اليورانيوم URANIUM

            اليورانيوم  URANIUM

                 

I  تعريف اليورانيوم وخصائصه :

اليورانيوم: (Uranium)، هو عنصر كيميائي مشّع وسام يرمز لهُ بالرمز U ، لونه أبيض مائل للفضي، وهو فلزّ ثقيل عدده الذري 92، إذ إنّه ينتمي لسلسلة الأكتينيدات التي تضم العناصر التي تتراوح أعدادها الذرية من (90- 103)، ، وفي القرن العشرين والواحد والعشرين أُعتُبرَ اليورانيوم من أهمّ العناصر الموجودة على كوكب الأرض،  كما أنّه يُعدّ من ضمن العناصر الـ (48) الأكثر وفرة في العالم، وهو أكثر وفرة من الفضة بأربعين مرة، وتُقدّر نسبته في القشرة الأرضيّة بما يقرب من (2× 10-3%) ولا يوجد حراً في الطّبيعة إنّما ضمن فلزات مثل الأورانيت أو البتشبلند : (Pitchblende)، واليورانينيت              ( (Uraninite ، والكارنوتيت: (Carnotite)، والأوتونيت (Autunite) ، والتوربِرنيت: (Torbernite)، كما يوجد بنسبة ضئيلة لا تتجاوز (0.01%) من وزن الفوسفاط الطّبيعي (الفسفوريت)، وتوجد خامات اليورانيوم الطّبيعي في أجزاء مختلفة من العالم، إلا أنّ أغنى خامات اليورانيوم تتوزع في كل من جمهورية الكونغو، وكندا، والولايات المتحدة الأمريكيّة.                  

II.          اكتشاف اليورانيوم

تمّ اكتشاف اليورانيوم عام 1789م على يد الكيميائي الألماني مارتن كلابروث  (Martin Klaproth) الذي أطلق عليه اسم يورانيوم تيمناً بالكوكب أورانوس، لكن تبيّن في ما بعد أنّ المادة التي اكتشفها كلابروث هي أكسيد اليورانيوم وليس يورانيوم نقياً، وقد تمّ عزل اليورانيوم النّقي في ما بعد على يد العالم الفرنسي أوجين ملكيور بليجوت (Eugène-Melchior Péligo) عن طريق تسخين اليورانيوم رباعي الكلور مع البوتاسيوم، وفي عام 1869م اكتشف العالم الفرنسي هنري بكِريل Henri)  (Becquerel  ظاهرة النّشاط الإشعاعي في اليورانيوم عن طريق الصّدفة أثناء دراسته لتأثير الضّوء على أملاح اليورانيوم، وقد تشارك هنري بكريل وكل من ماري كوري (Marie Curie) وبيير كوري (Pierre Curie) جائزة نوبل عام 1903م على هذا الاكتشاف، وأشار مندليف في العام ذاته إلى أنّ اليورانيوم هو أثقل العناصر المكتشفة في ذلك الوقت. وفي عام (1938)، اكتشف العالمان أوتوهان  و فريتز ستراسمان (Fritz Strassma) أنّ قصف اليورانيوم بالنيوترونات، يؤدي إلى انقسامه إلى جزأين متساويين تقريبا، وهي عملية تُسمى الانشطار النّووي التي تولّد الكثير من الحرارة من كميات صغيرة من اليورانيوم.

III.          نظائر اليورانيوم :

نظائر اليورانيوم هي ذرّات من اليورانيوم لها عدد مختلف من النّيوترونات، وأهمها:

ü اليورانيوم 238: هو أكثر أنواع النّظائر انتشاراً فهو يشكل 99.3% من اليورانيوم الطّبيعي، وهو أيضاً النّوع الأكثر عمراً إذ يبلغ طول عمره 4.5 مليار عام.

ü  اليورانيوم 235: هو من النّظائر النّادرة إذ يشكّل 0.7% فقط من اليورانيوم الطّبيعي، وهو قابل للانشطار، ويبلغ طول عمره 700 مليون عام، ويستخدم في المفاعلات النووية. يورانيوم 234: هو من النّظائر التي توجد في اليورانيوم الطبيعي بنسبة 1-18800 مقارنةً باليورانيوم 238.

ü  يورانيوم 236: هو يورانيوم صناعي يوجد في الوقود النّووي المستهلك.

ü اليورانيوم 233: هو يورانيوم قابل للانشطار بالنّيوترونات، ويُستعمل لإنتاج الطّاقة.

ü اليورانيوم 232: هو أحد النّواتج الثّانوية للتّفاعلات النّووية، ويبلغ طول عمره 68.9 عاماً.

IV.          معلومات عامة عن اليورانيوم :

o   العدد الذّري لليورانيوم أي عدد البروتونات في النواة هو 92.

o    الرمز الكيميائي لليورانيوم هو الحرف «U»

o   الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة) لليورانيوم هو 238.02891.

o    كثافة اليورانيوم تبلغ 18.95غم لكلّ سنتيمتر مكعب.

o   نقطة انصهار لليورانيوم هي 2.075 درجة فهرنهايت، أي 1.135 درجة مئوية.

o    درجة غليان اليورانيوم هي 7.468 درجة فهرنهايت أي 4.131 درجة مئوية.

o   عدد نظائر اليورانيوم هو 16 منها 3 تحدث بشكلٍ طبيعيّ.

o    اليورانيوم يوجد في درجة حرارة الغرفة في الحالة الصّلبة.

o    توفيت العالمة ماري كوري التي عملت على اليورانيوم واكتشفت البولونيوم، والرّاديوم عام 1934م إثر إصابتها بمرض فقر الدّم اللاتنسجي، وهو مرض يتمثل بنقص في عدد خلايا الدّم الحمراء نتيجة تعرضها للإشعاع لفترات طويلة.

o    اليورانيوم يتأكسد بسرعة عند تعرضه للهواء.

V.          تخصيب اليورانيوم

 لا يمكن الاستفادة من اليورانيوم بصورة كاملة من دون عمليّة التخصيب، وتخصيب اليورانيوم يقوم بعمل فصل جميع العناصر (الشوائب) من عنصر اليورانيوم لتخصيبهُ وزيادة تركيزهُ، وعمليّة التخصيب تتم على مراحل كثيرة وفي كلّ مرحلة يتم عزل مادّة معيّنة، وفي كلّ مرحلة يزداد تخصيب اليورانيوم للوصول إلى النسبة المطلوبة،

 اليورانيوم المخصّب هو نوع من اليورانيوم الذي تكون نسبة اليورانيوم-235 فيه بين 3%-5% بدلاً من النّسبة المعتادة التي تبلغ 0.7%، وتتم زيادة نسبة اليورانيوم-235 عن طريق فصل النّظائر، أو باستخدام جهاز الفصل المركزيّ.

 و الطرد المركزي لغاز اليورانيوم هو : ففي هذه المرحلة يتم نقل غاز اليورانيوم إلى جهاز الطرد المركزي للحالة الغازيّة لليورانيوم، وتعريض الغاز للدوران من 50-70 ألف دورة في الدقيقة. تجميع جزيئات اليورانيوم الأكثر وزنا وتكون معلّقة على جدار الأسطوانة، واليورانيوم الأخفّ وزناً ينزل إلى الأسفل بقرب من مركز الأسطوانة. يتم تجميع اليورانيوم المخصّب ونقلهِ إلى أسطوانة أخرى، ويتم تكرار العمليّة حتّى يتم تخصيب اليورانيوم بالنسبة المطلوبة، وعادة ما تكون النسبة المطلوبة هي 90% من مادّة اليورانيوم. اليورانيوم المنضّب هو اليورانيوم الذي يتبقى بعد تخصيب اليورانيوم وتكون نسبة الإشعاع فيه أقل من اليورانيوم الطّبيعي بنسبة 40%، كما يكون خطيراَ عند استنشاقه أو تناوله عن طريق الفم، أو عند دخوله للجسم عند التعرض لإطلاق نار.

VI.          استخدامات اليورانيوم

يُستخدم اليورانيوم في العديد من المجالات منها:

Ø انتاج الطّاقة النووية لأغراض عسكريّة :

صناعة الدّبابات والصّواريخ، والقذائف النوويّة التي تستطيع أن تصيب الأهداف المطلوبة وتدميرها بشكل واسع جدّاً قد تصل إلى أكثر من 100 كيلو، والشظايا التي تخرج من اليورانيوم تؤثّر على البيئة وتسبّب السرطانات للإنسان. ومن الجدير بالذكر أنّ القنبلة الذّرية الأولى التي أُطلقت في الحرب العالمية الثانية عام 1945م على مدينة ناكازاكي في اليابان كانت تحتوي على نظير اليورانيوم-235، وتسببت في تدمير البنى التحتية وقتل عشرات الآلاف من البشر، بالإضافة إلى القنبلة الانشطاريّة التي أُلقيت على هيروشيما في العام ذاته. والدول التي تمتلك التقنية النووية في مجال تسلحها عبر وجود مفاعلات لإنتاج الطاقة المستخدمة في القنبلة النووية وما يتبعها من صواريخ ورؤوس نووية. فحسب معاهدة الحد من انتشار الاسلحةالنووية تنص على الاعتراف بوجود خمس دول نووية وهي:

·    الولايات المتحدة الأمريكية

   ·     بريطانيا  

·     فرنسا

·     روسا

·     الصين

وهناك دول أجرت تجارب ناجحة معلنة وهي :

  

  -الباكستان

-الهند

-كوريا الشمالية

Ø إنتاج الطاقة النوويّة لأغراض تجاريّة :

تعتبر طاقة جيّدة وممتازة في المنشآت التي تعمل على اليورانيوم، فمن خلال غرامات بسيطة من اليورانيوم ممكن أن تجعل الآلات تعمل لسنين طويلة على الطاقة النوويّة الموجود في مادّة اليورانيوم. يمكن الاستفادة من اليورانيوم في مولّدات الكهرباء (توليد الكهرباء)، وتحلية مياه البحار. عمر النصف لليورانيوم قد يصل إلى 4.9 مليار سنة، فمن خلال غرامات بسيطة من اليورانيوم ممكن أن تضيء مدينة بأكملها لمدّة مئات السنين، فهي طاقة متجدّد و لا تَنضَب

فعلى سبيل المثال. تصنيع الأسمدة الفوسفاطيّة. تلوين الزّجاج بحيث يشع بلون أصفر مائل للأخضر عند تعريضه للضّوء الأسود.

VII.          التأثيرات الضارة لليورانيوم

يوجد اليورانيوم بشكل طبيعي في الماء، والهواء، والتربة، والطّعام، لذلك يمكن أن يصل بكميّات قليلة للبشر من خلال التنفس أو تناول الخضروات الجذرية مثل الفجل، وتكون هذه الكميات آمنة نوعاً ما ويتخلص الجسم منها مباشرة عن طريق البول والبراز، إلا أنّ الأكثر تعرضاً للتأثير الضّار لليورانيوم هم الأشخاص الذين يعملون في صناعة الفوسفاط، أو يعيشون بالقرب من المناجم ومواقع دفن النّفايات الخطرة، والذين يتناولون المحاصيل التي تُزرع في التّربة الملوّثة، أو يشربون المياه من أماكن التّخلص من نفايات اليورانيوم مما يؤدي إلى بعض الآثار الصّحية مثل أمراض الكلى، وزيادة نسب الإصابة بأمراض السّرطان.

VIII.          دول المالكة لليورانيوم :

v    قائمة الدول حسب احتياطي اليورانيوم

تستند القائمة على بيانات الجمعية النووية الأوروبية والجمعيات النووية العالمية :

أستراليا

  كازاخستان

 روسيا

  جنوب أفريقيا

  كندا

  الولايات المتحدة

  البرازيل

  ناميبيا

  النيجر

  أوكرانيا

  الأردن

  أوزبكستان

  الأرجنتين

  إندونيسيا

  الصين

  منغوليا

  الهند 

تستند القائمة التالية على بيانات أخرى غير بيانات الجمعية النووية الأوروبية والجمعية النووية العالمية.

  أرمينيا

  إندونيسيا

  مالاوي

v   قائمة الدول حسب إنتاج اليورانيوم

هذه قائمة الدول حسب إنتاج اليورانيوم في 2008 مأخوذة من الاتحاد الدولي النووي.

1      كندا

2      كازاخستان

3      أستراليا

4      ناميبيا

5      روسيا

6      النيجر

7      أوزبكستان

8      الولايات المتحدة

9      أوكرانيا

10    الصين

11    جنوب أفريقيا

12    البرازيل

13    الهند

14    جمهورية التشيك

15    رومانيا

16    باكستان

17    فرنسا