Artikkelen forteller om når et slikt kjemisk grunnstoff som uran ble oppdaget, og i hvilke industrier dette stoffet brukes i vår tid.
Uran er et kjemisk grunnstoff i energi- og militærindustrien
Til alle tider har folk prøvd å finne svært effektive energikilder, og ideelt sett - å lage en såk alt evighetsmaskin. Dessverre ble umuligheten av dens eksistens teoretisk bevist og underbygget tilbake på 1800-tallet, men forskerne mistet fortsatt aldri håpet om å realisere drømmen om en slags enhet som ville være i stand til å produsere en stor mengde "ren" energi for en svært lang tid.
Delvis ble dette realisert med oppdagelsen av et slikt stoff som uran. Et kjemisk grunnstoff med dette navnet dannet grunnlaget for utviklingen av atomreaktorer, som i vår tid gir energi til hele byer, ubåter, polarskip og så videre. Riktignok kan energien deres ikke kalles "ren", men de siste årene har mange selskaper utviklet kompakte tritiumbaserte "atombatterier" for bredt salg - de har ingen bevegelige deler og er trygge for helsen.
I denne artikkelen vil vi imidlertid analysere i detalj historien til oppdagelsen av et kjemisk grunnstoffk alt uran og reaksjonen av fisjon av kjernene.
Definition
Uran er et kjemisk grunnstoff som har atomnummer 92 i det periodiske systemet til Mendeleev. Atommassen er 238 029. Det er betegnet med symbolet U. Under normale forhold er det et tett, tungt sølvfarget metall. Hvis vi snakker om radioaktiviteten, så er uran i seg selv et grunnstoff med svak radioaktivitet. Den inneholder heller ikke helt stabile isotoper. Og den mest stabile av de eksisterende isotopene er uran-338.
Vi fant ut hva dette elementet er, og la oss nå se på historien til oppdagelsen.
Historie
Et slikt stoff som naturlig uranoksid har vært kjent for folk siden antikken, og eldgamle håndverkere brukte det til å lage glasur, som ble brukt til å dekke ulike keramikk for vannmotstand til kar og andre produkter, samt deres dekorasjoner.
Året 1789 var en viktig dato i historien for oppdagelsen av dette kjemiske elementet. Det var da kjemikeren og tyskfødte Martin Klaproth var i stand til å skaffe det første metalliske uranet. Og det nye elementet fikk navnet sitt til ære for planeten som ble oppdaget åtte år tidligere.
I nesten 50 år ble uranet som ble oppnådd da ansett som et rent metall, men i 1840 kunne en kjemiker fra Frankrike, Eugene-Melchior Peligot, bevise at materialet oppnådd av Klaproth, til tross for passende ytre tegn, var ikke et metall i det hele tatt, men uranoksid. Litt senere mottok den samme Peligoekte uran er et veldig tungt grått metall. Det var da atomvekten til et slikt stoff som uran først ble bestemt. Det kjemiske elementet i 1874 ble plassert av Dmitri Mendeleev i hans berømte periodiske tabell over grunnstoffer, og Mendeleev doblet atomvekten til stoffet to ganger. Og bare 12 år senere ble det eksperimentelt bevist at den store kjemikeren ikke tok feil i sine beregninger.
Radioaktivitet
Men den virkelig utbredte interessen for dette elementet i det vitenskapelige miljøet begynte i 1896, da Becquerel oppdaget det faktum at uran sender ut stråler som ble oppk alt etter forskeren - Becquerel-stråler. Senere k alte en av de mest kjente forskerne på dette feltet, Marie Curie, dette fenomenet radioaktivitet.
Neste viktige dato i studiet av uran anses å være 1899: det var da Rutherford oppdaget at strålingen av uran er inhomogen og er delt inn i to typer - alfa- og beta-stråler. Og et år senere oppdaget Paul Villar (Villard) den tredje, den siste typen radioaktiv stråling vi kjenner til i dag - de såk alte gammastrålene.
Syv år senere, i 1906, utførte Rutherford, på grunnlag av sin teori om radioaktivitet, de første eksperimentene, hvis formål var å bestemme alderen til forskjellige mineraler. Disse studiene la blant annet grunnlaget for dannelsen av teori og praksis for radiokarbonanalyse.
Fisjon av urankjerner
Men, kanskje, den viktigste oppdagelsen, takket være hvilkenutbredt gruvedrift og anrikning av uran for både fredelige og militære formål er prosessen med fisjon av urankjerner. Det skjedde i 1938, oppdagelsen ble utført av de tyske fysikerne Otto Hahn og Fritz Strassmann. Senere fikk denne teorien vitenskapelig bekreftelse i arbeidene til flere tyske fysikere.
Kjernen i mekanismen de oppdaget var som følger: hvis du bestråler kjernen til uran-235-isotopen med et nøytron, så begynner det å dele seg ved å fange et fritt nøytron. Og, som vi alle nå vet, er denne prosessen ledsaget av frigjøring av en enorm mengde energi. Dette skjer hovedsakelig på grunn av den kinetiske energien til selve strålingen og fragmentene av kjernen. Så nå vet vi hvordan uranfisjon skjer.
Oppdagelsen av denne mekanismen og dens resultater er utgangspunktet for bruk av uran til både fredelige og militære formål.
Hvis vi snakker om bruken til militære formål, så er det for første gang teorien om at det er mulig å skape betingelser for en slik prosess som en kontinuerlig fisjonsreaksjon av urankjernen (siden enorm energi er nødvendig for å detonere en atombombe) ble bevist av sovjetiske fysikere Zeldovich og Khariton. Men for å skape en slik reaksjon må uran anrikes, siden det i normal tilstand ikke har de nødvendige egenskapene.
Vi ble kjent med historien til dette elementet, nå skal vi finne ut hvor det brukes.
Uranisotopbruk og -typer
Etter oppdagelsen av en slik prosess som urankjedefisjonsreaksjonen, ble fysikere stilt overfor spørsmålet om hvor de skulle bruke den?
For øyeblikket er det to hovedområder hvor uranisotoper brukes. Dette er en fredelig (eller energi) industri og militær. Både den første og den andre bruker den kjernefysiske fisjonsreaksjonen til uran-235 isotopen, bare utgangseffekten er forskjellig. Enkelt sagt, i en atomreaktor er det ikke nødvendig å opprette og vedlikeholde denne prosessen med den samme kraften som er nødvendig for å utføre eksplosjonen av en atombombe.
Så, hovedindustriene der uranfissjonsreaksjonen brukes ble listet opp.
Men å skaffe uran-235-isotopen er en ekstremt kompleks og kostbar teknologisk oppgave, og ikke alle stater har råd til å bygge anrikningsanlegg. For å få tak i tjue tonn uranbrensel, hvor innholdet av uran 235-isotopen vil være fra 3-5 %, vil det være nødvendig å anrike mer enn 153 tonn naturlig, «rå» uran.
Uran-238-isotopen brukes hovedsakelig i utformingen av atomvåpen for å øke deres kraft. Dessuten, når den fanger et nøytron, etterfulgt av en beta-nedbrytningsprosess, kan denne isotopen til slutt bli til plutonium-239 – et vanlig brensel for de fleste moderne atomreaktorer.
Til tross for alle manglene ved slike reaktorer (høye kostnader, kompleksitet ved vedlikehold, fare for ulykker), lønner driften seg svært raskt, og de produserer usammenlignelig mer energi enn klassiske termiske eller vannkraftverk.
Reaksjonen ved fisjon av urankjernen gjorde det også mulig å lage masseødeleggelsesvåpen. Den utmerker seg ved sin enorme styrke, relativkompakthet og det faktum at det er i stand til å gjøre store landområder uegnet for menneskelig bolig. Riktignok bruker moderne atomvåpen plutonium, ikke uran.
utarmet uran
Det finnes også en slik variasjon av uran som utarmet. Den har et veldig lavt nivå av radioaktivitet, noe som betyr at det ikke er farlig for mennesker. Den brukes igjen i den militære sfæren, for eksempel er den lagt til rustningen til den amerikanske Abrams-tanken for å gi den ekstra styrke. I tillegg kan du i nesten alle høyteknologiske hærer finne forskjellige skjell med utarmet uran. I tillegg til deres høye masse, har de en annen veldig interessant egenskap - etter ødeleggelsen av prosjektilet, antennes fragmenter og metallstøv spontant. Og forresten, for første gang ble et slikt prosjektil brukt under andre verdenskrig. Som vi kan se, er uran et grunnstoff som har blitt brukt i ulike felt av menneskelig aktivitet.
Konklusjon
I følge forskernes prognoser, rundt 2030, vil alle store uranforekomster være fullstendig oppbrukt, hvoretter utviklingen av de vanskelig tilgjengelige lagene vil begynne og prisen vil stige. Forresten, uranmalm i seg selv er helt ufarlig for mennesker - noen gruvearbeidere har jobbet med utvinningen i generasjoner. Nå har vi funnet ut historien til oppdagelsen av dette kjemiske elementet og hvordan fisjonsreaksjonen til kjernene blir brukt.
Forresten, et interessant faktum er kjent - uranforbindelser har lenge vært brukt som maling for porselen ogglass (såk alt uranglass) frem til 1950-tallet.
