Uraniul, un element chimic: istoria descoperirii și reacția fisiunii nucleare

Articolul descrie când a fost descoperit un astfel de element chimic precum uraniul și în ce industrie se utilizează astăzi această substanță.

Uraniul este un element chimic al industriei energetice și militare

În orice moment, oamenii au încercat să găsească surse de energie foarte eficiente și, în mod ideal, să creeze așa-numitele mașină de mișcare perpetuă. Din păcate, incapacitatea existenței sale dovedite teoretic și justificate în secolul al XIX-lea, dar oamenii de stiinta inca nu a pierdut niciodată speranța de a realiza visul de un fel de dispozitiv, care ar fi în măsură să emită un număr mare de energie „curată“ pentru un timp foarte lung.

În parte, acest lucru a fost implementat cu succes cu descoperirea unei substanțe precum uraniul. Elementul chimic cu acest nume a constituit baza pentru dezvoltarea reactoarelor nucleare, care oferă astăzi energie întregilor orașe, submarine, nave polare și așa mai departe. Este adevărat că energia lor nu poate fi numită "curată", dar în ultimii ani multe companii au dezvoltat "baterii atomice" compacte bazate pe tritiu pentru vânzarea pe scară largă - nu au părți în mișcare și sunt sigure pentru sănătate.

Totuși, în acest articol, vom discuta în detaliu istoria descoperirii unui element chimic numit uraniu și a reacției de fisiune a nucleelor ​​sale.

definiție

element chimic uraniu

Uraniul este un element chimic care are un număr atomic de 92 în tabelul periodic al lui Mendeleyev. Masa atomică este de 238.029. Este indicat de simbolul U. În condiții normale, este un metal dens și dens de culoare argintie. Dacă vorbim despre radioactivitatea sa, atunci uraniul în sine este un element cu o radioactivitate slabă. De asemenea, nu are izotopi complet stabili. Iar cele mai stabile izotopi existente sunt uraniul-338.

Cu ceea ce reprezintă acest element, ne-am dat seama și acum vom analiza istoria descoperirii sale.

poveste

element uraniu

O astfel de substanță, cum ar fi oxidul de uraniu natural, cunoscut oamenilor inca din cele mai vechi timpuri, și folosite stăpânilor ei antice pentru producția de glazuri, care acoperă diferite vase de ceramică pentru rezistență la apă și alte produse, precum și decorarea lor.

Data importantă din istoria descoperirii acestui element chimic a fost 1789. Atunci chimistul și germanul după origine, Martin Klaproth, au reușit să obțină primul uraniu de tip metalic. Și noul element a primit numele în onoarea unei planetă deschisă cu opt ani mai devreme.

Aproape 50 de ani obținut în timp ce uraniul a fost considerat un metal pur, cu toate acestea, în 1840 chimistul francez Eugène-Peligot Melkor a putut dovedi că materialul obținut prin Klaproth, deși semne adecvate externe, nu din metal și oxid de uraniu. Puțin mai târziu, același Peligo a primit un adevărat uraniu - un metal foarte greu de culoare gri. Atunci a fost determinată mai întâi greutatea atomică a unei substanțe, cum ar fi uraniul. Elementul chimic din 1874 a fost plasat de Dmitri Mendeleev în faimosul său sistem periodic de elemente, iar Mendeleev a dublat greutatea atomică a substanței în jumătate. Și numai 12 ani mai târziu, sa dovedit prin experiență că mare chimist Nu m-am înșelat în calculele mele.

radioactivitate

reacția de fisiune a uraniului

Dar interesul real, în această parte largă a comunității științifice a început în 1896, când Becquerel a descoperit ca uraniul emite raze, care au fost denumite după exploratorul - raze Becquerel. Mai târziu, unul dintre cei mai renumiți oameni de știință din acest domeniu - Maria Curie, a numit acest fenomen radioactivitate.

Următoarea dată importantă în studiul uraniului este considerată anul 1899: atunci Rutherford a descoperit că radiația uraniului este neomogenă și este divizată în două tipuri - razele alfa și beta. Un an mai târziu, Paul Villar (Viillard) a descoperit al treilea, ultimul tip de radiații radioactive cunoscute până în prezent, așa-numitele raze gamma.

Șapte ani mai târziu, în 1906, Rutherford bazat teoria sa de radioactivitate efectuate primele experimente, al cărui scop a fost de a determina vârsta diferitelor minerale. Aceste studii au început, inclusiv formarea de teorie și practică analiza radiocarbonului.

Fisiune de nuclee de uraniu

fisiune de uraniu

Dar poate cea mai importantă descoperire, datorită căreia extracția și îmbogățirea largă a uraniului a început atât în ​​scopuri pașnice, cât și militare, este un proces fisiune nucleară uraniu. Sa întâmplat în 1938, descoperirea a fost efectuată de forțele fizicienilor germani Otto Ghana și Fritz Strassmann. Ulterior, această teorie a primit confirmarea științifică în lucrările mai multor fizicieni germani.



Mecanismul descoperit de ei a fost după cum urmează: în cazul în care nucleul iradiat uraniu-235 izotop neutroni, apoi apucând neutronul liber, ea începe să se împartă. Și, așa cum știm cu toții acum, acest proces este însoțit de alocarea unei cantități de energie colosală. Acest lucru se datorează în principal energiei cinetice a radiației în sine și a fragmentelor nucleului. Deci, acum știm cum are loc fuzionarea nucleelor ​​de uraniu.

Descoperirea acestui mecanism și a rezultatelor sale reprezintă punctul de plecare pentru utilizarea uraniului atât în ​​scopuri pașnice, cât și militare.

Dacă vorbim despre utilizarea sa în scopuri militare, pentru prima dată, o teorie care poate crea condițiile pentru un astfel de proces, ca o reacție continuă a uraniului de fisiune (ca să submineze bomba nucleară necesită energie extraordinară), dovedit de fizicieni sovietici Zeldovich și Khariton. Dar, pentru a crea o astfel de reacție, uraniul trebuie să fie îmbogățit, deoarece în starea lui obișnuită nu posedă proprietățile necesare.

Ne-am familiarizat cu istoria acestui element, acum vom înțelege unde se aplică.

Aplicarea și tipurile de izotopi de uraniu

Compuși ai uraniului

După descoperirea unui astfel de proces ca reacția diviziunii lantului de uraniu, fizicienii au început să se întrebe de unde să o folosească.

În prezent, există două direcții principale, în care se utilizează izotopi de uraniu. Aceasta este o industrie pașnică (sau energie) și una militară. Atât prima, cât și a doua utilizare a reacției de fisiune a nucleelor ​​izotopice ale uraniului-235, numai puterea de ieșire este diferită. Pur și simplu, într-un reactor atomic, nu este nevoie să se creeze și să se mențină acest proces cu aceeași capacitate ca cea necesară pentru explozia unei bombe nucleare.

Astfel, au fost enumerate ramurile principale, în care se utilizează reacția de fisiune a uraniului.

Dar obținerea izotopului uraniu-235 este o sarcină tehnologică extrem de complexă și costisitoare, și nu fiecare stat își poate permite să construiască concentratori. De exemplu, pentru a obține douăzeci de tone de combustibil de uraniu, în care conținutul de izotop al uraniului 235 va fi de 3-5%, va fi necesar să se îmbogățească mai mult de 153 de tone de uraniu natural "brut".

Izotopul uraniu-238 este utilizat în principal în schema constructivă a armelor nucleare pentru a-și crește puterea. De asemenea, când capturează un neutron cu procesul de decădere beta, acest izotop poate fi transformat în plutoniu-239, un combustibil comun pentru majoritatea reactoarelor nucleare moderne.

În ciuda tuturor deficiențelor acestor reactoare (costuri ridicate, complexitate a serviciilor, pericol de eșec), funcționarea lor se reduce foarte repede și ele produc incomparabil mai multă energie decât centralele termice sau hidroelectrice clasice.

De asemenea, reacția de fisiune a nucleului de uraniu a permis crearea de arme nucleare de distrugere în masă. Se remarcă prin puterea enormă, compacta relativă și prin faptul că poate face zone mari de teren nepotrivite pentru a trăi. Adevărat, armele atomice moderne folosesc plutoniu, nu uraniu.

Uraniu sărăcit

Există, de asemenea, un fel de uraniu, ca fiind epuizat. Are un nivel foarte scăzut de radioactivitate, ceea ce înseamnă că nu este periculos pentru oameni. Se folosește din nou în sfera militară, de exemplu, se adaugă la armura tancului american Abrams pentru a-i oferi o fortăreață suplimentară. În plus, în aproape toate armatele high-tech, puteți găsi diferite cochilii cu uraniu sărăcit. În plus față de masa înaltă, au și o altă proprietate foarte interesantă: după distrugerea proiectilului, fragmentele sale și praful de metal se autoinfectează. Apropo, pentru prima dată, o astfel de cochilie a fost folosită în timpul celui de-al doilea război mondial. După cum vedem, uraniul este un element care a fost folosit în diferite domenii ale activității umane.

concluzie

reacția în lanț a uraniului

Oamenii de stiinta prezic ca in jurul anului 2030 toate depozitele de uraniu majore vor fi complet epuizate, dupa care va incepe dezvoltarea unor straturi greu accesibile, iar pretul va creste. Apropo, ea însăși uraniu este absolut inofensiv pentru oameni - unii mineri lucrează la extracția lor de generații întregi. Acum am înțeles istoria descoperirii acestui element chimic și modul în care se aplică reacția de fisiune a nucleelor ​​sale.

fisiune

Apropo, este cunoscut un fapt interesant - compușii de uraniu s-au folosit de mult timp ca vopsele pentru porțelan și sticlă (așa-numitul uraniu) până în anii 1950.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit
Elementul chimic al europium: proprietăți de bază și aplicațiiElementul chimic al europium: proprietăți de bază și aplicații
Uraniu de minereu. Cum extrag minereul de uraniu. Uraniu de minereu în RusiaUraniu de minereu. Cum extrag minereul de uraniu. Uraniu de minereu în Rusia
Metalul radioactiv și proprietățile sale. Care este cel mai radioactiv metalMetalul radioactiv și proprietățile sale. Care este cel mai radioactiv metal
Elemente chimice numite după oamenii de știință. Originea denumirilor elementelor chimiceElemente chimice numite după oamenii de știință. Originea denumirilor elementelor chimice
Combustibil nuclear: tipuri și prelucrareCombustibil nuclear: tipuri și prelucrare
De ce să îmbogățiți uraniul? Analiza detaliatăDe ce să îmbogățiți uraniul? Analiza detaliată
Este vorba despre azot? Tipuri și proprietăți ale azotuluiEste vorba despre azot? Tipuri și proprietăți ale azotului
TVEL este ... o analiză detaliatăTVEL este ... o analiză detaliată
Fisiunea nucleară: procesul de divizare a nucleului atomic. Reacții nucleareFisiunea nucleară: procesul de divizare a nucleului atomic. Reacții nucleare
Elementul chimic al Franței: caracteristicile și istoria descopeririiElementul chimic al Franței: caracteristicile și istoria descoperirii
» » Uraniul, un element chimic: istoria descoperirii și reacția fisiunii nucleare