اورانيوم هنگام عمل پالايش به رنگ سفيد مايل به نقره اي فلزي با خاصيت راديو اکتيوي ضعيف ميباشد که کمي از فولادنرم تر است. اين فلز چکش خاررساناي جريان الکتريسيته و کمي Paramagnetic ميباشد. چگالي اورانيوم 65% بيشتر از چگالي سرب ميباشد. اگر اورانيوم به خوبي جدا شود بشدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسيد ميشود. اورانيوم استخراج شده از معادن ميتواند به صورت شيميايي به دي اکسيد اورانيوم و ديگر گونه هاي قابل استفاده در صنعت تبديل شود.
اورانيوم در صنعت سه گونه دارد:
ـ آلفا (Orthohombic) که تا دماي 667.7 درجه پايدار است.
ـ بتا (Tetragonal) که از دماي 667.7 تا 774.8 درجه پايدار است.
ـ گاما (Body-centered cubic) که از دماي 774.8 درجه تا نقطه ذوب پايدار است. ( اين رساناترين و چکش خوارترين گونه اورانيوم ميباشد.)
دو ايزوتوپ مهم آن U235 و U238 ميباشند که u235 مهمترين براي راکتورها و سلاحهاي هسته اي است. چرا که اين ايزوتوپ تنها ايزوتوپي است که در طبيعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترونهاي حرارتي شکافته ميشود. ايزوتوپ u238 نيز از اين جهت مهم است که نوترونها را براي توليد ايزوتوپ راديو اکتيو جذب کرده و آن را به ايزوتوپ Pu239 پلوتونيوم تجزيه ميکند. ايزوتوپ مصنوعي U233 نيز شکافته شده و توسط بمباران نوتروني Thorium232 بوجود ميآيد.
اورانيوم اولين عنصر يافته شده بود که ميتوانست شکافته شود. براي نمونه با بمباران آرام نوتروني ايزوتوپ U235 آن به ايزوتوپ کوتاه عمر U236 تبديل شده و بلا فاصله به دو هسته کوچکتر تقسيم ميشود که اين عمل انرژي آزاد کرده و نوترونهاي بيشتري توليد ميکند.
اگر اين نوترونها توسط هسته u235 ديگري جذب شوند عملکرد حلقه هسته اي دوباره اتفاق مي افتد و اگر چيزي براي جذب نوترونها وجود نداشته باشد به حالت انفجاري در مي آيند. اولين بمب اتمي با اين اصل جواب داد (شکاف هسته اي) نام دقيقتر براي اين بمبها و بمب هاي هيدروژني(آميزش هسته اي) سلاحهاي هسته اي ميباشد.

کاربردها:

فلز اورانيوم بسيار سنگين و پرچگالي ميباشد.اورانيوم خالي توسط بعضي از ارتشها براي ساخت محافظ براي تانکها و ساخت قسمتهايي از موشکها و ادوات جنگي استفاده ميشود. ارتشها همچنين از اورانيوم غني شده براي سوخت ناوگان خود و زيردريايي ها و همچنين سلاحهاي هسته اي استفاده ميکنند. سوخت استفاده شده در راکتورهاي ناوگان ايالات متحده معمولا اورانيوم U235 غني شده ميباشد. اورانيوم موجود در سلاحهاي هسته اي بشدت غني ميشوند که اين مقدار بصورت تقريبي 90% ميباشد.
مهمترين کاربرد اورانيوم در بخش غير نظامي تامين سوخت دستگاههاي توليد نيروي هسته اي است که در آنها سوخت U235 به ميزان 2الي3% غني ميشود. اورانيوم تخليه شده در هليکوپترها و هواپيماها به عنوان وزن متقابل بر هر بار استفاده ميشود.
ديگر کاربردهاي اين عنصر عبارتند از :
ـ لعاب ظروف سفالي از مقدار کمي اورانيوم طبيعي تشکيل شده است (که داخل فرايند غني سازي نميشود) که اين عنصر براي اضافه کردن رنگ به آن اضافه ميشود.
ـ نيمه عمر طولاني ايزوتوپ اورانيوم 238 آن را براي تخمين سن سنگهاي آتشفشاني مناسب ميسازد.
ـ U235 در راکتورهاي هسته اي Breeder به پلوتونيوم تبديل ميشود. و پلوتونيوم نيز در ساخت بمبهاي هيدروژني مورد استفاده قرار ميگيرد.
ـ استات اورانيوم در شيمي تحليلي کاربرد دارد.
ـ برخي از لوازم نوردهنده از اورانيوم و برخي در مواد شيميايي عکاسي مانند نيترات اورانيوم استفاده ميکنند.
معمولا کودهاي فسفاتي حاوي مقدار زيادي اورانيوم طبيعي ميباشند. چراکه مواد کاني که آنها از آنجا گرفته شده اند حاوي مقدار زيادي اورانيوم ميباشند.
ازفلز اورانيوم براي اهداف اشعه ايکس در ساخت اين اشعه با انرژي بالا استفاده ميشود.
ازاين عنصر در وسايل Interial Guidance و Gyro Compass استفاده ميشود.

تاريخچه:

استفاده از اورانيوم به شکل اکسيدطبيعي آن به سال 79 ميلادي بر مي گردد يعني زماني که اين عنصر براي اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعابدار استفاده شد (شيشه زرد با يک در صد اورانيوم در نزديکي ناپل ايتاليا کشف شده است.(
کشف اين عنصر به شيميدان آلماني به نام مارتين هنريچ کلاپرس اختصاص داده شد که در سال 1789 اورانيوم را به صورت قسمتي از کاني که آن را pitchblende ناميد کشف شد. نام اين عنصر بر اساس سياره اورانوس که هشت سال قبل از آن کشف شده بود برگزيده شد .اين عنصر در سال 1841 به صورت فلز جداگانه توسط eugne melchior peligot استفاده شد.
در سال 1896 Henri Becquerel فيزيکدان فرانسوي براي اولين بار به خاصيت راديو اکتيويته آن پي برد.
در پروژه Manhattan نامهاي Tuballoy و Oralloy براي اورانيوم طبيعي و اورانيوم غني شده بکار برده شد. اين اسامي هنوز نيز براي اورانيوم غني شده و اورانيوم طبيعي بکار برده ميشوند.
در آغاز قرن بيستم تفحص و جستجو براي يافتن معادن راديو اکتيو در ايالات متحده آغاز شد. منابع راديوم که حاوي کاني هاي اورانيوم نيز بودند براي استفاده آنها در رنگ ساعت هاي شب نما و ديگر ابزار جستجو شدند. در طي جنگ جهاني دوم اورانيوم از نظر اهداف دفاعي اهميت پيدا کرد. در سال 1943 Union Mines Development Corporation کنگره اي را در کلرادو به منظور استفاده ارتش از قدرت اتمي در پروژه Manhattan تشکيل داد.
در دهه 1960 ملزومات ارتش تزلزل يافت و در اواخر سال 1970دولت برنامه تهيه اورانيوم خود را کامل کرد. همزمان با همين مساله بازار ديگري بوجود آمد که درواقع همان کارخانه هاي نيروگاه هاي هسته اي اقتصادي بود.
ترکيبات:
تترا فلوروئيد اورانيوم UF4که به نمک سبز معروف است يک محصول مياني هگزافلوريد اورانيوم ميباشد. هگزا فلوريد اورانيوم UF6 جامد است که در دماي بالاي 56 درجه سانتيگراد بخار ميشود. UF6 ترکيب اورانيوم است که براي دو فرايند غني سازي Gaseous Diffusion و Centrifuge استفاده ميشود. و در صنعت با نام ساده Hex خوانده ميشود.
Yellowcake اورانيوم غليظ شده است. نام اين عنصر بدليل رنگ و شکل آن در هنگام توليد ميباشد اگرچه توليد امروزه Yellowcake بيشتر به رنگ سبز مايل به سياه ميگرايد تا زرد. Yellowcake تقريبا 70 تا 90 درصد اکسيد اورانيوم دارد. (U3O8)
Diuranate آمونيوم محصول جنبي توليد Yellowcake ميباشد که رنگ آن زرد درخشان ميباشد. که گاهي اوقات باعث اشتباه شده و Yellowcake ناميده ميشود اما اين نام درست اين محصول نميباشد.

پيدايش:

اورانيوم عنصر طبيعي است که تقريبا در تمام سنگها آب و خاک به ميزان کم يافت ميشود. و بنظر مي رسد که مقدار آن از Antimony، برليوم، کادميوم، جيوه، طلا، نقره و تنگستن بيشتر باشد و اين فراواني در حد آرسنيک و موليبدنيوم است. اين عنصر در بيشترکاني هاي اورانيومي از قبيل Pitchblende،Uraninite ،Autunite,، Uranophane, tobernite و Coffinite يافت ميشود.
مقدار بيشتري از اورانيوم در موادي از قبيل صخره هاي فسفاتي و کانيهاي مانند Lignite و Monazite يافت ميشود. که بيشتر براي مصارف اقتصادي از همين منابع استخراج مي شود. از آنجا که اورانيوم نيمه عمر راديو اکتيوي طولاني 4.47x109 سال براي U-238 دارد مقدار آن هميشه در زمين ثابت ميماند.
بنظر ميرسد که فرو پاشي اورانيوم و واکنشهاي هسته اي آن با توريوم همان منبع گرمايي عظيمي است که در هسته زمين، باعث ذوب شدن قسمت خارجي هسته زمين گرديده و باعث ايجاد حرکت پوسته اي زمين مي شود.
معدن اورانيوم صخره اي است که تمرکزهاي اورانيومي ميباشد که مقدار اقتصادي آن يک تا چهار پوند اکسيد اورانيوم در هر تن ميباشد که تقريبا 0.05 تا 0.20 درصد اکسيد اورانيوم دارد.

توليد و توزيع:

اورانيوم اقتصادي از طريق تقليل هاليدهاي اورانيوم با خاک فلزات قليايي توليد مي شود. همچنين فلز اورانيوم مي تواند از طريق عمل الکتروليز 5KUF يا Uf4 که در CaCl2 و NaCl حل شده است بدست آيد. اورانيوم خالص نيز از طريق تجزيه حرارتي هاليدهاي اورانيوم حاصل ميشود.
در سال 2001 مالکان راکتورهاي هسته اي غير نظامي آمريکا از اين کشور و منابع خارجي 21300 تن اورانيوم خريداري کردند. قيمت پرداخت شده براي هر کيلوگرم اورانيوم حدودا 26.39 دلار بود که در مقايسه با سال 1998 16% کاهش داشت. در سال 2001 ايالات متحده 1018 تن اورانيوم از 7 عمليات معدني در غرب رود ميسيسيپي توليد کرد.
اورانيوم بيشتر توسط فرانسوي ها در کشورهاي جهان توزيع شده است.
معمولا کشورهاي بزرگتر اورانيوم بيشتري در مقايسه با کشورهاي کوچکتر توليد ميکنند. چراکه گسترش و توزيع اورانيوم در جهان يک شکل و يکنواخت است. کشور استراليا ذخاير بسيار زيادي از اين عنصر دارد که تقريبا 30% ذخاير دنيا را شامل ميشود.

ايزوتوپها:

اورانيوم طبيعي از 3 ايزوتوپ U-238, U-235, U-234 تشکيل شده است که U-238 فراوان ترين آنها (99.3%) ميباشد. اين سه ايزوتوپ راديو اکتيو بوده که نيمه عمر آنها عبارت است از U-235 4.5x109 سال که پايدارترين آنها ميباشد. U-235 7x108 سال و U234 2.5x105 سال.
ايزوتوپهاي اورانيوم ميتوانند از هم جدا شوند تا تمرکز يک ايزوتوپ بر ديگري را افزايش دهند. اين فرايند "غني سازي" نام دارد. وزن U-235 براي غني شدن بايد0.711 درصد افزايش يابد.اورانيوم 235 براي استفاده در سلاحهاي هسته اي و نيروگاه هاي اتمي مناسب تر است. اين فرايند مقادير بسياري اورانيوم بوجود مي آورد که در U-235 تخليه ميشوند و خالصترين اورانيوم يعني U238 اورانيوم خالي يا DU نام دارد. اگر ايزوتوپ 235 بخواهد تخليه شود بايد وزنش 0.711 درصد کم شود.

هشدار ها:

تمام ترکيبات اورانيوم سمي و راديو اکتيو هستند. سمي بودن اين عنصر ميتواند کشنده باشد. در مقادير بسيار کم خاصيت سمي بودن اين عنصر به کليه آسيب ميرساند. خواص راديو اکتيوي اين عنصر نيز سيستماتيک و نظام بند است. در کل ترکيبات اورانيوم به سختي جذب روده و ريه ميشوند و خطرات راديولوژيکي آن باقي ميماند. فلز خالص اورانيوم نيز خطر آتش سوزي به همراه دارد.
فرد ممکن است با تنفس غبار اورانيو م در هوا يا خوردن و آشاميدن آب و غذا در معرض اين عنصر قرار بگيرد. البته بيشتر اين عمل از طريق خوردن آب و غذا صورت ميگيرد. جذب روزانه اورانيوم در غذا 0.07 تا 1.1 ميکروگرم ميباشد. مقدار اورانيوم در هوا معمولا بسيار ناچيز است. افرادي که در کنار تاسيسات هسته اي دولت و يا معادن استخراج اورانيوم زندگي ميکنند بيشتر در معرض اين عنصر قرار مي گيرند.
اورانيوم ممکن است که درطريق تنفس يا بلع و يا در موارد استثنايي از طريق شکافي روي پوست وارد بدن شود. اورانيوم توسط پوست جذب نميشود و ذرات آلفاي ساتع شده از اين عنصر نميتواند به پوست نفوذ کند. بنابر اين اورانيومي که خارج از بدن باشد نميتواند به اندازه اورانيوم داخل بدن مضر و خطرناک باشد. اگر اورانيوم به بدن وارد شود ممکن است موجب سرطان شده يا به کليه ها آسيب برساند.
منبع:www.articles.ir
/س