اليورانيوم (Uranium)

اليورانيوم (Uranium)

هو أحد العناصر الكيميائية المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده الذري هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي. أهم نظائره 235 الذي يستخدم في المفاعلات النووية وتصنع منه القنابل الذرية والهيدروجينية الاندماجية والانشطارية، وكذلك 238 الذي يستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي.

اليورانيوم هو المعدن الذي يطلق الطاقة الهائلة للذرة. والإشعاع الطبيعي لليورانيوم وضع لاستعمالات مذهلة في الطب والزراعة والصناعة وعلم الأحياء. قطعة من معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ لكنها ثقيلة جداً بالنسبة إلى حجمها. تصور أن 3,0 متر مكعب من اليورانيوم يزن أكثر من نصف طن! فهو أثقل معدن موجود في الطبيعة.

وميزة اليورانيوم أنه ذو نشاط اشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء مطلقة طاقة في شكل إشعاع، كما أن بعض ذراته تنشطر وتتفجر مطلقة كميات هائلة من الطاقة.



عملية تخصيب اليورانيوم Uranium enrichement عبارة عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة Isotope separation من عنصر ما لغرض زيادة تركيز نظائر اخرى للحصول على مادة تعتبر مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب و اليورانيوم المنضب . وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظائر الغير مرغوبة حيث يزداد العنصر تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة.

على سبيل المثال اليورانيوم المخصب عبارة عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم-235 فيه وازالة النظائر الأخرى. وعملية التخصيب هذه صعبة و مكلفة وتكمن الصعوبة ان النظائر الذي يراد ازالتها من اليورانيوم شبيهة جدا من ناحية الوزن للنظائر الذي يرغب بالابقاء عليها و تخصيبها ويتم عملية التخصيب باستخدام الحرارة عبر سائل او غاز لتساهم في عملية عزل النظائر الغير المرغوبة وهناك طرق اخرى أكثر تعقيدا كاستعمال الليزر أو الأشعة الكهرومغناطيسية.

مراحل إستخلاص اليورانيوم


استخلاص معدن اليورانيوم الخام من المناجم ( حوالي 1-5 كلغ للطن) ، ثم التنقية ثم التحويل.

2- يتم سحق المعدن تمهيداً لاستخلاصه وينتج عن ذلك مسحوق بني الكعكة الصفراء الذي يحتوي على 70% من ثاني أكسيد اليورانيوم- (أكسيد اليورانيوم المركز).

3- تحويل أكسيد اليورانيوم (الكعكة الصفراء) إلى غاز هكسا فلورايد اليورانيوم.

4- التخصيب - بغرض زيادة محتوى اليورانيوم 235 خلال عملية فصل النظائر- تزيد من نسبة اليورانيوم 235 بفصله عن اليورانيوم 238.


عملية التخصيب

1-التخصيب هو عملية فصل اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 ، ويتم بواسطة الطرد المركزي للغاز. حيث يتم تغذية الاسطوانة الدائرة (الطرد المركزي) -التي تدور على قاعدة يديرها محرك - بغاز اليورانيوم هكسا فلورايد - يذهب اليورانيوم في حالته الغازية إلى جهاز الطرد المركزي ويحول من 50-70 ألف دورة في الدقيقة.

2- تتجمع الجزيئات الأكثر ثقلاً من اليورانيوم 238 على جدار الأسطوانة ويهبط وهو اليورانيوم الأقل تخصيباً.

3- تتجمع الجزيئات الأخف من اليورانيوم 235 بالقرب من مركز الاسطوانة ويتحرك لأعلى.

4- يتم إرسال اليورانيوم 235 المخصب إلى جهاز ثاني للطرد المركزي ، يجري تغذية المرحلة التالية بغاز ثم تخصيبه على نحو طفيف بيورانيوم 235.

5- يتم الدفع بغاز مستنفد على نحو خفيف من اليورانيوم 235 لعمل تغذية راجعة إلى المرحلة السابقة.

اليورانيوم المخصب

يستخدم اليورانيوم المخصب في صناعة القنابل النووية، حيث يجب أن يرتفع مستوى اليورانيوم 235 قبل أن يتم حرقه كوقود في المفاعلات النووية أو أستخدامه لصنع الأسلحة النووية.


الأسلحة النووية:
خلال فترة عام يمكن لعدد 1500 من أجهزة الطرد المركزي أن تنتج كمية كافية من اليورانيوم عالي التخصيب لإنتاج قنبلة نووية واحدة. في حالة الأسلحة النووية يكون مستوى اليورانيوم 235 فوق 90% مقارنة بنسبة اليورانيوم 238 وبذلك يكون اليورانيوم 235 قابل للاحتراق.


المفاعلات النووية:

في هذه الحالة أن تكون نسبة (اليورانيوم 235) 3-5% (4-5%) مقارنة باليوراينوم 238 يكون اليورانيوم 238 غير قابل للاحتراق.