Uran, et kemisk element: Historien om opdagelse og reaktionen af nuklear fission
Artiklen fortæller om, når dette grundstof blev opdaget som uran, og i hvilke industrier i dag brugt dette stof.
Uran er et kemisk element i energi- og militærindustrien
Folk har altid forsøgt at findehøj energi, og ideelt set - for at skabe en såkaldt evighedsmaskine. Desværre, manglende evne til dens eksistens teoretisk bevist og dokumenteret i det XIX århundrede, men forskerne stadig aldrig mistet håber at realisere drømmen om en form for enhed, der ville være i stand til at udstede et stort antal "ren" energi i meget lang tid.
Delvis var det muligt at indse medopdagelsen af et stof, såsom uran. Et grundstof med det givne navn var grundlaget for udviklingen af atomreaktorer, der i øjeblikket giver energi til hele byen, ubåde, polære skibe og så videre. Sandt nok, kan den "ren" deres energi ikke navngivet, men i de senere år er mange virksomheder udvikler for den generelle salg kompakte "nukleare batterier" på grundlag af tritium - de har ingen bevægelige dele, og de er sikre for sundheden.
Men i denne artikel vil vi i detaljer diskutere historien om opdagelsen af et kemisk element kaldet uran og fissionsreaktionen af dets kerner.
definition
Uran er et kemisk element, der har et atomnummer 92 i det periodiske bord af Mendeleev. Atommassen er 238.029. Det betegnes med symbolet U. Under normale forhold er det et tæt, tungmetal af sølvfarvet farve. Hvis vi taler om dets radioaktivitet, er selve uran et element med en svag radioaktivitet. Det har heller ikke helt stabile isotoper. Og den mest stabile af eksisterende isotoper er uran-338.
Med hvad dette element repræsenterer, har vi regnet ud, og nu vil vi overveje historien om dens opdagelse.
historie
Et sådant stof som naturligt uranoxid,kendt for folk fra oldtiden, men bruges af dets gamle herrer til at gøre glasur, som dækkede en række keramik til vandtætthed af skibe og andre produkter samt deres udsmykning.
En vigtig dato i historien om opdagelsen af dette kemikalieelement blev 1789 år. Det var da, at kemikeren og tysk ved oprindelse, Martin Klaproth, kunne opnå den første metallignende uran. Og det nye element har modtaget navnet til ære for en åben planet otte år tidligere.
Næsten 50 år derefter blev uran betragtet som rentmetal i 1840 var en kemiker fra Frankrig Eugène-Melquiore Peligo imidlertid i stand til at bevise, at materialet, der blev opnået af Klaproth, trods egnede eksterne tegn ikke er et metal, men uranoxid. Lidt senere modtog samme Peligo et ægte uran - et meget tungt metal med grå farve. Det var da, at atomvægten af et stof som uran først blev bestemt. Det kemiske element i 1874 blev placeret af Dmitri Mendeleev i hans berømte periodiske system af elementer, og Mendeleev fordoblede stofets atomvægt i halvdelen. Og kun 12 år senere blev det bevist af erfaring, at den store kemiker ikke havde fejl i sine beregninger.
radioaktivitet
Men en virkelig bred interesse for detteEt element i det videnskabelige samfund startede i 1896, da Becquerel opdagede det faktum, at uran udsender stråler, der blev opkaldt efter forskeren - Becquerels stråler. Senere kaldte en af de mest berømte forskere på dette område - Maria Curie, dette fænomen radioaktivitet.
Den næste vigtige dato i undersøgelsen af uran eroverveje 1899: det var da, at Rutherford opdagede, at strålingen af uran er uensartet og er opdelt i to typer - alfa- og beta-stråler. Et år senere opdagede Paul Villar (Viillard) den tredje, den sidste type radioaktive stråling, vi indtil nu har kendt, de såkaldte gammastråler.
Syv år senere, i 1906, Rutherford baseret påhans teori om radioaktivitet udførte de første forsøg, hvis formål var at bestemme alderen af forskellige mineraler. Disse undersøgelser er begyndt, herunder dannelsen af teorien og udøvelsen af radiokarbonanalyse.
Fission af urankerner
Men sandsynligvis den vigtigste opdagelse takket væresom begyndte den store udvinding og berigelse af uran til både fredelige og militære formål, er fission af urankerner. Det skete i 1938, blev opdagelsen udført af tyske fysikers kræfter Otto Ghana og Fritz Strassmann. Senere modtog denne teori videnskabelig bekræftelse i værkerne fra flere tyske fysikere.
Essensen af den mekanisme, de opdagede, var som følger: hvis kernen bestrålet uran-235-isotopen neutron, derefter gribe fri neutron, begynder at dele sig. Og som vi alle ved nu, er denne proces ledsaget af en enorm mængde energi. Dette sker primært på grund af den kinetiske energi af den stråling, nucleus fragmenter. Så nu ved vi, hvordan fission af urankerner finder sted.
Opdagelsen af denne mekanisme og dens resultater er udgangspunktet for brugen af uran til både fredelige og militære formål.
Hvis vi taler om brugen til militære formål,første gang en teori, der kan skabe betingelserne for en sådan proces, som en kontinuerlig omsætning af uran fission (som at underminere atombombe kræver enorm energi), viste sig af sovjetiske fysikere Zeldovich og Khariton. Men for at skabe en sådan reaktion, skal uran beriges, som på sin sædvanlige tilstand af de ønskede egenskaber det ikke besidder.
Vi har kendskab til historien om dette element, nu vil vi forstå, hvor den anvendes.
Anvendelse og typer af uranisotoper
Efter opdagelsen af en sådan proces som reaktionen af kædeinddeling af uran begyndte fysikere at spørgge, hvor de skulle bruge det.
I øjeblikket er der to vigtigsteretninger, hvor uranisotoper anvendes. Dette er en fredelig (eller energi) industri og en militær. Både den første og den anden bruger fissionsreaktionen af isotopkernerne i uran-235, kun udgangseffekten er forskellig. Kort sagt, i en atomreaktor er der ikke behov for at oprette og vedligeholde denne proces med samme kapacitet som nødvendigt for en eksplosion af en atombombe.
Så blev de vigtigste grene, hvor uranens fissionsreaktion anvendes, noteret.
Men opnåelsen af uran-235 isotopen er ekstraordinæren kompleks og kostbar teknologisk opgave, og ikke alle stater har råd til at bygge koncentratorer. For eksempel for at opnå 20 tons uranbrændstof, hvor indholdet af uran-isotop 235 vil være fra 3-5%, vil det være nødvendigt at berige mere end 153 tons naturligt "rå" uran.
Uran-238-isotopen anvendes hovedsageligt ikonstruktiv ordning med atomvåben for at øge sin magt. Når han fanger en neutron med den efterfølgende beta-decay-proces, kan denne isotop i sidste ende omdannes til plutonium-239, et fælles brændstof til de fleste moderne atomreaktorer.
På trods af alle manglerne i sådanne reaktorer(Høje omkostninger, kompleksitet pleje, er risikoen for en ulykke), deres drift betaler for sig selv meget hurtigt, og den energi, de producerer, er uden sammenligning større end den klassiske termiske eller vandkraft.
Også friktionsreaktionen af urankernen tillodat skabe masseødelæggelsesvåben. Den er kendetegnet ved enorm kraft, relativ kompaktitet og ved at den kan gøre store arealer uegnede til at leve. Sandt nok bruger moderne atomvåben plutonium, ikke uran.
Udslået uran
Der er også en slags uran, somudtømt. Det har et meget lavt radioaktivitetsniveau, hvilket betyder, at det ikke er farligt for mennesker. Den bruges igen i militær sfære, for eksempel er den tilføjet til rustningen af den amerikanske Abrams tank til at give den en ekstra fæstning. Derudover kan du i næsten alle højteknologiske hærer finde forskellige skaller med forarmet uran. Udover den høje masse har de også en anden meget interessant egenskab: efter ødelæggelsen af projektilet, dens fragmenter og metalstøv selvantændelse. Og forresten blev en sådan shell for første gang brugt under anden verdenskrig. Som vi ser er uran et element, der er blevet brugt på forskellige områder af menneskelig aktivitet.
konklusion
Ifølge prognoser fra forskere, ca. 2030Alle store uranforekomster vil blive fuldstændig udtømt, hvorefter udviklingen af vanskelige at nå lag vil begynde, og prisen vil stige. Forresten er uranmalm i sig selv helt ufarlig for folk - nogle minearbejdere arbejder på sin udvinding af hele generationer. Nu har vi forstået historien om opdagelsen af dette kemiske element og hvordan fission reaktionen af dens kerner anvendes.
Forresten er en interessant kendsgerning kendt - uranforbindelser blev i lang tid brugt som maling til porcelæn og glas (såkaldt uranglas) frem til 1950'erne.
