Artikeln berättar om när ett sådant kemiskt grundämne som uran upptäcktes, och i vilka industrier detta ämne används i vår tid.
Uran är ett kemiskt element i energi- och militärindustrin
I alla tider har människor försökt hitta mycket effektiva energikällor, och helst - att skapa en så kallad evighetsmaskin. Tyvärr bevisades och underbyggdes omöjligheten av dess existens teoretiskt redan på 1800-talet, men forskarna tappade fortfarande aldrig hoppet om att förverkliga drömmen om någon sorts enhet som skulle kunna producera en stor mängd "ren" energi för en mycket lång tid.
Delvis förverkligades detta med upptäckten av ett sådant ämne som uran. Ett kemiskt grundämne med detta namn utgjorde grunden för utvecklingen av kärnreaktorer, som i vår tid ger energi till hela städer, ubåtar, polarfartyg och så vidare. Visserligen kan deras energi inte kallas "ren", men under de senaste åren har många företag utvecklat kompakta tritiumbaserade "atombatterier" för bred försäljning - de har inga rörliga delar och är säkra för hälsan.
I den här artikeln kommer vi dock att analysera historien om upptäckten av ett kemiskt element i detaljkallas uran och reaktionen vid klyvning av dess kärnor.
Definition
Uran är ett kemiskt grundämne som har atomnummer 92 i Mendeleevs periodiska system. Dess atommassa är 238 029. Den betecknas med symbolen U. Under normala förhållanden är den en tät, tung silverfärgad metall. Om vi talar om dess radioaktivitet, så är uran i sig ett grundämne med svag radioaktivitet. Den innehåller inte heller helt stabila isotoper. Och den mest stabila av de befintliga isotoperna är uran-338.
Vi kom på vad detta element är, och låt oss nu titta på historien om dess upptäckt.
Historia
Ett sådant ämne som naturlig uranoxid har varit känt för människor sedan urminnes tider, och forntida hantverkare använde det för att göra glasyr, som användes för att täcka olika keramik för vattenbeständighet av kärl och andra produkter, såväl som deras dekorationer.
Året 1789 var ett viktigt datum i historien för upptäckten av detta kemiska element. Det var då som kemisten och tyskfödde Martin Klaproth kunde skaffa det första metalliska uranet. Och det nya elementet fick sitt namn för att hedra planeten som upptäcktes åtta år tidigare.
I nästan 50 år ansågs det uran som erhölls då vara en ren metall, men 1840 kunde en kemist från Frankrike, Eugene-Melchior Peligot, bevisa att materialet som Klaproth erhöll trots lämpliga yttre tecken, var inte alls en metall, utan uranoxid. Lite senare fick samma Peligoäkta uran är en mycket tung grå metall. Det var då som atomvikten för ett sådant ämne som uran först bestämdes. Det kemiska grundämnet 1874 placerades av Dmitri Mendeleev i hans berömda periodiska system för grundämnen, och Mendeleev fördubblade ämnets atomvikt två gånger. Och bara 12 år senare bevisades det experimentellt att den store kemisten inte hade fel i sina beräkningar.
Radioaktivitet
Men det riktigt utbredda intresset för detta element i det vetenskapliga samfundet började 1896, när Becquerel upptäckte det faktum att uran avger strålar som var uppkallade efter forskaren - Becquerel-strålar. Senare kallade en av de mest kända forskarna inom detta område, Marie Curie, detta fenomen för radioaktivitet.
Nästa viktiga datum i studien av uran anses vara 1899: det var då Rutherford upptäckte att strålningen av uran är inhomogen och delas in i två typer - alfa- och beta-strålar. Och ett år senare upptäckte Paul Villar (Villard) den tredje, den sista typen av radioaktiv strålning som vi känner till idag - de så kallade gammastrålarna.
Sju år senare, 1906, genomförde Rutherford, på grundval av sin teori om radioaktivitet, de första experimenten, vars syfte var att bestämma åldern på olika mineraler. Dessa studier lade bland annat grunden för bildandet av teorin och praktiken för radiokolanalys.
Klyvning av urankärnor
Men kanske den viktigaste upptäckten, tack vare vilkenutbredd brytning och anrikning av uran för både fredliga och militära ändamål är processen för klyvning av urankärnor. Det hände 1938, upptäckten utfördes av de tyska fysikerna Otto Hahn och Fritz Strassmann. Senare fick denna teori vetenskaplig bekräftelse i flera tyska fysikers verk.
Käran i mekanismen de upptäckte var följande: om du bestrålar kärnan i uran-235-isotopen med en neutron, då, när den fångar en fri neutron, börjar den dela sig. Och, som vi alla nu vet, åtföljs denna process av frigörandet av en enorm mängd energi. Detta sker främst på grund av den kinetiska energin hos själva strålningen och fragmenten av kärnan. Så nu vet vi hur uranklyvning sker.
Upptäckten av denna mekanism och dess resultat är utgångspunkten för användningen av uran för både fredliga och militära ändamål.
Om vi talar om dess användning för militära ändamål, så är det för första gången teorin att det är möjligt att skapa förutsättningar för en sådan process som en kontinuerlig klyvningsreaktion av urankärnan (eftersom enorm energi behövs för att detonera en kärnvapenbomb) bevisades av de sovjetiska fysikerna Zeldovich och Khariton. Men för att skapa en sådan reaktion måste uran anrikas, eftersom det i sitt normala tillstånd inte har de nödvändiga egenskaperna.
Vi har bekantat oss med detta elements historia, nu ska vi ta reda på var det används.
Uranisotopanvändningar och typer
Efter upptäckten av en sådan process som urankedjeklyvningsreaktionen ställdes fysiker inför frågan om var man skulle använda den?
För närvarande finns det två huvudområden där uranisotoper används. Detta är en fredlig (eller energi) industri och militär. Både den första och den andra använder uran-235-isotopens kärnklyvningsreaktion, bara uteffekten skiljer sig. Enkelt uttryckt, i en kärnreaktor, finns det inget behov av att skapa och underhålla denna process med samma kraft som är nödvändig för att utföra explosionen av en kärnvapenbomb.
Så, de viktigaste industrierna där uranklyvningsreaktionen används listades.
Men att skaffa isotopen uran-235 är en extremt komplex och kostsam teknisk uppgift, och inte alla stater har råd att bygga anrikningsanläggningar. Till exempel, för att få fram tjugo ton uranbränsle, i vilket innehållet i uran 235-isotopen kommer att vara från 3-5 %, kommer det att vara nödvändigt att anrika mer än 153 ton naturligt, "rå" uran.
Isotopen uran-238 används främst vid utformning av kärnvapen för att öka deras kraft. Dessutom, när den fångar en neutron, följt av en beta-sönderfallsprocess, kan denna isotop så småningom förvandlas till plutonium-239 – ett vanligt bränsle för de flesta moderna kärnreaktorer.
Trots alla brister hos sådana reaktorer (höga kostnader, komplext underhåll, risk för en olycka), lönar sig deras drift mycket snabbt, och de producerar ojämförligt mer energi än klassiska termiska eller vattenkraftverk.
Också, reaktionen vid klyvning av urankärnan gjorde det möjligt att skapa kärnvapen för massförstörelse. Den kännetecknas av sin enorma styrka, relativkompaktheten och det faktum att den kan göra stora markområden olämpliga för mänskligt boende. Det är sant att moderna atomvapen använder plutonium, inte uran.
Utarmat uran
Det finns också en sådan variation av uran som utarmat. Den har en mycket låg nivå av radioaktivitet, vilket betyder att den inte är farlig för människor. Den används igen i den militära sfären, till exempel läggs den till rustningen på den amerikanska Abrams-tanken för att ge den ytterligare styrka. Dessutom kan man i nästan alla högteknologiska arméer hitta olika skal med utarmat uran. Förutom sin höga massa har de en annan mycket intressant egenskap - efter förstörelsen av projektilen antänds dess fragment och metalldamm spontant. Och förresten, för första gången användes en sådan projektil under andra världskriget. Som vi kan se är uran ett grundämne som har använts inom olika områden av mänsklig verksamhet.
Slutsats
Enligt forskarnas prognoser, runt 2030, kommer alla stora uranfyndigheter att vara helt uttömda, varefter utvecklingen av dess svåråtkomliga lager kommer att börja och priset kommer att stiga. Förresten, uranmalm i sig är absolut ofarlig för människor - vissa gruvarbetare har arbetat med dess utvinning i generationer. Nu har vi listat ut historien om upptäckten av detta kemiska element och hur klyvningsreaktionen av dess kärnor används.
Förresten, ett intressant faktum är känt - uranföreningar har länge använts som färger för porslin ochglas (så kallat uranglas) fram till 1950-talet.
