हा समस्थानिक पृथक्करणाच्या कोणत्याही सूक्ष्म प्रक्रियेबद्दल बोलता येत नाही. तथापि, फ्लोरिनसह युरेनियमचे रंगहीन संयुग, UF 6 हेक्साफ्लोराइड, आधीच 56.5 ° से (वातावरणाच्या दाबावर) उदात्तीकरण करते. UF 6 हे सर्वात अस्थिर युरेनियम कंपाऊंड आहे आणि वायूच्या प्रसाराद्वारे त्याचे समस्थानिक वेगळे करण्यासाठी सर्वात योग्य आहे.

युरेनियम हेक्साफ्लोराइड उच्च रासायनिक क्रियाकलाप द्वारे दर्शविले जाते. पाईप्स, पंप, कंटेनरचे गंज, यंत्रणेच्या स्नेहनसह परस्परसंवाद - प्रसार वनस्पतींच्या निर्मात्यांना ज्या त्रासांवर मात करावी लागली त्यांची एक छोटी परंतु प्रभावी यादी. आम्हाला आणखी गंभीर अडचणींचा सामना करावा लागला.

युरेनियम हेक्साफ्लोराइड, युरेनियम समस्थानिकांच्या नैसर्गिक मिश्रणाच्या फ्लोराईडेशनद्वारे, "प्रसरण" दृष्टिकोनातून, दोन वायूंचे मिश्रण मानले जाऊ शकते ज्यामध्ये अगदी समान आण्विक वस्तुमान - 349 (235+19*6) आणि 352 (238) +19*6). आण्विक वजनात किंचित फरक असलेल्या वायूंसाठी एका प्रसार अवस्थेतील कमाल सैद्धांतिक पृथक्करण गुणांक फक्त 1.0043 आहे. वास्तविक परिस्थितीत हे मूल्य आणखी कमी आहे. असे दिसून आले की युरेनियम -235 ची एकाग्रता 0.72 वरून 99% पर्यंत वाढवणे केवळ हजारो प्रसार चरणांच्या मदतीने शक्य आहे. म्हणून, युरेनियम समस्थानिक पृथक्करण वनस्पती अनेक दहा हेक्टर क्षेत्र व्यापतात. कारखान्यांच्या पृथक्करण कॅस्केड्समधील सच्छिद्र विभाजनांचे क्षेत्रफळ अंदाजे परिमाणाच्या समान क्रमाने आहे.

युरेनियमच्या इतर समस्थानिकांबद्दल थोडक्यात

युरेनियम-२३५ आणि युरेनियम-२३८ व्यतिरिक्त, नैसर्गिक युरेनियममध्ये युरेनियम-२३४ समाविष्ट आहे. या दुर्मिळ समस्थानिकेची विपुलता दशांश बिंदूनंतर चार शून्य असलेली संख्या म्हणून व्यक्त केली जाते. युरेनियम-२३३ हे जास्त सुलभ कृत्रिम समस्थानिक आहे. अणुभट्टीच्या न्यूट्रॉन फ्लक्समध्ये थोरियमचे विकिरण करून ते प्राप्त होते:

232 90 थ + 10n → 233 90 थ -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
आण्विक भौतिकशास्त्राच्या सर्व नियमांनुसार, युरेनियम -233, एक विषम समस्थानिक म्हणून, थर्मल न्यूट्रॉनने विभाजित केले आहे. आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, युरेनियम-233 असलेल्या अणुभट्ट्यांमध्ये, अणुइंधनाचे विस्तारित पुनरुत्पादन होऊ शकते (आणि होते). पारंपारिक थर्मल न्यूट्रॉन रिअॅक्टरमध्ये! गणना दर्शविते की जेव्हा थोरियम अणुभट्टीमध्ये एक किलोग्राम युरेनियम -233 जळते तेव्हा त्यात 1.1 किलो नवीन युरेनियम -233 जमा झाले पाहिजे. एक चमत्कार, आणि ते सर्व आहे! आम्ही एक किलोग्राम इंधन जाळले, परंतु इंधनाचे प्रमाण कमी झाले नाही.

तथापि, असे चमत्कार केवळ अणुइंधनानेच शक्य आहेत.

थर्मल न्यूट्रॉन अणुभट्ट्यांमधील युरेनियम-थोरियम चक्र हे वेगवान न्यूट्रॉन अणुभट्ट्यांमध्ये आण्विक इंधनाच्या पुनरुत्पादनासाठी युरेनियम-प्लुटोनियम चक्राचे मुख्य प्रतिस्पर्धी आहे... वास्तविक, केवळ यामुळेच, घटक क्रमांक 90 - थोरियम - चे वर्गीकरण केले गेले. धोरणात्मक साहित्य.

युरेनियमचे इतर कृत्रिम समस्थानिक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावत नाहीत. युरेनियम-२३९ - युरेनियम-२३८ प्लुटोनियम-२३९ च्या परिवर्तनाच्या साखळीतील पहिला समस्थानिकाचा उल्लेख करणे योग्य आहे. त्याचे अर्धे आयुष्य केवळ 23 मिनिटे आहे.

240 पेक्षा जास्त वस्तुमान असलेल्या युरेनियमच्या समस्थानिकांना आधुनिक अणुभट्ट्यांमध्ये तयार होण्यास वेळ नाही. युरेनियम-240 चे आयुष्य खूप कमी आहे आणि न्यूट्रॉन पकडण्यासाठी वेळ येण्यापूर्वीच ते क्षीण होते.

थर्मोन्यूक्लियर स्फोटाच्या अति-शक्तिशाली न्यूट्रॉन फ्लक्समध्ये, युरेनियम न्यूक्लियस एका सेकंदाच्या दशलक्षव्या भागामध्ये 19 न्यूट्रॉन कॅप्चर करण्यास व्यवस्थापित करते. या प्रकरणात, 239 ते 257 पर्यंत वस्तुमान संख्या असलेले युरेनियम समस्थानिक जन्माला येतात. त्यांचे अस्तित्व थर्मोन्यूक्लियर स्फोटाच्या उत्पादनांमध्ये - युरेनियमच्या जड समस्थानिकांचे वंशज - दूरच्या ट्रान्सयुरेनियम घटकांच्या देखाव्यावरून शिकले गेले. "वंशाचे संस्थापक" स्वतः बीटा क्षय करण्यासाठी खूप अस्थिर असतात आणि स्फोटाने मिश्रित खडकामधून आण्विक अभिक्रियांचे उत्पादन काढण्यापूर्वी ते उच्च घटकांमध्ये जातात.

आधुनिक थर्मल रिअॅक्टर्स युरेनियम-235 बर्न करतात. आधीच अस्तित्त्वात असलेल्या वेगवान न्यूट्रॉन अणुभट्ट्यांमध्ये, सामान्य समस्थानिक, युरेनियम-238 च्या केंद्रकांची ऊर्जा सोडली जाते आणि जर ऊर्जा ही खरी संपत्ती असेल, तर नजीकच्या भविष्यात युरेनियम न्यूक्लीयचा मानवतेला फायदा होईल: N° 92 या घटकाची ऊर्जा आपल्या अस्तित्वाचा आधार बनतात.

युरेनियम आणि त्याचे डेरिव्हेटिव्ह फक्त शांततापूर्ण ऊर्जा प्रकल्पांच्या अणुभट्ट्यांमध्ये जळतात, धूर आणि ज्वालाशिवाय हळूहळू जळतात याची खात्री करणे अत्यंत महत्वाचे आहे.

युरेनियमचा दुसरा स्रोत. आजकाल ते समुद्राचे पाणी झाले आहे. विशेष सॉर्बेंट्स वापरून पाण्यातून युरेनियम काढण्यासाठी पायलट-औद्योगिक स्थापना आधीच कार्यरत आहेत: टायटॅनियम ऑक्साईड किंवा विशिष्ट अभिकर्मकांसह उपचार केलेले ऍक्रेलिक फायबर.

कोण किती. 80 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, भांडवलशाही देशांमध्ये युरेनियमचे उत्पादन दरवर्षी सुमारे 50,000 ग्रॅम होते (U3Os च्या दृष्टीने). यापैकी सुमारे एक तृतीयांश रक्कम यूएस उद्योगाने प्रदान केली होती. कॅनडा दुस-या स्थानावर आहे, त्यानंतर दक्षिण आफ्रिका आहे. निगोर, गॅबॉन, नामिबिया. युरोपियन देशांपैकी, फ्रान्स सर्वात जास्त युरेनियम आणि त्याच्या संयुगे तयार करतो, परंतु त्याचा वाटा युनायटेड स्टेट्सपेक्षा जवळजवळ सात पट कमी होता.

गैर-पारंपारिक कनेक्शन. लोखंडासारख्या पारंपारिक घटकांच्या रसायनशास्त्रापेक्षा युरेनियम आणि प्लुटोनियमच्या रसायनशास्त्राचा अधिक चांगला अभ्यास केला गेला आहे, तरीही रसायनशास्त्रज्ञ नवीन युरेनियम संयुगे शोधत आहेत. तर, 1977 मध्ये, जर्नल “रेडिओकेमिस्ट्री”, खंड XIX, क्र. 6 ने दोन नवीन युरेनिल संयुगे नोंदवले. त्यांची रचना MU02(S04)2-SH20 आहे, जेथे M एक द्विसंयोजक मॅंगनीज किंवा कोबाल्ट आयन आहे. एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्नने सूचित केले की नवीन संयुगे दुहेरी लवण आहेत, आणि दोन समान क्षारांचे मिश्रण नाही.

अणु तंत्रज्ञान मुख्यत्वे रेडिओकेमिस्ट्री पद्धतींच्या वापरावर आधारित आहे, जे किरणोत्सर्गी घटकांच्या आण्विक भौतिक, भौतिक, रासायनिक आणि विषारी गुणधर्मांवर आधारित आहेत.

या अध्यायात आपण मुख्य विखंडन समस्थानिक - युरेनियम आणि प्लुटोनियमच्या गुणधर्मांच्या संक्षिप्त वर्णनापुरते मर्यादित राहू.

युरेनस

युरेनस ( युरेनियम) U - ऍक्टिनाइड गटाचा घटक, नियतकालिक प्रणालीचा 7-0 वा कालावधी, Z=92, अणु वस्तुमान 238.029; निसर्गात आढळणारे सर्वात वजनदार.

युरेनियमचे 25 ज्ञात समस्थानिक आहेत, ते सर्व किरणोत्सर्गी आहेत. सर्वांत सोपे 217U (Tj/ 2 = 26 ms), सर्वात जड 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 मिनिट). 6 अणु आयसोमर आहेत. नैसर्गिक युरेनियममध्ये तीन किरणोत्सर्गी समस्थानिक असतात: 2 8 आणि (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4.47109 l), 2 35 U (0.7205%, G, / 2 = 7.04-109 वर्षे) आणि 2 34 U (0,05%) Ti/ 2=2.48-yuz l). नैसर्गिक युरेनियमची विशिष्ट किरणोत्सर्गीता 2.48104 Bq आहे, 2 34 U आणि 288 U मध्ये जवळजवळ अर्ध्या भागाने विभागली जाते; 2 35U थोडे योगदान देते (नैसर्गिक युरेनियममधील 2 zi समस्थानिकेची विशिष्ट क्रिया 2 3 8 U च्या क्रियाकलापापेक्षा 21 पट कमी आहे). थर्मल न्यूट्रॉन कॅप्चर क्रॉस-सेक्शन 2 zzi, 2 35U आणि 2 3 8 U साठी अनुक्रमे 46, 98 आणि 2.7 बार्न आहेत; अनुक्रमे 2 zzi आणि 2 z 8 साठी विभाग 527 आणि 584 धान्याचे कोठार आणि; समस्थानिकांचे नैसर्गिक मिश्रण (0.7% 235U) 4.2 धान्याचे कोठार.

टेबल 1. परमाणु भौतिक गुणधर्म 2 h9 Ri आणि 2 35Ts.

टेबल 2. न्यूट्रॉन कॅप्चर 2 35Ts आणि 2 z 8 क.

युरेनियमचे सहा समस्थानिक उत्स्फूर्त विखंडन करण्यास सक्षम आहेत: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i आणि 2 z 8 i. नैसर्गिक समस्थानिक 2 33 आणि 2 35 U थर्मल आणि वेगवान न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली विखंडन आणि 2 3 8 केंद्रके विखंडन करण्यास सक्षम असतात जेव्हा ते 1.1 MeV पेक्षा जास्त ऊर्जा असलेले न्यूट्रॉन पकडतात. कमी उर्जेसह न्यूट्रॉन कॅप्चर करताना, 288 U केंद्रक प्रथम 2 -i9U केंद्रकात रूपांतरित होते, ज्याचे नंतर p-क्षय होते आणि प्रथम 2 -"*9Np आणि नंतर 2 39Pu मध्ये रूपांतरित होते. थर्मल कॅप्चर करण्यासाठी प्रभावी क्रॉस सेक्शन 2 34U, 2 केंद्रक 35U आणि 2 3 8 चे न्यूट्रॉन आणि अनुक्रमे 98, 683 आणि 2.7 बार्नच्या बरोबरीचे आहेत. 2 35 U चे पूर्ण विखंडन 2-107 kWh/kg च्या "औष्णिक ऊर्जा समतुल्य"कडे नेत आहे. समस्थानिक 2 35 U आणि 2 zzi अणुइंधन म्हणून वापरले जातात, जे विखंडन साखळी अभिक्रियाला समर्थन देण्यास सक्षम आहेत.

आण्विक अणुभट्ट्या 227-^240 वस्तुमान असलेल्या युरेनियमचे n कृत्रिम समस्थानिक तयार करतात, ज्यापैकी सर्वात जास्त काळ 233U (7) आहे V 2 = i.62 *आयओ ५ वर्षे); ते थोरियमच्या न्यूट्रॉन विकिरणाने प्राप्त होते. थर्मोन्यूक्लियर स्फोटाच्या अति-शक्तिशाली न्यूट्रॉन फ्लक्समध्ये, 239^257 च्या वस्तुमान संख्या असलेले युरेनियम समस्थानिक जन्माला येतात.

उरण-232- टेक्नोजेनिक न्यूक्लाइड, ए-एमिटर, T x / 2=68.9 वर्षे, पालक समस्थानिक 2 h 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) आणि 23 2 Ra(p), मुलगी न्यूक्लाइड 228 व्या. उत्स्फूर्त विखंडनची तीव्रता 0.47 विभाग/से किग्रॅ आहे.

खालील क्षयांमुळे युरेनियम-232 तयार होते:

P + -न्यूक्लाइडचा क्षय *3 a Np (Ti/ 2 = 14.7 मि):

अणुउद्योगात, थोरियम इंधन चक्रातील विखंडन (शस्त्र-श्रेणी) न्यूक्लाइड 2 zzi च्या संश्लेषणादरम्यान 2 3 2 U उप-उत्पादन म्हणून तयार केले जाते. जेव्हा 2 3 2 Th न्यूट्रॉनसह विकिरणित केले जाते, तेव्हा मुख्य प्रतिक्रिया उद्भवते:

आणि दोन-चरण साइड प्रतिक्रिया:

थोरियमपासून 232 U चे उत्पादन केवळ वेगवान न्यूट्रॉनसह होते (ई„>6 MeV). जर सुरुवातीच्या पदार्थामध्ये 2 3°TH असेल, तर 2 3 2 U ची निर्मिती अभिक्रियाने पूरक आहे: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. ही प्रतिक्रिया थर्मल न्यूट्रॉन वापरून होते. 2 3 2 U ची निर्मिती अनेक कारणांमुळे अवांछित आहे. 2 3°TH च्या किमान एकाग्रतेसह थोरियम वापरून ते दाबले जाते.

2 × 2 चा क्षय खालील दिशेने होतो:

228 व्या मध्ये क्षय (संभाव्यता 10%, क्षय ऊर्जा 5.414 MeV):

उत्सर्जित अल्फा कणांची ऊर्जा 5.263 MeV (31.6% प्रकरणांमध्ये) आणि 5.320 MeV (68.2% प्रकरणांमध्ये) असते.

• - उत्स्फूर्त विखंडन (संभाव्यता ~ 12% पेक्षा कमी);
• - न्यूक्लाइड 28 Mg च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (5*10" 12% पेक्षा कमी क्षय होण्याची शक्यता):

न्यूक्लाइड 2 च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय

युरेनियम-२३२ हा दीर्घ क्षय साखळीचा संस्थापक आहे, ज्यामध्ये न्यूक्लाइड्स - हार्ड वाई-क्वांटाचे उत्सर्जक समाविष्ट आहेत:

^U-(3.64 दिवस, a,y)-> 220 Rn-> (55.6 s, a)-> 21b Po->(0.155 s, a)-> 212 Pb->(10.64 तास, p, y) - > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3 "Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (वार), 2o8 T1- >(3.06 मी, p, y-> 2o8 Pb.

थोरियम ऊर्जा चक्रात 2 zi च्या उत्पादनादरम्यान 2 3 2 U चे संचय अपरिहार्य आहे. 2 3 2 U च्या क्षयातून उद्भवणारे तीव्र y-विकिरण थोरियम ऊर्जेच्या विकासात अडथळा आणतात. काय असामान्य आहे की सम समस्थानिक 2 3 2 11 मध्ये न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन आहे (थर्मल न्यूट्रॉनसाठी 75 बार्न्स), तसेच उच्च न्यूट्रॉन कॅप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 बार्न्स. 2 3 2 U हे रासायनिक संशोधनात किरणोत्सर्गी ट्रेसर पद्धतीने वापरले जाते.

2 h 2 आणि दीर्घ क्षय साखळीचा संस्थापक आहे (2 h 2 T योजनेनुसार), ज्यामध्ये हार्ड y-क्वांटाचे न्यूक्लाइड उत्सर्जक समाविष्ट आहेत. थोरियम ऊर्जा चक्रात 2 zi च्या उत्पादनादरम्यान 2 3 2 U चे संचय अपरिहार्य आहे. 232 U च्या क्षयातून उद्भवणारे तीव्र y-विकिरण थोरियम ऊर्जेच्या विकासात अडथळा आणतात. काय असामान्य आहे की सम समस्थानिक 2 3 2 U मध्ये न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन आहे (थर्मल न्यूट्रॉनसाठी 75 बार्न्स), तसेच उच्च न्यूट्रॉन कॅप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 बार्न्स. 2 3 2 U हे बहुधा रासायनिक आणि भौतिक संशोधनामध्ये किरणोत्सर्गी ट्रेसर पद्धतीमध्ये वापरले जाते.

उरण-233- मानवनिर्मित रेडिओन्यूक्लाइड, ए-एमिटर (ऊर्जा 4.824 (82.7%) आणि 4.783 MeV (14.9%)), Tvi = 1.585105 वर्षे, पालक न्यूक्लाइड्स 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), कन्या न्यूक्लाइड 22 9 वा. थोरियमपासून आण्विक अणुभट्ट्यांमध्ये 2 zzi प्राप्त होते: 2 z 2 Th न्यूट्रॉन कॅप्चर करते आणि 2 zzT मध्ये बदलते, जे 2 zzRa मध्ये आणि नंतर 2 zzi मध्ये बदलते. 2 झी (विचित्र समस्थानिक) चे केंद्रक कोणत्याही उर्जेच्या न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली उत्स्फूर्त विखंडन आणि विखंडन दोन्ही करण्यास सक्षम आहेत, ज्यामुळे ते अणु शस्त्रे आणि अणुभट्टी इंधन या दोन्हींच्या निर्मितीसाठी योग्य बनते. प्रभावी फिशन क्रॉस सेक्शन 533 बार्न आहे, कॅप्चर क्रॉस सेक्शन 52 बार्न आहे, न्यूट्रॉन उत्पन्न: प्रति फिशन इव्हेंट - 2.54, प्रति शोषलेले न्यूट्रॉन - 2.31. 2 zzi चे गंभीर वस्तुमान 2 35U (-16 kg) च्या गंभीर वस्तुमानापेक्षा तीन पट कमी आहे. उत्स्फूर्त विखंडनची तीव्रता 720 विभाग/से किग्रॅ आहे.

खालील क्षयांमुळे युरेनियम-233 तयार होते:

- (3 + -न्यूक्लाइडचा क्षय 2 33Np (7^=36.2 मि):

औद्योगिक स्तरावर, 2 zi 2 32th पासून न्यूट्रॉनसह विकिरणाने प्राप्त होते:

जेव्हा न्यूट्रॉन शोषला जातो, तेव्हा 2 झी न्यूक्लियस सहसा विभाजित होतो, परंतु कधीकधी न्यूट्रॉन कॅप्चर करतो, 2 34U मध्ये बदलतो. जरी 2 zzi सामान्यतः न्यूट्रॉन शोषून घेतल्यानंतर विभाजित होतात, तरीही ते कधीकधी न्यूट्रॉन राखून ठेवते, 2 34U मध्ये बदलते. 2 झिरचे उत्पादन जलद आणि थर्मल रिअॅक्टर्समध्ये केले जाते.

शस्त्रांच्या दृष्टिकोनातून, 2 ZZI 2 39Pu शी तुलना करता येते: त्याची किरणोत्सर्गीता 2 39Pu च्या क्रियाकलापाच्या 1/7 आहे. (Ti/ 2 = 159200 लिटर विरुद्ध Pu साठी 24100 लिटर), 2 zi चे गंभीर वस्तुमान ^Pu (16 kg विरुद्ध 10 kg) पेक्षा 60% जास्त आहे आणि उत्स्फूर्त विखंडन दर 20 पट जास्त आहे (bth - ' विरुद्ध 310 10). 2 zzi मधील न्यूट्रॉन प्रवाह 2 39Pi पेक्षा तीनपट जास्त आहे. 2 zi वर आधारित आण्विक चार्ज तयार करण्यासाठी ^Pi पेक्षा जास्त प्रयत्न करावे लागतात. मुख्य अडथळा 2ZZI मध्ये 232 U अशुद्धतेची उपस्थिती आहे, क्षय प्रकल्पांचे y-विकिरण 2ZZI सह कार्य करणे कठीण करते आणि तयार शस्त्रे शोधणे सोपे करते. या व्यतिरिक्त, 2 3 2 U चे छोटे अर्धायुष्य ते अल्फा कणांचा सक्रिय स्त्रोत बनवते. 1% 232 सह 2 zi आणि शस्त्र-दर्जाच्या प्लुटोनियमपेक्षा तिप्पट मजबूत a-activity आहे आणि त्यानुसार, जास्त रेडिओटॉक्सिसिटी आहे. या ए-अ‍ॅक्टिव्हिटीमुळे शस्त्र चार्जच्या हलक्या घटकांमध्ये न्यूट्रॉनची निर्मिती होते. ही समस्या कमी करण्यासाठी Be, B, F, Li या घटकांची उपस्थिती कमीत कमी असावी. न्यूट्रॉन पार्श्वभूमीची उपस्थिती इम्प्लोजन सिस्टमच्या ऑपरेशनवर परिणाम करत नाही, परंतु तोफांच्या सर्किट्समध्ये प्रकाश घटकांसाठी उच्च पातळीची शुद्धता आवश्यक असते. शस्त्रे-ग्रेड 2 झिसमध्ये 23 2 यू ची सामग्री 5 भाग प्रति दशलक्ष (0.0005%) पेक्षा जास्त नसावी ) थर्मल पॉवर अणुभट्ट्यांच्या इंधनात, 2 3G ची उपस्थिती हानिकारक नाही आणि अगदी इष्ट देखील नाही, कारण यामुळे युरेनियमचा वापर शस्त्रांच्या उद्देशाने होण्याची शक्यता कमी होते. इंधन पुनर्प्रक्रिया आणि इंधन पुनर्वापर खर्च केल्यानंतर, 232U सामग्री सुमारे 1+ पर्यंत पोहोचते. 0.2%.

2 झीचा क्षय खालील दिशांनी होतो:

22 9th मध्ये क्षय (संभाव्यता 10%, क्षय ऊर्जा 4.909 MeV):

उत्सर्जित याहर कणांची ऊर्जा 4.729 MeV (1.61% प्रकरणांमध्ये), 4.784 MeV (13.2% प्रकरणांमध्ये) आणि 4.824 MeV (84.4% प्रकरणांमध्ये) आहे.

• - उत्स्फूर्त विभागणी (संभाव्यता
• - न्यूक्लाइड 28 Mg च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (क्षय संभाव्यता 1.3*10_13% पेक्षा कमी):

न्यूक्लाइड 24 Ne च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (क्षय संभाव्यता 7.3-10-“%):

2 zzi ची क्षय साखळी नेप्ट्यूनियम मालिकेशी संबंधित आहे.

2 zi ची विशिष्ट किरणोत्सर्गीता 3.57-8 Bq/g आहे, जी प्लुटोनियमच्या -15% च्या a-क्रियाकलाप (आणि रेडिओटॉक्सिसिटी) शी संबंधित आहे. फक्त 1% 2 3 2 U रेडिओएक्टिव्हिटी 212 mCi/g पर्यंत वाढवते.

उरण-234(युरेनस II, UII)नैसर्गिक युरेनियमचा भाग (0.0055%), 2.445105 वर्षे, ए-एमिटर (ए-कणांची ऊर्जा 4.777 (72%) आणि

4.723 (28%) MeV), पालक रेडिओनुक्लाइड्स: 2 h 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

कन्या समस्थानिक 2 z”th मध्ये.

सामान्यतः, 234 U 2 h 8 u सह समतोल आहे, त्याच दराने क्षय आणि तयार होत आहे. नैसर्गिक युरेनियमच्या किरणोत्सर्गीतेपैकी अंदाजे अर्धा भाग 234U द्वारे दिला जातो. सामान्यतः, 234U शुद्ध 2 × 8 पु च्या जुन्या तयारीच्या आयन-एक्सचेंज क्रोमॅटोग्राफीद्वारे प्राप्त केले जाते. एक-क्षय दरम्यान, *zRi 2 34U उत्पन्न देते, म्हणून 2 h 8 Ru ची जुनी तयारी 2 34U चे चांगले स्त्रोत आहेत. yuo g 238Pi मध्ये 3 वर्षांनंतर 776 mg 2 34U असते

2.2 ग्रॅम 2 34U. अत्यंत समृद्ध युरेनियममध्ये 2 34U ची एकाग्रता प्रकाश समस्थानिकेसह प्राधान्यपूर्ण समृद्धीमुळे खूप जास्त आहे. 2 34u एक मजबूत y-उत्सर्जक असल्याने, इंधनावर प्रक्रिया करण्याच्या उद्देशाने युरेनियममधील त्याच्या एकाग्रतेवर निर्बंध आहेत. 234i ची वाढलेली पातळी अणुभट्ट्यांसाठी स्वीकार्य आहे, परंतु पुनर्प्रक्रिया केलेल्या खर्च केलेल्या इंधनामध्ये आधीच या समस्थानिकेचे अस्वीकार्य स्तर आहेत.

234i चा क्षय खालील दिशांनी होतो:

A-क्षय 2 3°Т (संभाव्यता 100%, क्षय ऊर्जा 4.857 MeV):

उत्सर्जित अल्फा कणांची ऊर्जा 4.722 MeV (28.4% प्रकरणांमध्ये) आणि 4.775 MeV (71.4% प्रकरणांमध्ये) असते.

• - उत्स्फूर्त विभागणी (संभाव्यता 1.73-10-9%).
• - न्यूक्लाइड 28 Mg च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (किडण्याची संभाव्यता 1.4-10%, इतर डेटानुसार 3.9-10%):

• - न्यूक्लाइड्स 2 4Ne आणि 26 Ne च्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (क्षय संभाव्यता 9-10", 2%, इतर डेटानुसार 2,3-10_11%):

एकमेव ज्ञात आयसोमर 2 34ti (Tx/ 2 = 33.5 μs) आहे.

2 34U थर्मल न्यूट्रॉनचा शोषण क्रॉस सेक्शन 100 बार्न आहे, आणि रेझोनान्स इंटिग्रलसाठी विविध इंटरमीडिएट न्यूट्रॉनच्या सरासरीनुसार 700 बार्न आहे. म्हणून, थर्मल न्यूट्रॉन अणुभट्ट्यांमध्ये ते 238U (2.7 बार्नच्या क्रॉस-सेक्शनसह) 2 39Ru मध्ये रूपांतरित होण्यापेक्षा जास्त वेगाने विखंडन 235U मध्ये रूपांतरित केले जाते. परिणामी, खर्च केलेल्या इंधनात ताज्या इंधनापेक्षा 2 34U कमी असते.

उरण-235 4P+3 कुटुंबातील आहे, विखंडन साखळी प्रतिक्रिया निर्माण करण्यास सक्षम आहे. हा पहिला समस्थानिक आहे ज्यामध्ये न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली सक्तीने आण्विक विखंडनाची प्रतिक्रिया शोधली गेली. न्यूट्रॉन शोषून, 235U 2 zbi बनते, जे दोन भागांमध्ये विभागले जाते, ऊर्जा सोडते आणि अनेक न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते. कोणत्याही उर्जेच्या न्यूट्रॉनद्वारे विखंडन आणि उत्स्फूर्त विखंडन करण्यास सक्षम, समस्थानिक 2 35U नैसर्गिक उफान (0.72%), एक-उत्सर्जक (ऊर्जा 4.397 (57%) आणि 4.367 (18%) MeV) चा भाग आहे. Ti/j=7.038-8 वर्षे, आई nuclides 2 35Pa, 2 35Np आणि 2 39Pu, मुलगी - 23वी. उत्स्फूर्त विखंडन दर 2 3su 0.16 विखंडन/s kg. जेव्हा एक 2 35U न्यूक्लियस विखंडन, 200 MeV उर्जा = 3.210 p J सोडले जाते, म्हणजे. 18 TJ/mol=77 TJ/kg. थर्मल न्यूट्रॉनद्वारे फिशनचा क्रॉस सेक्शन 545 बार्न्स आहे, आणि वेगवान न्यूट्रॉनद्वारे - 1.22 बार्न्स, न्यूट्रॉन उत्पन्न: प्रति विखंडन कायदा - 2.5, प्रति शोषलेल्या न्यूट्रॉन - 2.08.

टिप्पणी. आयसोटोप 2 sii (oo बार्न) तयार करण्यासाठी स्लो न्यूट्रॉन कॅप्चरसाठी क्रॉस सेक्शन, जेणेकरून एकूण स्लो न्यूट्रॉन शोषण क्रॉस सेक्शन 645 बार्न होईल.

• - उत्स्फूर्त विखंडन (संभाव्यता 7*10~9%);
• - 2°Ne, 2 5Ne आणि 28 Mg न्यूक्लाइड्सच्या निर्मितीसह क्लस्टरचा क्षय (संभाव्यता, अनुक्रमे, 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10", 0%):

तांदूळ. १.

एकमेव ज्ञात आयसोमर 2 35n»u (7/ 2 = 2b मिनिट) आहे.

विशिष्ट क्रियाकलाप 2 35C 7.77-4 Bq/g. रिफ्लेक्टर असलेल्या बॉलसाठी शस्त्र-श्रेणीच्या युरेनियमचे (93.5% 2 35U) गंभीर वस्तुमान 15-7-23 किलो आहे.

विखंडन 2 » 5U अणु शस्त्रांमध्ये, ऊर्जा उत्पादनासाठी आणि महत्त्वपूर्ण ऍक्टिनाइड्सच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते. साखळी प्रतिक्रिया 2 35C च्या विखंडन दरम्यान तयार झालेल्या न्यूट्रॉनच्या जास्तीमुळे राखली जाते.

उरण-236पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या ट्रेस प्रमाणात आढळतात (चंद्रावर ते जास्त आहे), ए-एमिटर (?

तांदूळ. 2. किरणोत्सर्गी कुटुंब 4/7+2 (-з 8 и सह).

अणुभट्टीमध्ये, 2 sz थर्मल न्यूट्रॉन शोषून घेते, त्यानंतर ते 82% च्या संभाव्यतेसह विखंडन करते आणि 18% संभाव्यतेसह ते y-क्वांटम उत्सर्जित करते आणि 2 sb मध्ये बदलते आणि (100 विखंडित केंद्रक 2 35U साठी तेथे 22 बनलेले केंद्रक आहेत 2 3 6 U) . लहान प्रमाणात ते ताजे इंधनाचा भाग आहे; जेव्हा युरेनियम अणुभट्टीमध्ये न्यूट्रॉनसह विकिरणित केले जाते तेव्हा ते जमा होते आणि म्हणून खर्च केलेल्या आण्विक इंधनासाठी "सिग्नलिंग डिव्हाइस" म्हणून वापरले जाते. 2 hb आणि वापरलेल्या अणुइंधनाच्या पुनरुत्पादनादरम्यान गॅस प्रसाराद्वारे समस्थानिकांचे पृथक्करण करताना उप-उत्पादन म्हणून तयार होते. 236 U हे पॉवर रिअॅक्टरमध्ये तयार झालेले न्यूट्रॉन विष आहे; अणुइंधनामध्ये त्याच्या उपस्थितीची भरपाई उच्च पातळीच्या संवर्धनाद्वारे केली जाते 2 35 U.

2 z b आणि महासागराच्या पाण्याच्या मिश्रणाचा ट्रेसर म्हणून वापरला जातो.

युरेनियम-२३७,T&= 6.75 दिवस, बीटा आणि गॅमा उत्सर्जक, आण्विक प्रतिक्रियांमधून मिळू शकतात:

तपास 287 आणि सोबत चालते डोळा = o,ob MeV (36%), 0.114 MeV (0.06%), 0.165 MeV (2.0%), 0.208 MeV (23%)

237U रासायनिक संशोधनात रेडिओट्रेसर पद्धतीने वापरले जाते. अणु शस्त्रांच्या चाचण्यांमधून परिणामामध्ये एकाग्रता (2-4°Am) मोजल्याने शुल्काचा प्रकार आणि वापरलेल्या उपकरणांबद्दल मौल्यवान माहिती मिळते.

उरण-238- 4P+2 कुटुंबातील आहे, उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (1.1 MeV पेक्षा जास्त) द्वारे विखंडन आहे, उत्स्फूर्त विखंडन करण्यास सक्षम आहे, नैसर्गिक युरेनियम (99.27%), a-Emitter, 7’ चा आधार आहे; /2=4>468-109 वर्षे, थेट 2 34th मध्ये क्षय होतो, अनुवांशिकदृष्ट्या संबंधित रेडिओन्यूक्लाइड्सची संख्या बनते आणि 18 उत्पादनांनंतर 206 Рb मध्ये बदलते. शुद्ध 2 3 8 U ची विशिष्ट किरणोत्सर्गी 1.22-104 Bq आहे. अर्ध-आयुष्य खूप लांब आहे - सुमारे 10 16 वर्षे, म्हणून मुख्य प्रक्रियेच्या संबंधात विखंडन होण्याची शक्यता - अल्फा कणाचे उत्सर्जन - फक्त 10" 7 आहे. एक किलोग्रॅम युरेनियम प्रति सेकंद फक्त 10 उत्स्फूर्त विखंडन देते, आणि त्याच वेळी अल्फा कण 20 दशलक्ष केंद्रक उत्सर्जित करतात. मदर न्यूक्लाइड्स: 2 4 2 पु(a), *38ra(p-) 234 था, मुलगी ट,/ 2 = 2 :i 4 गु.

खालील क्षयांमुळे युरेनियम-238 तयार होते:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. दुय्यम खनिजांमध्ये, हायड्रेटेड कॅल्शियम युरेनिल फॉस्फेट Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 हे सामान्य आहे. अनेकदा खनिजांमध्ये युरेनियम इतर उपयुक्त घटकांसह असते - टायटॅनियम , टॅंटलम, दुर्मिळ पृथ्वी. त्यामुळे युरेनियमयुक्त धातूंच्या जटिल प्रक्रियेसाठी प्रयत्न करणे स्वाभाविक आहे.

युरेनियमचे मूलभूत भौतिक गुणधर्म: अणु वस्तुमान 238.0289 amu. (g/mol); अणु त्रिज्या 138 pm (1 pm = 12 m); आयनीकरण ऊर्जा (प्रथम इलेक्ट्रॉन 7.11 eV; इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन -5f36d‘7s 2; ऑक्सीकरण स्थिती 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; टी टी,1=3818°; घनता 19.05; विशिष्ट उष्णता क्षमता 0.115 JDKmol); तन्य शक्ती 450 MPa, फ्यूजनची उष्णता 12.6 kJ/mol, बाष्पीभवनाची उष्णता 417 kJ/mol, विशिष्ट उष्णता 0.115 J/(mol-K); मोलर व्हॉल्यूम 12.5 cm3/mol; वैशिष्ट्यपूर्ण Debye तापमान © D =200K, सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमणाचे तापमान सुमारे.68K.

युरेनियम हा जड, चांदीसारखा पांढरा, चमकदार धातू आहे. हे स्टीलपेक्षा थोडे मऊ, निंदनीय, लवचिक, थोडेसे पॅरामॅग्नेटिक गुणधर्म आहेत आणि पावडर स्वरूपात पायरोफोरिक आहे. युरेनियमचे तीन अॅलोट्रॉपिक प्रकार आहेत: अल्फा (ऑर्थोरोम्बिक, ए-यू, जाळीचे मापदंड 0=285, b= 587, c=49b pm, 667.7° पर्यंत स्थिर), बीटा (चतुकोनी, p-U, 667.7 ते 774.8° पर्यंत स्थिर), गामा (घन शरीर-केंद्रित जाळीसह, y-U, विद्यमान 774.8° ते वितळण्याचे बिंदू, frm= ii34 0), ज्यावर युरेनियम सर्वात निंदनीय आणि प्रक्रियेसाठी सोयीस्कर आहे.

खोलीच्या तपमानावर, ऑर्थोरोम्बिक ए-फेज स्थिर असतो; प्रिझमॅटिक रचनेमध्ये विमानाच्या समांतर लहरी अणू स्तर असतात ABC,अत्यंत विषम प्रिझमॅटिक जाळीमध्ये. थरांमध्ये, अणू घट्ट जोडलेले असतात, तर समीप स्तरांमधील अणूंमधील बंधनांची ताकद खूपच कमकुवत असते (आकृती 4). या अॅनिसोट्रॉपिक रचनेमुळे इतर धातूंसोबत युरेनियम मिश्रित करणे कठीण होते. केवळ मोलिब्डेनम आणि निओबियम युरेनियमसह घन-फेज मिश्रधातू तयार करतात. तथापि, युरेनियम धातू अनेक मिश्रधातूंशी संवाद साधू शकते, इंटरमेटॅलिक संयुगे तयार करू शकते.

668^775° श्रेणीमध्ये (3-युरेनियम. टेट्रागोनल प्रकारातील जाळीमध्ये समतल स्तर असलेली एक स्तरित रचना असते. abस्थिती 1/4С, 1/2 मध्ये सहआणि युनिट सेलचे 3/4C. 775° पेक्षा जास्त तापमानात, शरीर-केंद्रित घन जाळी असलेले y-युरेनियम तयार होते. मॉलिब्डेनम जोडल्याने y-फेज खोलीच्या तपमानावर उपस्थित राहू देते. मोलिब्डेनम y-युरेनियमसह घन द्रावणांची विस्तृत श्रेणी बनवते आणि खोलीच्या तपमानावर y-फेज स्थिर करते. y-युरेनियम ठिसूळ a- आणि (3-फेज.) पेक्षा खूपच मऊ आणि अधिक निंदनीय आहे.

न्यूट्रॉन इरॅडिएशनचा युरेनियमच्या भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो, ज्यामुळे नमुन्याच्या आकारात वाढ होते, आकारात बदल होतो, तसेच युरेनियम ब्लॉक्स्च्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये (रेंगाळणे, झुबके) तीव्र बिघाड होतो. अणुभट्टीचे ऑपरेशन. कमी घनता असलेल्या घटकांच्या अशुद्धतेच्या विखंडन दरम्यान युरेनियममध्ये जमा झाल्यामुळे व्हॉल्यूममध्ये वाढ होते (अनुवाद 1% विखंडन घटकांमध्ये युरेनियम 3.4% ने वाढवते).

तांदूळ. 4. युरेनियमच्या काही क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स: a - a-युरेनियम, b - p-युरेनियम.

धातूच्या अवस्थेत युरेनियम मिळविण्याच्या सर्वात सामान्य पद्धती म्हणजे अल्कली किंवा अल्कधर्मी पृथ्वी धातूंसह फ्लोराइड कमी करणे किंवा वितळलेल्या क्षारांचे इलेक्ट्रोलिसिस. टंगस्टन किंवा टॅंटलमसह कार्बाइड्समधून मेटॅलोथर्मिक घट करून देखील युरेनियम मिळवता येते.

इलेक्ट्रॉन सहजपणे सोडण्याची क्षमता युरेनियमचे कमी करणारे गुणधर्म आणि त्याची मोठी रासायनिक क्रिया ठरवते. युरेनियम ऑक्सिडेशन स्थिती +2, +3, +4, +5, +6 प्राप्त करून, नोबल वायू वगळता जवळजवळ सर्व घटकांशी संवाद साधू शकतो. सोल्युशनमध्ये मुख्य व्हॅलेन्स 6+ आहे.

हवेत झपाट्याने ऑक्सिडायझिंग, धातूचा युरेनियम ऑक्साईडच्या इंद्रधनुषी फिल्मने झाकलेला असतो. बारीक युरेनियम पावडर हवेत उत्स्फूर्तपणे प्रज्वलित होते (1504-175° तापमानात), तयार होते आणि;) ओव्ह. 1000° वर, युरेनियम नायट्रोजनसह एकत्रित होते, पिवळे युरेनियम नायट्राइड तयार करते. पाणी कमी तापमानात हळूहळू आणि उच्च तापमानात त्वरीत धातूवर प्रतिक्रिया देऊ शकते. युरेनियम हायड्रोजन सोडण्यासाठी उकळत्या पाण्यात आणि वाफेवर हिंसक प्रतिक्रिया देते, जे युरेनियमसह हायड्राइड बनवते

ही प्रतिक्रिया ऑक्सिजनमध्ये युरेनियमच्या ज्वलनापेक्षा अधिक ऊर्जावान आहे. युरेनियमच्या या रासायनिक क्रियेमुळे अणुभट्ट्यांमधील युरेनियमचे पाण्याच्या संपर्कापासून संरक्षण करणे आवश्यक होते.

युरेनियम हायड्रोक्लोरिक, नायट्रिक आणि इतर ऍसिडमध्ये विरघळते, U(IV) क्षार तयार करते, परंतु अल्कलीशी संवाद साधत नाही. युरेनियम अकार्बनिक ऍसिडस् आणि पारा, चांदी, तांबे, कथील, प्लॅटिनम आणि सोने या धातूंच्या मीठ द्रावणांपासून हायड्रोजन विस्थापित करते. जोमाने हलवल्यावर युरेनियमचे धातूचे कण चमकू लागतात.

युरेनियम अणूच्या इलेक्ट्रॉन शेलची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये (^/-इलेक्ट्रॉनची उपस्थिती) आणि त्यातील काही भौतिक-रासायनिक गुणधर्म युरेनियमला ​​ऍक्टिनाइड मालिकेतील सदस्य म्हणून वर्गीकृत करण्यासाठी आधार म्हणून काम करतात. तथापि, युरेनियम आणि सीआर, मो आणि डब्ल्यू यांच्यात एक रासायनिक साधर्म्य आहे. युरेनियम अत्यंत प्रतिक्रियाशील आहे आणि उदात्त वायू वगळता सर्व घटकांवर प्रतिक्रिया देते. घन टप्प्यात, U(VI) ची उदाहरणे म्हणजे uranyl trioxide U0 3 आणि uranyl chloride U0 2 C1 2. युरेनियम टेट्राक्लोराईड UC1 4 आणि युरेनियम डायऑक्साइड U0 2

U(IV) ची उदाहरणे. U(IV) असलेले पदार्थ सामान्यतः अस्थिर असतात आणि दीर्घकाळ हवेच्या संपर्कात राहिल्यास हेक्साव्हॅलेंट बनतात.

युरेनियम-ऑक्सिजन प्रणालीमध्ये सहा ऑक्साइड स्थापित केले आहेत: UO, U0 2, U 4 0 9, आणि 3 Ov, U0 3. ते एकसंधतेच्या विस्तृत श्रेणीद्वारे दर्शविले जातात. U0 2 हा मूलभूत ऑक्साईड आहे, तर U0 3 एम्फोटेरिक आहे. U0 3 - पाण्याशी संवाद साधून अनेक हायड्रेट्स तयार करतात, त्यातील सर्वात महत्वाचे म्हणजे डाययुरेनिक ऍसिड H 2 U 2 0 7 आणि युरेनिक ऍसिड H 2 1U 4. अल्कलीसह, U0 3 या ऍसिडचे क्षार बनवते - युरेनेट. जेव्हा U0 3 ऍसिडमध्ये विरघळते तेव्हा दुप्पट चार्ज असलेल्या युरेनिल केशन U0 2 a+ चे क्षार तयार होतात.

युरेनियम डायऑक्साइड, U0 2, स्टोचिओमेट्रिक रचना तपकिरी आहे. ऑक्साईडमधील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढत असताना, रंग गडद तपकिरी ते काळा होतो. सीएएफ 2 प्रकारची क्रिस्टल रचना, ए = 0.547 एनएम; घनता 10.96 g/cm"* (युरेनियम ऑक्साईडमधील सर्वाधिक घनता) टी , pl =2875 0 , Tk " = 3450°, D#°298 = -1084.5 kJ/mol. युरेनियम डायऑक्साइड हा छिद्र चालकता आणि मजबूत पॅरामॅग्नेटिक अर्धसंवाहक आहे. MPC = o.015 mg/m3. पाण्यात अघुलनशील. -200° तापमानात ते ऑक्सिजन जोडते, रचना U0 2>25 पर्यंत पोहोचते.

युरेनियम (IV) ऑक्साईड खालील प्रतिक्रियांद्वारे तयार केले जाऊ शकते:

युरेनियम डायऑक्साइड केवळ मूलभूत गुणधर्म प्रदर्शित करतो; ते मूलभूत हायड्रॉक्साइड U(OH) 4 शी संबंधित आहे, ज्याचे नंतर हायड्रेटेड हायड्रॉक्साईड U0 2 H 2 0 मध्ये रूपांतर होते. वातावरणातील ऑक्सिजनच्या अनुपस्थितीत युरेनियम डायऑक्साइड मजबूत नॉन-ऑक्सिडायझिंग ऍसिडमध्ये हळूहळू विरघळते. III + आयनांची निर्मिती:

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

हे एकाग्र केलेल्या ऍसिडमध्ये विरघळणारे आहे आणि फ्लोरिन आयन जोडून विरघळण्याचा दर लक्षणीयरीत्या वाढवता येतो.

नायट्रिक ऍसिडमध्ये विरघळल्यावर, युरेनिल आयन 1O 2 2+ तयार होते:

Triuran octaoxide U 3 0s (युरेनियम ऑक्साईड) एक पावडर आहे ज्याचा रंग काळा ते गडद हिरवा असतो; जोरदार ठेचून झाल्यावर त्याचा रंग ऑलिव्ह-हिरवा होतो. मोठ्या काळ्या क्रिस्टल्स पोर्सिलेनवर हिरव्या रेषा सोडतात. U 3 0 चे तीन क्रिस्टल बदल ज्ञात आहेत h: a-U 3 C>8 - रॅम्बिक क्रिस्टल स्ट्रक्चर (स्पेस ग्रुप C222; 0 = 0.671 nm; 6 = 1.197 nm; c = o.83 nm; d =0.839 एनएम); p-U 3 0e - रॅम्बिक क्रिस्टल स्ट्रक्चर (स्पेस ग्रुप Stst; 0=0.705 एनएम; ६=१.१७२ एनएम; 0=0.829 nm. विघटनाची सुरुवात oooo° (100 2 मध्ये संक्रमण), MPC = 0.075 mg/m3 आहे.

U 3 C>8 प्रतिक्रिया द्वारे मिळू शकते:

U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 किंवा (NH 4) 2 U 2 0 7 वर 750 0 हवेत किंवा ऑक्सिजन वातावरणात ( p = 150+750 mmHg) स्टोचिओमेट्रिकली शुद्ध U 3 08 मिळवा.

जेव्हा U 3 0s ला T>oooo° वर कॅल्साइन केले जाते, तेव्हा ते 10 2 पर्यंत कमी होते, परंतु हवेत थंड झाल्यावर ते U 3 0s वर परत येते. U 3 0e फक्त केंद्रित मजबूत ऍसिडमध्ये विरघळते. हायड्रोक्लोरिक आणि सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये U(IV) आणि U(VI) यांचे मिश्रण तयार होते आणि नायट्रिक ऍसिडमध्ये - युरेनिल नायट्रेट. सौम्य सल्फ्यूरिक आणि हायड्रोक्लोरिक ऍसिड गरम असताना देखील U 3 Os सह अत्यंत कमकुवतपणे प्रतिक्रिया देतात; ऑक्सिडायझिंग घटक (नायट्रिक ऍसिड, पायरोल्युसाइट) जोडल्याने विरघळण्याचे प्रमाण झपाट्याने वाढते. केंद्रित H 2 S0 4 U 3 Os विरघळवून U(S0 4) 2 आणि U0 2 S0 4 बनते. नायट्रिक ऍसिड U 3 Oe विरघळवून युरेनिल नायट्रेट तयार करते.

युरेनियम ट्रायऑक्साइड, U0 3 - चमकदार पिवळ्या रंगाचा स्फटिकासारखे किंवा आकारहीन पदार्थ. पाण्यावर प्रतिक्रिया देते. MPC = 0.075 mg/m3.

हे अमोनियम पॉलीयुरेनेट्स, युरेनियम पेरोक्साइड, युरेनिल ऑक्सलेट 300-500° आणि युरेनिल नायट्रेट हेक्साहायड्रेटचे कॅल्सीनिंग करून मिळते. हे घनतेसह आकारहीन संरचनेची केशरी पावडर तयार करते

6.8 g/cmz ऑक्सिजनच्या प्रवाहात 450°h-750° तापमानावर U 3 0 8 च्या ऑक्सिडेशनद्वारे IU 3 चे स्फटिकासारखे स्वरूप प्राप्त केले जाऊ शकते. U0 3 (a, (3, y> §>?, n) चे सहा स्फटिकासारखे बदल आहेत - U0 3 हायग्रोस्कोपिक आहे आणि ओलसर हवेत युरेनिल हायड्रॉक्साईडमध्ये बदलते. त्याचे 520°-^6oo° वर गरम केल्याने एक संयुग तयार होतो. 1U 2>9, 6oo° पर्यंत गरम केल्याने एखाद्याला U 3 Os मिळू शकेल.

हायड्रोजन, अमोनिया, कार्बन, अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वी धातू U0 3 ते U0 2 कमी करतात. HF आणि NH 3 या वायूंचे मिश्रण पार करताना UF 4 तयार होते. उच्च व्हॅलेन्समध्ये, युरेनियममध्ये एम्फोटेरिक गुणधर्म दिसून येतात. अम्ल U0 3 किंवा त्याच्या हायड्रेट्सच्या संपर्कात आल्यावर, युरेनिल लवण (U0 2 2+) तयार होतात, रंगीत पिवळा-हिरवा:

बहुतेक युरेनिल क्षार पाण्यात अत्यंत विरघळणारे असतात.

क्षारात मिसळल्यावर U0 3 युरेनिक ऍसिड लवण बनवते - MDKH uranates:

क्षारीय द्रावणासह, युरेनियम ट्रायऑक्साइड पॉलीयुरेनिक ऍसिडचे क्षार बनवते - पॉलीयुरेनेट्स DHM ​​2 0y1U 3 pH^O

युरेनिक ऍसिड लवण पाण्यात व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील असतात.

U(VI) चे आम्लीय गुणधर्म मूलभूत गुणांपेक्षा कमी उच्चारले जातात.

युरेनियम खोलीच्या तपमानावर फ्लोरिनसह प्रतिक्रिया देते. फ्लोराइड्सपासून आयोडाइड्सपर्यंत उच्च हॅलाइड्सची स्थिरता कमी होते. फ्लोराईड्स UF 3, U4F17, U2F9 आणि UF 4 नॉन-अस्थिर आहेत, आणि UFe अस्थिर आहे. सर्वात महत्वाचे फ्लोराइड्स UF 4 आणि UFe आहेत.

सरावानुसार Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart:

द्रवीकृत पलंगावरील प्रतिक्रिया समीकरणानुसार चालते:

फ्लोरिनिंग एजंट्स वापरणे शक्य आहे: BrF 3, CC1 3 F (Freon-11) किंवा CC1 2 F 2 (Freon-12):

युरेनियम फ्लोराईड (1U) UF 4 ("हिरवे मीठ") निळसर-हिरवट ते पन्ना-रंगाची पावडर आहे. G 11L = yuz6°; Гк,«,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 kJ/mol. क्रिस्टल रचना मोनोक्लिनिक आहे (sp. gp. C2/s; 0=1.273 nm; 5=1.075 nm; 0=0.843 nm; d= 6.7 एनएम; p=12b°20"; घनता 6.72 g/cm3. UF 4 हे स्थिर, निष्क्रिय, नॉन-वाष्पशील कंपाऊंड आहे, पाण्यात खराब विरघळणारे आहे. UF 4 साठी सर्वोत्तम सॉल्व्हेंट म्हणजे फ्युमिंग पर्क्लोरिक ऍसिड HC10 4. ऑक्सिडायझिंग ऍसिडमध्ये विरघळते. युरेनिल मीठ; Al(N0 3) 3 किंवा AlCl 3 च्या गरम द्रावणात, तसेच H 2 S0 4, HC10 4 किंवा HC1 सह ऍसिडिफाइड बोरिक ऍसिडच्या द्रावणात त्वरीत विरघळते. फ्लोराइड आयन बांधणारे जटिल घटक उदाहरणार्थ, Fe3 +, Al3 + किंवा बोरिक ऍसिड, देखील UF 4 च्या विरघळण्यास हातभार लावतात. इतर धातूंच्या फ्लोराईड्ससह ते खराब विरघळणारे दुहेरी क्षार (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, इ.) तयार करतात. NH 4 UF 5 हे औद्योगिक महत्त्व आहे.

U(IV) फ्लोराईड हे तयारीतील एक मध्यवर्ती उत्पादन आहे

UF6 आणि युरेनियम धातू दोन्ही.

UF 4 प्रतिक्रियांद्वारे मिळू शकते:

किंवा युरेनिल फ्लोराईडच्या इलेक्ट्रोलाइटिक घटाने.

युरेनियम हेक्साफ्लोराइड UFe - खोलीच्या तपमानावर, उच्च अपवर्तक निर्देशांकासह हस्तिदंती-रंगीत क्रिस्टल्स. घनता

5.09 g/cmz, द्रव UFe ची घनता - 3.63 g/cmz. अस्थिर कंपाऊंड. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4.5° (दबावाखाली). संतृप्त बाष्प दाब 560° वर वातावरणात पोहोचतो. एन्थॅल्पी ऑफ फॉर्मेशन AH° 29 8 = -211b kJ/mol. क्रिस्टल रचना ऑर्थोम्बिक आहे (अंतराळ गट. Rpt; 0=0.999 एनएम; fe= 0.8962 एनएम; c=o.5207 nm; d 5.060 एनएम (25 0). MPC - 0.015 mg/m3. घन अवस्थेतून, UF6 दाबांच्या विस्तृत श्रेणीवर द्रव अवस्थेला मागे टाकून वायूमध्ये उदात्तीकरण (उत्तम) करू शकते. 50 0 50 kJ/mg वर उदात्तीकरणाची उष्णता. रेणूमध्ये द्विध्रुवीय क्षण नाही, म्हणून UF6 संबद्ध नाही. UFr वाष्प हा एक आदर्श वायू आहे.

हे त्याच्या U कंपाऊंडवर फ्लोरिनच्या क्रियेद्वारे प्राप्त होते:

गॅस-फेज प्रतिक्रियांव्यतिरिक्त, द्रव-चरण प्रतिक्रिया देखील आहेत

हॅलोफ्लोराइड्स वापरून UF6 तयार करणे, उदाहरणार्थ

फ्लोरिनचा वापर न करता UF6 मिळवण्याचा एक मार्ग आहे - UF 4 च्या ऑक्सिडेशनद्वारे:

UFe कोरडी हवा, ऑक्सिजन, नायट्रोजन आणि C0 2 यांच्याशी प्रतिक्रिया देत नाही, परंतु पाण्याच्या संपर्कात आल्यावर, त्याचे अंश देखील, त्याचे हायड्रोलिसिस होते:

हे बहुतेक धातूंशी संवाद साधते, त्यांचे फ्लोराइड तयार करते, जे त्याच्या साठवणीच्या पद्धतींना गुंतागुंत करते. UF6 सह काम करण्यासाठी योग्य पात्र सामग्री आहेतः गरम झाल्यावर, Ni, Monel आणि Pt, थंडीत - तसेच टेफ्लॉन, पूर्णपणे कोरडे क्वार्ट्ज आणि काच, तांबे आणि अॅल्युमिनियम. 25-0 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ते अल्कली धातूंचे फ्लोराईड आणि 3NaFUFr>, 3KF2UF6 या प्रकारच्या चांदीसह जटिल संयुगे तयार करते.

हे विविध सेंद्रिय द्रव, अजैविक ऍसिड आणि सर्व हॅलोफ्लोराइड्समध्ये चांगले विरघळते. जड ते कोरडे 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. UFr हे बहुतेक शुद्ध धातूंसह घट प्रतिक्रियांद्वारे दर्शविले जाते. UF6 हायड्रोकार्बन्स आणि इतर सेंद्रिय पदार्थांसह जोरदारपणे प्रतिक्रिया देते, त्यामुळे UFe सह बंद कंटेनर स्फोट होऊ शकतात. 25 -r100° च्या श्रेणीतील UF6 अल्कली आणि इतर धातूंच्या फ्लोराईडसह जटिल लवण बनवते. ही मालमत्ता UF च्या निवडक निष्कर्षणासाठी तंत्रज्ञानामध्ये वापरली जाते

युरेनियम हायड्राइड्स UH 2 आणि UH 3 हे धातूमधील हायड्रोजनच्या घन द्रावणाच्या प्रकारातील मीठासारखे हायड्राइड आणि हायड्राइड्स यांच्यामध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापतात.

जेव्हा युरेनियम नायट्रोजनसह प्रतिक्रिया देते तेव्हा नायट्राइड्स तयार होतात. U-N प्रणालीमध्ये चार ज्ञात टप्पे आहेत: UN (युरेनियम नायट्राइड), a-U 2 N 3 (sesquinitride), p- U 2 N 3 आणि UN If90. यूएन 2 (डायनायट्राइड) रचना प्राप्त करणे शक्य नाही. युरेनियम मोनोनिट्राइड यूएनचे संश्लेषण विश्वसनीय आणि चांगले नियंत्रित आहेत, जे थेट घटकांमधून उत्तम प्रकारे केले जातात. युरेनियम नायट्राइड्स हे पावडर पदार्थ आहेत, ज्याचा रंग गडद राखाडी ते राखाडी असतो; धातूसारखे दिसते. UN मध्ये NaCl (0 = 4.8892 A) सारखी क्यूबिक फेस-केंद्रित क्रिस्टल रचना आहे; (/=14.324, 7^=2855°, 1700 0 पर्यंत व्हॅक्यूममध्ये स्थिर आहे. हे N 2 सह U किंवा U हायड्राइडची प्रतिक्रिया देऊन तयार केले जाते. किंवा NH 3 , उच्च U nitrides चे 1300° वर विघटन किंवा युरेनियम धातूसह त्यांची घट. U 2 N 3 दोन बहुरूपी बदलांमध्ये ओळखले जाते: घन a आणि षटकोनी p (0 = 0.3688 nm, 6 = 0.5839 nm), N 2 ला 8oo° वरील व्हॅक्यूममध्ये सोडते. हे हायड्रोजनसह यूएन 2 कमी करून प्राप्त होते. UN2 डायनायट्राइड उच्च N2 दाबाखाली N2 सह U प्रतिक्रिया देऊन संश्लेषित केले जाते. युरेनियम नायट्राइड्स ऍसिड आणि अल्कली द्रावणात सहजपणे विरघळतात, परंतु वितळलेल्या अल्कलीमुळे विघटित होतात.

युरेनियम नायट्राइड युरेनियम ऑक्साईडच्या दोन-टप्प्यांवरील कार्बोथर्मिक घटाने प्राप्त होते:

10*20 तासांसाठी 7M450 0 वर आर्गॉनमध्ये गरम करणे

डायनायट्राईड, UN 2 च्या जवळ असलेल्या रचनेचे युरेनियम नायट्राइड उच्च तापमान आणि दाबावर UF 4 अमोनियाच्या संपर्कात आणून मिळवता येते.

युरेनियम डायनायट्राइड गरम झाल्यावर विघटित होते:

युरेनियम नायट्राइड, 2 35 U वर समृद्ध, युरेनियम ऑक्साईडपेक्षा जास्त विखंडन घनता, थर्मल चालकता आणि वितळण्याचे बिंदू आहे - आधुनिक उर्जा अणुभट्ट्यांचे पारंपारिक इंधन. यात चांगले यांत्रिक गुणधर्म आणि स्थिरता देखील पारंपारिक इंधनापेक्षा श्रेष्ठ आहे. म्हणून, हे कंपाऊंड वेगवान न्यूट्रॉन अणुभट्ट्यांमध्ये (जनरेशन IV अणुभट्ट्या) आण्विक इंधनासाठी एक आशादायक आधार मानला जातो.

टिप्पणी. UN ला ‘5N’ ने समृद्ध करणे खूप उपयुक्त आहे, कारण .4 एन (n,p) प्रतिक्रियेद्वारे किरणोत्सर्गी समस्थानिक 14 C निर्माण करून, न्यूट्रॉन कॅप्चर करते.

युरेनियम कार्बाइड UC 2 (?-फेज) हा धातूचा चमक असलेला हलका राखाडी क्रिस्टलीय पदार्थ आहे. यू-सी प्रणालीमध्ये (युरेनियम कार्बाइड्स), यूसी 2 (?-फेज), यूसी 2 (बी 2-फेज), यू 2 सी 3 (ई-फेज), यूसी (बी 2-फेज) - युरेनियम कार्बाइड्स आहेत. युरेनियम डायकार्बाइड UC 2 प्रतिक्रियांद्वारे मिळू शकते:

U + 2C^UC 2 (54v)

युरेनियम कार्बाइड्सचा वापर अणुभट्ट्यांसाठी इंधन म्हणून केला जातो; ते स्पेस रॉकेट इंजिनसाठी इंधन म्हणून आशादायक आहेत.

युरेनिल नायट्रेट, युरेनिल नायट्रेट, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. या क्षारातील धातूची भूमिका युरेनिल 2+ केशनद्वारे बजावली जाते. हिरव्या रंगाची छटा असलेले पिवळे क्रिस्टल्स, पाण्यात सहज विरघळणारे. जलीय द्रावण अम्लीय असते. इथेनॉल, एसीटोन आणि इथरमध्ये विरघळणारे, बेंझिन, टोल्युइन आणि क्लोरोफॉर्ममध्ये अघुलनशील. गरम केल्यावर, स्फटिक वितळतात आणि HN0 3 आणि H 2 0 सोडतात. क्रिस्टलीय हायड्रेट हवेत सहजपणे बाष्पीभवन होते. एक वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिक्रिया अशी आहे की NH 3 च्या कृती अंतर्गत अमोनियम युरेनियमचा पिवळा अवक्षेपण तयार होतो.

युरेनियम धातू-सेंद्रिय संयुगे तयार करण्यास सक्षम आहे. U(C 5 H 5) 4 ची सायक्लोपेन्टाडीनिल डेरिव्हेटिव्ह्ज आणि त्यांचे हॅलोजन-पर्यायी u(C 5 H 5) 3 G किंवा u(C 5 H 5) 2 G 2 ही उदाहरणे आहेत.

जलीय द्रावणात, युरेनियम U(VI) च्या ऑक्सिडेशन अवस्थेत युरेनिल आयन U0 2 2+ च्या स्वरूपात सर्वात स्थिर असते. थोड्या प्रमाणात, हे U(IV) अवस्थेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे, परंतु ते U(III) स्वरूपात देखील येऊ शकते. U(V) ची ऑक्सिडेशन स्थिती IO2+ आयन म्हणून अस्तित्वात असू शकते, परंतु विषमता आणि हायड्रोलिसिसच्या प्रवृत्तीमुळे ही स्थिती क्वचितच दिसून येते.

तटस्थ आणि अम्लीय द्रावणात, U(VI) U0 2 2+ - पिवळ्या युरेनिल आयनच्या रूपात अस्तित्वात आहे. विरघळणाऱ्या युरेनिल क्षारांमध्ये नायट्रेट U0 2 (N0 3) 2, सल्फेट U0 2 S0 4, क्लोराईड U0 2 C1 2, फ्लोराइड U0 2 F 2, एसीटेट U0 2 (CH 3 C00) 2 यांचा समावेश होतो. हे क्षार वेगवेगळ्या पाण्याच्या रेणूंसह क्रिस्टलीय हायड्रेट्सच्या स्वरूपात द्रावणातून सोडले जातात. किंचित विरघळणारे युरेनिल क्षार आहेत: ऑक्सलेट U0 2 C 2 0 4, फॉस्फेट्स U0 2 HP0., आणि UO2P2O4, अमोनियम युरेनिल फॉस्फेट UO2NH4PO4, सोडियम युरेनिल व्हॅनाडेट NaU0 2 V0 yanc 4, ferro20 ide (ferro20). युरेनिल आयन जटिल संयुगे तयार करण्याच्या प्रवृत्तीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. अशा प्रकारे, -, 4- प्रकारचे फ्लोरिन आयन असलेले कॉम्प्लेक्स ज्ञात आहेत; नायट्रेट कॉम्प्लेक्स ' आणि 2*; सल्फ्यूरिक ऍसिड कॉम्प्लेक्स 2 " आणि 4-; कार्बोनेट कॉम्प्लेक्स 4 " आणि 2 " इ. जेव्हा अल्कली युरेनिल क्षारांच्या द्रावणावर कार्य करतात तेव्हा मी 2 U 2 0 7 प्रकारातील डाययुरनेटचे कमी प्रमाणात विरघळणारे अवक्षेपण सोडले जातात (मोनोरनेट्स मी 2 U0 4 द्रावणांपासून वेगळे केले जात नाही, ते अल्कलीसह फ्यूजन युरेनियम ऑक्साईडद्वारे प्राप्त केले जातात).Me 2 U n 0 3 n+i पॉलीयुरनेट ज्ञात आहेत (उदाहरणार्थ, Na 2 U60i 9).

लोह, जस्त, अॅल्युमिनियम, सोडियम हायड्रोसल्फाईट आणि सोडियम मिश्रणाद्वारे U(IV) च्या अम्लीय द्रावणात U(VI) कमी होते. द्रावण हिरव्या रंगाचे आहेत. अल्कली त्यांच्यापासून हायड्रॉक्साइड U0 2 (0H) 2, हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड - फ्लोराइड UF 4 -2.5H 2 0, ऑक्सॅलिक ऍसिड - ऑक्सलेट U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. U 4+ आयनची प्रवृत्ती असते युरेनिल आयनपेक्षा कमी कॉम्प्लेक्स तयार करतात.

द्रावणातील युरेनियम (IV) U 4+ आयनच्या स्वरूपात आहे, जे अत्यंत हायड्रोलायझ्ड आणि हायड्रेटेड आहेत:

अम्लीय द्रावणात, हायड्रोलिसिस दाबले जाते.

द्रावणातील युरेनियम (VI) युरेनिल ऑक्सोकेशन बनवते - U0 2 2+ असंख्य युरेनिल संयुगे ज्ञात आहेत, ज्याची उदाहरणे आहेत: 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, इ.

युरेनिल आयनच्या हायड्रोलिसिसवर, अनेक बहुआण्विक कॉम्प्लेक्स तयार होतात:

पुढील हायड्रोलिसिससह, U 3 0s(0H) 2 आणि नंतर U 3 0 8 (0H) 4 2 - दिसतात.

युरेनियमच्या गुणात्मक शोधासाठी, रासायनिक, ल्युमिनेसेंट, रेडिओमेट्रिक आणि वर्णक्रमीय विश्लेषणाच्या पद्धती वापरल्या जातात. रासायनिक पद्धती प्रामुख्याने रंगीत संयुगांच्या निर्मितीवर आधारित असतात (उदाहरणार्थ, फेरोसायनाइडसह संयुगेचा लाल-तपकिरी रंग, हायड्रोजन पेरॉक्साइडसह पिवळा, आर्सेनाझो अभिकर्मकासह निळा). ल्युमिनेसेंट पद्धत अतिनील किरणांच्या संपर्कात आल्यावर पिवळसर-हिरवट चमक निर्माण करण्याच्या अनेक युरेनियम संयुगांच्या क्षमतेवर आधारित आहे.

युरेनियमचे परिमाणात्मक निर्धारण विविध पद्धतींनी केले जाते. त्यापैकी सर्वात महत्त्वाच्या आहेत: व्हॉल्यूमेट्रिक पद्धती, ज्यामध्ये U(VI) ते U(IV) कमी करणे आणि त्यानंतर ऑक्सिडायझिंग एजंट्सच्या सोल्यूशन्ससह टायट्रेशन समाविष्ट आहे; ग्रॅविमेट्रिक पद्धती - युरेनेट्स, पेरोक्साइड, यू(IV) कपफेरनेट, हायड्रॉक्सीक्विनोलेट, ऑक्सलेट इ. त्यानंतर कॅल्सीनेशन 00° आणि वजन U 3 0s; नायट्रेट द्रावणातील पोलारोग्राफिक पद्धती 10*7-g10-9 ग्रॅम युरेनियम निर्धारित करणे शक्य करतात; असंख्य कलरमेट्रिक पद्धती (उदाहरणार्थ, अल्कधर्मी माध्यमात एच 2 0 2 सह, ईडीटीएच्या उपस्थितीत आर्सेनाझो अभिकर्मक, डायबेंझॉयलमिथेनसह, थायोसायनेट कॉम्प्लेक्सच्या स्वरूपात इ.); ल्युमिनेसेंट पद्धत, ज्यामुळे एनएएफ टू सह फ्यूज केव्हा हे निर्धारित करणे शक्य होते यु 11 g युरेनियम.

235U रेडिएशन धोका गट A च्या मालकीचे आहे, किमान लक्षणीय क्रियाकलाप MZA = 3.7-10 4 Bq, 2 3 8 आणि - गट D, MZA = 3.7-6 Bq (300 ग्रॅम) आहे.

लेखाची सामग्री

युरेनस, U (युरेनियम), ऍक्टिनाइड कुटुंबातील एक धातू रासायनिक घटक, ज्यामध्ये Ac, Th, Pa, U आणि ट्रान्सयुरेनियम घटक (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) समाविष्ट आहेत. अण्वस्त्रे आणि अणुऊर्जेमध्ये वापरल्यामुळे युरेनियमला ​​महत्त्व प्राप्त झाले आहे. युरेनियम ऑक्साईड्सचा वापर काच आणि सिरेमिक रंगासाठी देखील केला जातो.

निसर्गात असणे.

पृथ्वीच्या कवचामध्ये युरेनियमचे प्रमाण 0.003% आहे आणि ते पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या थरात चार प्रकारच्या ठेवींच्या स्वरूपात आढळते. प्रथम, या युरेनिनाइटच्या शिरा आहेत, किंवा युरेनियम पिच (युरेनियम डायऑक्साइड UO 2), युरेनियममध्ये खूप समृद्ध आहेत, परंतु दुर्मिळ आहेत. ते रेडियमच्या साठ्यांसह असतात, कारण रेडियम हे युरेनियमच्या समस्थानिक क्षयचे थेट उत्पादन आहे. अशा शिरा झैरे, कॅनडा (ग्रेट बेअर लेक), झेक प्रजासत्ताक आणि फ्रान्समध्ये आढळतात. युरेनियमचा दुसरा स्त्रोत थोरियम आणि युरेनियम अयस्क आणि इतर महत्त्वाच्या खनिजांच्या धातूंचे समूह आहे. समूहामध्ये सामान्यतः पुरेशा प्रमाणात सोने आणि चांदी असते, ज्यामध्ये युरेनियम आणि थोरियम संबंधित घटक असतात. या धातूंचे मोठे साठे कॅनडा, दक्षिण आफ्रिका, रशिया आणि ऑस्ट्रेलियामध्ये आहेत. युरेनियमचा तिसरा स्त्रोत म्हणजे गाळाचे खडक आणि खनिज कार्नोटाइट (पोटॅशियम युरेनिल व्हॅनाडेट) समृद्ध असलेले वाळूचे खडक, ज्यामध्ये युरेनियम व्यतिरिक्त, व्हॅनेडियम आणि इतर घटकांचा समावेश आहे. अमेरिकेच्या पश्चिमेकडील राज्यांमध्ये असे धातू आढळतात. लोह-युरेनियम शेल आणि फॉस्फेट धातू गाळाचा चौथा स्त्रोत बनतात. स्वीडनच्या शेलमध्ये समृद्ध ठेवी आढळतात. मोरोक्को आणि युनायटेड स्टेट्समधील काही फॉस्फेट धातूंमध्ये लक्षणीय प्रमाणात युरेनियम आहे आणि अंगोला आणि मध्य आफ्रिकन रिपब्लिकमधील फॉस्फेटचे साठे युरेनियममध्ये आणखी समृद्ध आहेत. बहुतेक लिग्नाइट्स आणि काही कोळशांमध्ये सहसा युरेनियमची अशुद्धता असते. उत्तर आणि दक्षिण डकोटा (यूएसए) मध्ये युरेनियम-समृद्ध लिग्नाइट साठे आणि स्पेन आणि चेक रिपब्लिकमध्ये बिटुमिनस कोळसा सापडला आहे.

उघडत आहे.

युरेनसचा शोध 1789 मध्ये जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ एम. क्लाप्रोथ यांनी लावला होता, ज्यांनी 8 वर्षांपूर्वी युरेनस ग्रहाच्या शोधाच्या सन्मानार्थ या मूलद्रव्याचे नाव दिले होते. (क्लाप्रोथ हा त्याच्या काळातील अग्रगण्य रसायनशास्त्रज्ञ होता; त्याने Ce, Ti आणि Zr यासह इतर मूलद्रव्ये देखील शोधून काढली.) खरं तर, क्लाप्रोथ हा पदार्थ मूलभूत युरेनियम नव्हता, तर त्याचे ऑक्सिडाइज्ड स्वरूप होता आणि मूलभूत युरेनियम प्रथम प्राप्त झाले. फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ ई. पेलिगो 1841 मध्ये. शोधाच्या क्षणापासून ते 20 व्या शतकापर्यंत. युरेनियमचे आजचे महत्त्व नव्हते, जरी त्याचे अनेक भौतिक गुणधर्म तसेच त्याचे अणू वस्तुमान आणि घनता निश्चित केली गेली. 1896 मध्ये, ए. बेकरेल यांनी स्थापित केले की युरेनियम क्षारांमध्ये रेडिएशन असते जे अंधारात फोटोग्राफिक प्लेट प्रकाशित करते. या शोधाने रसायनशास्त्रज्ञांना किरणोत्सर्गीतेच्या क्षेत्रात संशोधन करण्यास सक्रिय केले आणि 1898 मध्ये, फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ पी. क्युरी आणि एम. स्कोलोडोस्का-क्युरी यांनी किरणोत्सर्गी मूलद्रव्ये पोलोनियम आणि रेडियम आणि ई. रदरफोर्ड, एफ. सोडी, के. फेयन्स यांचे पृथक्करण केलेले क्षार यांच्या जोडीला. आणि इतर शास्त्रज्ञांनी किरणोत्सर्गी क्षय सिद्धांत विकसित केला, ज्याने आधुनिक आण्विक रसायनशास्त्र आणि अणुऊर्जेचा पाया घातला.

युरेनियमचा पहिला वापर.

युरेनियम क्षारांची किरणोत्सर्गीता ज्ञात असली तरी, या शतकाच्या पहिल्या तिसर्यामध्ये त्यातील धातूचा वापर फक्त रेडियम मिळवण्यासाठी केला जात होता आणि युरेनियम हे अनिष्ट उप-उत्पादन मानले जात होते. त्याचा वापर प्रामुख्याने सिरेमिक तंत्रज्ञान आणि धातू शास्त्रामध्ये केंद्रित होता; फिकट पिवळ्या ते गडद हिरव्या रंगात काचेला रंग देण्यासाठी युरेनियम ऑक्साईडचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जात होता, ज्याने स्वस्त काचेच्या उत्पादनाच्या विकासास हातभार लावला. आज, या उद्योगांमधील उत्पादने अल्ट्राव्हायोलेट किरणांखाली फ्लोरोसेंट म्हणून ओळखली जातात. पहिल्या महायुद्धादरम्यान आणि त्यानंतर लवकरच, कार्बाइडच्या स्वरूपात युरेनियमचा वापर टूल स्टील्सच्या उत्पादनात मो आणि डब्ल्यू प्रमाणेच केला गेला; 4-8% युरेनियमने टंगस्टनची जागा घेतली, ज्याचे उत्पादन त्या वेळी मर्यादित होते. 1914-1926 मध्ये टूल स्टील्स मिळविण्यासाठी, दरवर्षी 30% (वस्तुमान) यू असलेले अनेक टन फेरोरेनियम तयार केले गेले. तथापि, युरेनियमचा हा वापर फार काळ टिकला नाही.

युरेनियमचे आधुनिक वापर.

युरेनियम उद्योग 1939 मध्ये आकार घेऊ लागला, जेव्हा युरेनियम समस्थानिक 235 U चे विखंडन केले गेले, ज्यामुळे डिसेंबर 1942 मध्ये युरेनियम फिशनच्या नियंत्रित साखळी प्रतिक्रियांची तांत्रिक अंमलबजावणी झाली. अणूच्या युगाचा जन्म झाला. , जेव्हा युरेनियम एका क्षुल्लक घटकापासून जीवनाच्या समाजातील सर्वात महत्वाच्या घटकांपैकी एक बनला. अणुबॉम्बच्या निर्मितीसाठी युरेनियमचे लष्करी महत्त्व आणि अणुभट्ट्यांमध्ये त्याचा इंधन म्हणून वापर यामुळे युरेनियमची मागणी खगोलीयदृष्ट्या वाढली. ग्रेट बेअर लेक (कॅनडा) मधील गाळाच्या इतिहासावर आधारित युरेनियमच्या मागणीतील वाढीचा कालक्रम मनोरंजक आहे. 1930 मध्ये या सरोवरात युरेनियम ऑक्साईडचे मिश्रण असलेल्या रेझिन ब्लेंडेचा शोध लागला आणि 1932 मध्ये या भागात रेडियम शुद्धीकरण तंत्रज्ञानाची स्थापना झाली. प्रत्येक टन धातूपासून (रेझिन ब्लेंड) 1 ग्रॅम रेडियम आणि सुमारे अर्धा टन उप-उत्पादन, युरेनियम सांद्रता प्राप्त होते. मात्र, थोडे रेडियम असल्याने त्याचे उत्खनन बंद झाले. 1940 ते 1942 पर्यंत, विकास पुन्हा सुरू झाला आणि युरेनियम धातू युनायटेड स्टेट्सला पाठवण्यास सुरुवात झाली. 1949 मध्ये, अशाच प्रकारचे युरेनियम शुद्धीकरण, काही सुधारणांसह, शुद्ध UO 2 तयार करण्यासाठी वापरले गेले. हे उत्पादन वाढले आहे आणि आता सर्वात मोठ्या युरेनियम उत्पादन सुविधांपैकी एक आहे.

गुणधर्म.

युरेनियम हे निसर्गात आढळणाऱ्या सर्वात जड घटकांपैकी एक आहे. शुद्ध धातू अत्यंत दाट, लवचिक, कमी विद्युत चालकता असलेली इलेक्ट्रोपॉझिटिव्ह आणि अत्यंत प्रतिक्रियाशील असते.

युरेनियममध्ये तीन अॅलोट्रॉपिक बदल आहेत: a-युरेनियम (ऑर्थोहॉम्बिक क्रिस्टल जाळी), खोलीच्या तापमानापासून 668 ° से पर्यंतच्या श्रेणीमध्ये अस्तित्वात आहे; b-युरेनियम (टेट्रागोनल प्रकारची जटिल क्रिस्टल जाळी), 668-774° C च्या श्रेणीत स्थिर; g-युरेनियम (शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल जाळी), 774°C पासून वितळण्याच्या बिंदूपर्यंत (1132°C) स्थिर. युरेनियमचे सर्व समस्थानिक अस्थिर असल्याने, त्यातील सर्व संयुगे किरणोत्सर्गीता प्रदर्शित करतात.

युरेनियमचे समस्थानिक

238 U, 235 U, 234 U हे निसर्गात 99.3:0.7:0.0058 च्या प्रमाणात आढळतात आणि 236 U ट्रेस प्रमाणात आढळतात. 226 U ते 242 U पर्यंत युरेनियमचे इतर सर्व समस्थानिक कृत्रिमरित्या मिळवले जातात. समस्थानिक 235 U विशेषतः महत्वाचे आहे. मंद (थर्मल) न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली, ते विभाजित होते, प्रचंड ऊर्जा सोडते. 235 U च्या पूर्ण विखंडनामुळे 2H 10 7 kWh h/kg ची "औष्णिक ऊर्जा समतुल्य" सोडण्यात येते. 235 U चे विखंडन केवळ मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा निर्माण करण्यासाठीच नाही तर इतर महत्त्वाच्या ऍक्टिनाइड घटकांचे संश्लेषण करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकते. नैसर्गिक समस्थानिक युरेनियमचा वापर अणुभट्ट्यांमध्ये 235 U च्या विखंडनाने निर्माण होणारे न्यूट्रॉन तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, तर साखळी अभिक्रियाला आवश्यक नसलेले अतिरिक्त न्यूट्रॉन दुसर्‍या नैसर्गिक समस्थानिकेद्वारे पकडले जाऊ शकतात, परिणामी प्लूटोनियमचे उत्पादन होते:

जेव्हा 238 U वर वेगवान न्यूट्रॉनचा भडिमार केला जातो तेव्हा खालील प्रतिक्रिया होतात:

या योजनेनुसार, सर्वात सामान्य समस्थानिक 238 U प्लुटोनियम-239 मध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे 235 U प्रमाणे, संथ न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली विखंडन करण्यास देखील सक्षम आहे.

सध्या युरेनियमचे मोठ्या प्रमाणात कृत्रिम समस्थानिक प्राप्त झाले आहेत. त्यापैकी, 233 U विशेषतः उल्लेखनीय आहे कारण ते संथ न्यूट्रॉनशी संवाद साधताना विखंडन देखील करते.

युरेनियमचे काही इतर कृत्रिम समस्थानिक बहुतेकदा रासायनिक आणि भौतिक संशोधनात किरणोत्सर्गी ट्रेसर म्हणून वापरले जातात; हे सर्व प्रथम आहे b- उत्सर्जक 237 U आणि a- उत्सर्जक 232 यू.

जोडण्या.

युरेनियम, एक अत्यंत प्रतिक्रियाशील धातू आहे, ज्यामध्ये +3 ते +6 पर्यंत ऑक्सिडेशन अवस्था आहे, क्रियाकलाप मालिकेतील बेरिलियमच्या जवळ आहे, सर्व नॉन-मेटल्सशी संवाद साधतो आणि अल, बी, बी, को, क्यू, फे, एचजी सह इंटरमेटॅलिक संयुगे तयार करतो. , Mg, Ni, Pb, Sn आणि Zn. बारीक ठेचलेले युरेनियम विशेषतः प्रतिक्रियाशील असते आणि 500 ​​डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानात ते अनेकदा युरेनियम हायड्राइडच्या वैशिष्ट्यपूर्ण अभिक्रियांमध्ये प्रवेश करते. ढेकूळ युरेनियम किंवा शेव्हिंग्ज 700-1000° सेल्सिअस तपमानावर तेजस्वीपणे जळतात आणि युरेनियमची वाफ आधीच 150-250° C वर जळते; युरेनियम HF 200-400° C वर प्रतिक्रिया देते, UF 4 आणि H 2 बनते. युरेनियम एकाग्र HF किंवा H 2 SO 4 आणि 85% H 3 PO 4 मध्ये 90 ° C वर देखील हळूहळू विरघळते, परंतु conc सह सहजपणे प्रतिक्रिया देते. HCl आणि HBr किंवा HI सह कमी सक्रिय. सौम्य आणि केंद्रित HNO 3 सह युरेनियमची सर्वात सक्रिय आणि जलद प्रतिक्रिया युरेनिल नायट्रेटच्या निर्मितीसह उद्भवते ( खाली पहा). एचसीएलच्या उपस्थितीत, युरेनियम त्वरीत सेंद्रिय ऍसिडमध्ये विरघळते, सेंद्रिय U4+ क्षार तयार होते. ऑक्सिडेशनच्या डिग्रीनुसार, युरेनियम अनेक प्रकारचे क्षार बनवते (त्यापैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे U 4+, त्यापैकी एक UCl 4 हे सहज ऑक्सिडाइज्ड हिरवे मीठ आहे); UO 2 (NO 3) 2 प्रकारातील uranyl क्षार (रॅडिकल UO 2 2+) पिवळ्या रंगाचे आणि हिरवे रंगाचे असतात. युरेनिल क्षार अम्लीय माध्यमात एम्फोटेरिक ऑक्साईड UO 3 (पिवळा रंग) विरघळवून तयार होतात. अल्कधर्मी वातावरणात, UO 3 युरेनेट बनवते जसे की Na 2 UO 4 किंवा Na 2 U 2 O 7. नंतरचे कंपाऊंड ("पिवळे युरेनिल") पोर्सिलेन ग्लेझ तयार करण्यासाठी आणि फ्लोरोसेंट ग्लासेसच्या उत्पादनासाठी वापरले जाते.

1940-1950 मध्ये युरेनियम हॅलाइड्सचा मोठ्या प्रमाणावर अभ्यास करण्यात आला, कारण त्यांचा वापर अणुबॉम्ब किंवा अणुभट्टीसाठी युरेनियम समस्थानिक विभक्त करण्याच्या पद्धती विकसित करण्यासाठी केला गेला. युरेनियम ट्रायफ्लोराइड UF 3 हायड्रोजनसह UF 4 कमी करून प्राप्त झाले आणि युरेनियम टेट्राफ्लोराइड UF 4 हे UO 3 किंवा U 3 O 8 सारख्या ऑक्साईडसह HF च्या प्रतिक्रियांद्वारे किंवा युरेनिल संयुगांच्या इलेक्ट्रोलाइटिक घटाने विविध मार्गांनी प्राप्त झाले. युरेनियम हेक्साफ्लोराइड UF 6 हे U किंवा UF 4 च्या फ्लोरिनेशनने एलिमेंटल फ्लोरिनसह किंवा UF 4 वर ऑक्सिजनच्या क्रियेद्वारे प्राप्त केले जाते. हेक्साफ्लोराइड 64 डिग्री सेल्सियस (1137 मिमी एचजी) वर उच्च अपवर्तक निर्देशांकासह पारदर्शक क्रिस्टल्स बनवते; कंपाऊंड अस्थिर आहे (सामान्य दाबाने ते 56.54 ° सेल्सिअस तापमानात उत्तेजित होते). युरेनियम ऑक्सोहलाइड्स, उदाहरणार्थ, ऑक्सोफ्लोराइड्समध्ये UO 2 F 2 (युरेनिल फ्लोराइड), UOF 2 (युरेनियम ऑक्साईड डायफ्लोराइड) रचना असते.

आणि शनि), सर्व प्रथम, सूर्याभोवती त्याच्या असामान्य हालचालीसाठी उल्लेखनीय आहे, म्हणजे, इतर सर्व ग्रहांच्या विपरीत, युरेनस "प्रतिगामी" फिरतो. याचा अर्थ काय? आणि वस्तुस्थिती अशी आहे की जर आपल्या पृथ्वीसह इतर ग्रह फिरत फिरत असल्यासारखे असतील (टॉर्शनमुळे, दिवस आणि रात्र बदलतात), तर युरेनस हा रोलिंग बॉलसारखा आहे आणि परिणामी, दिवस बदलतो/ रात्री, तसेच यावरील ऋतू लक्षणीय भिन्न आहेत.

युरेनसचा शोध कोणी लावला

पण या असामान्य ग्रहाबद्दलची आपली कथा त्याच्या शोधाच्या इतिहासासह सुरू करूया. युरेनस ग्रहाचा शोध इंग्लिश खगोलशास्त्रज्ञ विल्यम हर्शेल यांनी १७८१ मध्ये लावला होता. विशेष म्हणजे, त्याच्या असामान्य हालचालीचे निरीक्षण करताना, खगोलशास्त्रज्ञाने प्रथम ते चुकीचे मानले आणि काही वर्षांच्या निरीक्षणानंतरच त्याला ग्रहांची स्थिती प्राप्त झाली. हर्शेलला त्याला "जॉर्ज स्टार" म्हणायचे होते, परंतु वैज्ञानिक समुदायाने जोहान बोडे - युरेनसने प्रस्तावित केलेल्या नावाला प्राधान्य दिले, प्राचीन देव युरेनसच्या सन्मानार्थ, जो आकाशाचा अवतार आहे.

प्राचीन पौराणिक कथांमधील देव युरेनस हा देवतांपैकी सर्वात जुना आहे, प्रत्येक गोष्टीचा आणि प्रत्येकाचा निर्माता आहे (इतर देवांसह), आणि सर्वोच्च देव झ्यूस (बृहस्पति) चे आजोबा देखील आहेत.

युरेनस ग्रहाची वैशिष्ट्ये

युरेनियम आपल्या पृथ्वीपेक्षा 14.5 पट जड आहे. तरीसुद्धा, हा महाकाय ग्रहांपैकी सर्वात हलका ग्रह आहे, कारण त्याचा शेजारचा ग्रह जरी आकाराने लहान असला तरी त्याचे वस्तुमान युरेनसपेक्षा जास्त आहे. या ग्रहाची सापेक्ष हलकीपणा त्याच्या रचनेमुळे आहे, त्यातील एक महत्त्वपूर्ण भाग बर्फ आहे आणि युरेनसवरील बर्फ सर्वात वैविध्यपूर्ण आहे: तेथे अमोनिया, पाणी आणि मिथेन बर्फ आहे. युरेनसची घनता 1.27 g/cm3 आहे.

युरेनसचे तापमान

युरेनसवरील तापमान किती आहे? सूर्यापासून त्याच्या अंतरामुळे, ते अर्थातच खूप थंड आहे आणि येथे मुद्दा केवळ त्याच्या दुर्गमतेचाच नाही तर युरेनसची अंतर्गत उष्णता इतर ग्रहांच्या तुलनेत कित्येक पट कमी आहे. ग्रहाचा उष्णतेचा प्रवाह पृथ्वीच्या तुलनेत खूपच कमी आहे. परिणामी, सूर्यमालेतील सर्वात कमी तापमानांपैकी एक युरेनस - 224 सेल्सिअसवर नोंदवले गेले, जे सूर्यापासून अगदी पुढे असलेल्या नेपच्यूनपेक्षाही कमी आहे.

युरेनसवर जीवसृष्टी आहे का?

वरील परिच्छेदात वर्णन केलेल्या तापमानात, हे स्पष्ट आहे की युरेनसवर जीवनाची उत्पत्ती शक्य नाही.

युरेनसचे वातावरण

युरेनसवरील वातावरण कसे आहे? या ग्रहाचे वातावरण थरांमध्ये विभागलेले आहे, जे तापमान आणि पृष्ठभागाद्वारे निर्धारित केले जाते. वातावरणाचा बाह्य थर ग्रहाच्या पारंपारिक पृष्ठभागापासून 300 किमी अंतरावर सुरू होतो आणि त्याला वातावरणीय कोरोना म्हणतात; हा वातावरणाचा सर्वात थंड भाग आहे. पृष्ठभागाच्या आणखी जवळ स्ट्रॅटोस्फियर आणि ट्रॉपोस्फियर आहे. नंतरचा भाग हा ग्रहाच्या वातावरणाचा सर्वात कमी आणि दाट भाग आहे. युरेनसच्या ट्रॉपोस्फियरची एक जटिल रचना आहे: त्यात पाण्याचे ढग, अमोनियाचे ढग आणि मिथेन ढग अव्यवस्थितपणे एकत्र मिसळलेले असतात.

हेलियम आणि आण्विक हेलियमच्या उच्च सामग्रीमुळे युरेनसच्या वातावरणाची रचना इतर ग्रहांच्या वातावरणापेक्षा वेगळी आहे. तसेच, युरेनसच्या वातावरणाचा मोठा भाग मिथेनचा आहे, एक रासायनिक संयुग जे तेथील वातावरणातील सर्व रेणूंपैकी 2.3% बनवते.

युरेनस ग्रहाचा फोटो

युरेनसची पृष्ठभाग

युरेनसच्या पृष्ठभागावर तीन थर असतात: एक खडकाळ गाभा, बर्फाळ आवरण आणि हायड्रोजन आणि हेलियमचे बाह्य कवच, जे वायूमय अवस्थेत असतात. युरेनसच्या पृष्ठभागाचा भाग असलेला आणखी एक महत्त्वाचा घटक लक्षात घेण्यासारखे आहे - मिथेन बर्फ, ज्याला ग्रहाचा निळा रंग म्हणतात.

शास्त्रज्ञांनी वातावरणाच्या वरच्या थरांमध्ये कार्बन मोनोऑक्साइड आणि कार्बन डायऑक्साइड शोधण्यासाठी स्पेक्ट्रोस्कोपीचा वापर केला.

होय, युरेनसलाही वलय आहेत (इतर महाकाय ग्रहांप्रमाणे), जरी ते त्याच्या सहकाऱ्यांसारखे मोठे आणि सुंदर नसले तरी. याउलट, युरेनसच्या कड्या अंधुक आणि जवळजवळ अदृश्य आहेत, कारण त्यामध्ये अनेक गडद आणि लहान कण असतात, ज्याचा व्यास मायक्रोमीटरपासून काही मीटरपर्यंत असतो. विशेष म्हणजे, शनीचा अपवाद वगळता इतर ग्रहांच्या कड्यांपेक्षा युरेनसच्या वलयांचा शोध आधी लागला होता; डब्ल्यू. हर्शेल या ग्रहाचा शोध घेणाऱ्यानेही युरेनसवर कड्या पाहिल्याचा दावा केला होता, परंतु नंतर त्यांनी त्याच्यावर विश्वास ठेवला नाही, कारण दुर्बिणीने हर्शेलने काय पाहिले याची पुष्टी करण्यासाठी त्या वेळी इतर खगोलशास्त्रज्ञांकडे पुरेसे सामर्थ्य नव्हते. केवळ दोन शतकांनंतर, 1977 मध्ये, अमेरिकन खगोलशास्त्रज्ञ जेमसन एलियट, डग्लस मिन्कॉम आणि एडवर्ड डनहॅम, कुइपर वेधशाळेचा वापर करून, युरेनसच्या वलयांचे स्वतःच्या डोळ्यांनी निरीक्षण करू शकले. शिवाय, हे अपघाताने घडले, कारण शास्त्रज्ञ फक्त ग्रहाच्या वातावरणाचे निरीक्षण करणार होते आणि त्याची अपेक्षा न करता, रिंगांची उपस्थिती शोधून काढली.

सध्या युरेनसच्या 13 ज्ञात रिंग आहेत, त्यापैकी सर्वात तेजस्वी एप्सिलॉन रिंग आहे. या ग्रहाचे रिंग तुलनेने तरुण आहेत; ते त्याच्या जन्मानंतर तयार झाले. ग्रहाच्या काही नष्ट झालेल्या उपग्रहांच्या अवशेषांपासून युरेनसच्या कड्या तयार झाल्या आहेत, असा एक गृहितक आहे.

युरेनसचे चंद्र

चंद्रांबद्दल बोलताना, युरेनसचे किती चंद्र आहेत असे तुम्हाला वाटते? आणि त्याच्याकडे त्यापैकी 27 आहेत (किमान या क्षणी ज्ञात). सर्वात मोठे आहेत: मिरांडा, एरियल, अंब्रिएल, ओबेरॉन आणि टायटानिया. युरेनसचे सर्व चंद्र हे खडक आणि बर्फाचे मिश्रण आहेत, मिरांडाचा अपवाद वगळता, जो पूर्णपणे बर्फापासून बनलेला आहे.

ग्रहाच्या तुलनेत युरेनसचे उपग्रह असेच दिसतात.

बर्‍याच उपग्रहांना वातावरण नसते आणि त्यापैकी काही ग्रहाच्या कड्यांमध्ये फिरतात, ज्याद्वारे त्यांना अंतर्गत उपग्रह देखील म्हणतात आणि त्या सर्वांचा युरेनसच्या रिंग सिस्टमशी मजबूत संबंध आहे. शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की युरेनसने अनेक चंद्र पकडले आहेत.

युरेनसचे परिभ्रमण

युरेनसचे सूर्याभोवती फिरणे हे कदाचित या ग्रहाचे सर्वात मनोरंजक वैशिष्ट्य आहे. आम्ही वर लिहिल्यापासून, युरेनस इतर सर्व ग्रहांपेक्षा वेगळ्या प्रकारे फिरतो, म्हणजे “प्रतिगामी”, जसे की पृथ्वीवर बॉल फिरतो. याचा परिणाम म्हणून, युरेनसवर दिवस आणि रात्रीचा बदल (आपल्या नेहमीच्या समजानुसार) ग्रहाच्या विषुववृत्ताजवळच होतो, जरी तो क्षितिजाच्या अगदी खाली स्थित असूनही, अंदाजे ध्रुवीय अक्षांशांप्रमाणेच. पृथ्वीवर. ग्रहाच्या ध्रुवांबद्दल, "ध्रुवीय दिवस" ​​आणि "ध्रुवीय रात्र" प्रत्येक 42 पृथ्वी वर्षांनी एकदा एकमेकांना बदलतात.

युरेनसवरील वर्षासाठी, एक वर्ष आपल्या पृथ्वीवरील 84 वर्षांच्या बरोबरीचे आहे; या काळात ग्रह सूर्याभोवती त्याच्या कक्षेत फिरतो.

युरेनसला जाण्यासाठी किती वेळ लागतो?

पृथ्वीवरून युरेनसचे उड्डाण किती लांब आहे? जर, आधुनिक तंत्रज्ञानासह, आपल्या जवळच्या शेजारी, शुक्र आणि मंगळावर उड्डाण करण्यासाठी अनेक वर्षे लागली, तर युरेनससारख्या दूरच्या ग्रहांवर उड्डाण करण्यास अनेक दशके लागू शकतात. आजपर्यंत, फक्त एका अंतराळयानाने असा प्रवास केला आहे: 1977 मध्ये नासाने प्रक्षेपित केलेले व्हॉयेजर 2, 1986 मध्ये युरेनसवर पोहोचले, जसे आपण पाहू शकता, एकेरी उड्डाणासाठी जवळजवळ एक दशक लागले.

शनीचा अभ्यास करण्यात गुंतलेले कॅसिनी उपकरण युरेनसला पाठवण्याचीही योजना होती, परंतु नंतर कॅसिनी शनिजवळ सोडण्याचा निर्णय घेण्यात आला, जिथे तो अगदी अलीकडेच मरण पावला - गेल्या सप्टेंबर 2017 मध्ये.

• त्याच्या शोधाच्या तीन वर्षांनंतर, युरेनस ग्रह व्यंग्यात्मक पॅम्फलेटसाठी सेटिंग बनला. विज्ञान कल्पित लेखक त्यांच्या विज्ञान कथा कृतींमध्ये या ग्रहाचा उल्लेख करतात.
• युरेनस रात्रीच्या आकाशात उघड्या डोळ्यांनी पाहिले जाऊ शकते, आपल्याला फक्त कुठे पहावे हे माहित असणे आवश्यक आहे आणि आकाश पूर्णपणे गडद असले पाहिजे (जे दुर्दैवाने आधुनिक शहरांमध्ये शक्य नाही).
• युरेनस ग्रहावर पाणी आहे. पण युरेनसवरील पाणी बर्फासारखे गोठलेले आहे.
• युरेनस ग्रहाला सौरमालेतील “सर्वात थंड ग्रह” म्हणून आत्मविश्वासाने सन्मानित केले जाऊ शकते.

युरेनस ग्रह, व्हिडिओ

आणि शेवटी, युरेनस ग्रहाबद्दल एक मनोरंजक व्हिडिओ.

हा लेख इंग्रजीमध्ये उपलब्ध आहे - .