ماذا تعرف عن اليورانيوم واستخداماته النووية؟!

وطن – يعد اليورانيوم عنصرََا فلزيََا وهو من أعقد المعادن المعروفة على سطح الأرض من الناحية الكيماوية.

ما هو اليورانيوم؟

حسب موقع iflscience، تحتوي ذرة عنصر اليورانيوم على ما بين 92 بروتونًا وعددًا متغيرًا من النيوترونات، ما بين 140 و 146.

لكونه عنصرًا طبيعيًا متطرفًا، لا يمكن أن يتشكل اليورانيُوم إلا في حدث استثنائي. وتسمى هذه العملية بـ r وتحدث في بعض المستعرات الأعظمية وفي اصطدامات النجوم النيوترونية.

وانطلاقا من تلك الأحداث، انتشر عبر الكون وأصبح مكونًا مهمًا لكوكبنا على الرغم من ندرته.

واليورانيوم المتحلل هو سبب الحرارة الباطنية للأرض ويصدر بمرور الوقت، إشعاعات على شكل ذرات هيليوم، تتحول عادة إلى ثوريوم.

تتمتع جميع نظائر اليورانيُوم تقريبًا (النسخة التي تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات) بعمر نصفي طويل جدًا. وهو الوقت الذي تستغرقه عينة لتخفيض محتواها من اليورانيوم إلى النصف.

يبلغ عمر النصف لليورانيوم حوالي 238 4.5 مليار سنة.

من اكتشف اليورانيوم؟

تم استخدام اليورانيوم منذ العصر الروماني كطلاء زجاجي أصفر في السيراميك والزجاج.

في عام 1789 قام الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروث بخلط حمض النيتريك والبيتشبلند، ثم قام بتحييد المحلول بهيدروكسيد الصوديوم وخلق هذا التفاعل مادة صفراء غرقت في القاع.

عندما تم تسخين هذا الخليط بالفحم، تحول إلى مسحوق أسود، وهو ما اعتقد كالبروث خطأ أنه يورانيوم نقي. ولكنه كان على الأرجح أكسيد.

وأطلق على العنصر الجديد اسم كوكب أورانوس، الذي اكتشفه ويليام هيرشل قبل ثماني سنوات فقط.

واستغرق الأمر حتى عام 1841 لعزل أول عينة نقية من اليورانيُوم وتم تحقيق هذا الإنجاز من قبل الكيميائي أوجين ملكيور بيليغو.

ما هي استخدامات اليورانيوم؟

لم يعد استعمال اليورانيُوم مقتصرا على تلوين الزجاج والطلاء الزجاجي وإنما المهم هو تلك الخصائص المشعة التي يتمتع بها هذا المعدن، التي اكتشفها هنري بيكريل في عام 1896.

في عام 1934، قام فريق من الفيزيائيين الإيطاليين بقيادة إنريكو فيرمي بقصف اليورانيُوم بالنيوترونات، فانبعثت منه إلكترونات وبوزيترونات.

وتمكن أوتو هان وفريتز ستراسمان من تحويل اليورانيوم إلى عنصر أخف، وهو ما يسمى بالانشطار النووي.

فكيلوغرام واحد من اليورانيُوم -235 إذا ما خضع لعملية انشطار كاملة تساوي الطاقة الكيميائية التي يمكن استخلاصها بحرق 1.5 مليون كيلوجرام من الفحم.

وقد سمحت هذه القدرة على تخزين هذه الطاقة وإطلاقها بطريقة مفهومة جيدًا باستخدام هذا العنصر في محطات الطاقة النووية.

وبالمثل، تم استخدام الإطلاق المفاجئ والمتفجر للطاقة من اليورانيُوم في القنابل الذرية.

اليورانيوم المخصب والمستنفد

اليورانيُوم كما هو شائع ليس مثالياً في العديد من المفاعلات، فأكثر من 99.2 في المائة من اليورانيوُم المستخرج من الأرض هو اليورانيوم 238، مع وجود اليورانيوم 235 تقريبًا.

هذا النظير الأخير جيد جدًا في إنشاء تفاعل نووي متسلسل مما يجعل من الممكن الحصول على تفاعل ثابت ومستمر.

بقايا عملية التخصيب هو إنتاج اليورانيوم المستنفد والذي يحتوي على كمية أقل من اليورانيُوم 235 وتم استخدام هذا كحاويات لنقل المواد المشعة، ومعدات التصوير الشعاعي الصناعي، وكذلك الاستخدامات العسكرية مثل طلاء الدروع.

كما أثار استخدامه على نطاق واسع في الحروب الكثير من القلق بشأن الآثار الصحية طويلة المدى.