محتويات
أماكن تواجد اليورانيوم في الطبيعة
إن اليورانيوم هو من العناصر الطبيعية المهمة والمتواجدة في أماكن معينة، وبالتالي يمكن استخراجها من هذه الأماكن بشكل خاص. وأهم أماكن تواجد اليورانيوم في الطبيعة نجد:
- النباتات.
- الصخور.
- التربة.
- الماء.
- وفي كمية قليلة في الحيوانات.
حيث يكون اليورنيوم بشكل عام متواجداً في عناصر البيئة الطبيعية، ويتم استخراجه من هذه المصادر والحصول عليه للاستفادة منه في استعمالات مختلفة. وبشكل عام، يعد اليورانيوم عنصراً مشع في الطبيعة ويساهم بشكل كبير في أرضية الإشعاعات الطبيعية في البيئة. وتختلف بشكل عام الدول حسب احتياطي اليورانيوم لديها، فمنها تكون غنية به ومنها لا.
عادةً يتم إعادة توزيع اليورانيوم طبيعياً بعد استعماله إلى موارد البيئة المختلفة، كما يتم إعادة توزيعه من خلال العمليات البشرية أيضاً. كما يمكن للظواهر الطبيعية مثل ثوران البراكين، الرياح، وانجراف المياه وغيرها أن تعيد توزيع هذا العنصر في مختلف مصادر الطبيعة. [1]
كيف يستخرج اليورانيوم
إن اليورانيوم يستخرج من الطبيعة بثلاث طرق أساسية. حيث يتم ذلك من الأرض والصخور والتربة، وبشكل عام يمكن أن يكون استخراج اليورانيوم من الفوسفات وارداً. وتكون الآليات كما يلي:
- الاستخراج عبر الحفرة المفتوحة.
- الاستخراج تحت الأرض.
- والاستخراج في الموقع.
الاستخراج عبر الحفرة المفتوحة: إن الاستخراج عبر الحفرة المفتوحة يعني أن يتم إزالة الصخور والترسبات السطحية على سطح الأرض من أجل الوصول إلى المواد الباطنة؛ أي المواد الخام. إن درجات المادة الخام عادة تكون أقل من 0.5%. وإن هذا النوع من الاستخراج يكون ممكناً فقط في حال كانت المادة الخام قريبة من السطح. ومن إيجابياته أنه يعد من أفضل الطرق لاستخراج معدن اليورانيوم.
الاستخراج تحت الأرض: وبالنسبة للاستخراج العميق أو الاستخراج تحت الأرض، فهو يمكّن العملية من الوصول إلى كميات أكبر من اليورانيوم بشكل أكبر من عملية الاستخراج المفتوحة. ويتم ذلك من خلال حفر الخام أولاً، ومن بعد ذلك يتم تفجيره بهدف تحويله إلى حطام واستخراجه للسطح، ومن بعد ذلك يؤخذ إلى مصنع ليتم تعديله. ويتميّز هذا النمط بأنه يملك صخور من النفايات بكمية أقل.
والاستخراج في الموقع: على الرغم من أن ليس جميع أنواع اليورانيوم قابلة لأن يتم استخراجها من خلال آلية الاستخراج في الموقع، إلا أنها الطريقة المفضلة لاستخراج اليورانيوم؛ وذلك نظراً لكونها أرخص بكثير من أجل استخراج الخام من الأرض. كما أنها تعتبر صديقة للبيئة أكثر من الطرق الأخرى. ومن أهم إيجابيتها أيضاً هي أنها لا تحتاج لعدد كبير من العمال، وتكون كمية التعرّض للإشعاع بهذه الآلية أقل. [2]
فوائد اليورانيوم
إن لليورانيوم استعمالات عديدة في مختلف المجالات لذا فهو يملك فوائد كبيرة. حيث يوجد في الطبيعة ويوجد أيضاً عدد من الاطعمة المحتوية على اليورانيوم، وبالتالي يمكن أن نحصل عليه من الأطعمة أحياناً. ومن أهم فوائده:
- يعتبر عنصر اليورانيوم أساسياً لأجل عملية الانشطار النووي التي تقوم بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة.
- في المجال العسكري، يتم عادةً استعمال اليورانيوم بشكل واسع في تصنيع الصواريخ الخارقة عالية الكثافة.
- كما أنه يمكن استعمال صفائح اليورانيوم من أجل تقوية دروع الدبابات وغيرها أيضاً من دروع المركبات التي تكون قابلة للإزالة.
- يمكن استعمال اليورانيوم بشكل كبير كمادّة عازلة في بعض الحاويات التي تستخدم من أجل تخزين ونقل المواد المشعّة.
- وبالإضافة لذلك، يمكن أن يستعمل من أجل موازنة الثقل من أجل أسطح التحكم في الطائرات.
- إن الكثافة العالية لليورانيوم تجعله ممكن الاستخدام في أنظمة التحكم والتوجيه الآلية، كما أنه يستخدم في البوصلات التدويرية أيضاً.
- تم استخدام اليورانيوم-235 في الحروب عادةً كمادة متفجرة نووية، وذلك لإنتاج سلاح نووي.
- وإن إحدى استخدامات اليورانيوم المهمة أيضاً هي كونه مصدر للطاقة الحرارية التي تستخدم في محطات الطاقة النووية.
- من فوائده أيضاً أنه يتم استخراج الراديوم من اليورانيوم عادةً.
- يملك اليورانيوم أهمية في استعماله في المواد الكيميائية التصويرية وفي أسلاك المصابيح.
- كما يمكن استخدامه في صناعات الجلود والخشب للصبغات والألوان.
- له دور في المجهر الإلكتروني، حيث يعمل على نقل وتكثيف الإلكترونات فيه.
- كما له دور مهم في أثناء عملية توليد الأشعة السينية، لأنه يتم استعماله كهدف لهذه الإشعاعات. [3]
الخصائص الفيزيائية والكيميائية لليورانيوم
يملك اليورانيوم خصائصاً فيزيائية وكيميائية خاصة به تميّزه عن العناصر الأخرى، ومن أهمها نجد:
الخصائص الكيميائية: إن عنصر اليوارانيوم يتفاعل مع مواد مختلفة في الطبيعة، لذا فيمتلك خصائص كيميائية مختلفة مثل:
- يتفاعل اليورانيوم مع الأكسجين في درجة حرارة مرتفعة لتشكيل ثلاثي أكسيد اليورانيوم (U3O8).
- يمكن أن يتأكسد ثلاثي أكسيد اليورانيوم (U3O8) لإنتاج ثاني أكسيد اليورانيوم (UO3).
- يمكن أن يتفاعل مع هاليدات الهيدروجين لإنتاج هاليد اليورانيوم (UF4) و (UX3).
- قد يتفاعل مع غاز النيتروجين لتشكيل مونونتريد اليورانيوم (UN).
- يمكن أن يتفاعل مع الهيدروجين لإنتاج هيدريد اليورانيوم (UH3).
- كما يمكنه التفاعل مباشرة مع الفسفور لإنتاج ثلاثي فوسفيد اليورانيوم (U3P4).
- و في تفاعل مع الكربون، ينتج كاربيد اليورانيوم (UC و UC2).
- كما يمكنه أن يتفاعل مع الكبريت لإنتاج كبريتيد اليورانيوم (U2S3 و US2).
وهذه كانت بالنسبة للخصائص الكيميائية؛ أمّا بالنسبة للفيزيائية:
الخصائص الفيزيائية: فإن أهمها هي:
- بالنسبة لنقطة الانصهار، فتبلغ نقطة الانصهار لبلورات اليورانيوم هي 1405 كلفن.
- نقطة غليان اليورانيوم المنصهر عالية جداً بحيث تبلغ 4404 كلفن.
- إن كثافة بلورات اليورانيوم الصلبة بدرجة حرارة وضغط الغرفة تبلغ حوالي 19.1 جرام/سم3.
- أمّا بالنسبة للكهروسلبية؛ فتبلغ كهروسلبية اليورانيوم 1.38 على مقياس بولينج.
- يملك اليورانيوم خصائص أنه لونه فضي رمادي عند درجة حرارة الغرفة. وعند تعرضه للهواء، يتشكّل طبقة من الأكسيد عند تعرضه للهواء.
- وبالنسبة لحرارة الانصهار، فإن حرارة انصهار اليورانيوم تبلغ حوالي 9.14 كيلوجول لكل مول.
- وحرارة التبخر تكون حوالي 1 كيلوجول لكل مول. [4]
استخدامات اليورانيوم
- استخدامه في الأسلحة.
- النشاط الإشعاعي.
- توليد الكهرباء.
إن اليورانيوم يملك فوائد عديدة في عدة مجالات في الحياة، وله استعمالات مختلفة أيضاً. ويوجد عدد من الدول بشكل خاص تعد اعلى الدول في انتاج اليورانيوم. واستخداماته المختلفة هي:
استخدامه في الأسلحة: إن الطاقات الناتجة عن اليورانيوم لها تاريخ طويل في الاستعمال في الأسلحة والمجالات المختلفة العسكرية والحربية. حيث تم استعماله في تطوير العديد من القنابل النووية في تاريخ الحروب السابق. حيث يملك اليورانيوم استخدامات عديدة ويختلف في كل استخدام عن الآخر في درجة الوقود. حيث يجب أن يكون تخصيب اليورانيوم 235 حوالي 5٪ للعديد من المفاعلات. وبالنسبة للقنابل، يجب أن يكون هذا التخصيب حوالي 90%.
النشاط الإشعاعي: تستخدم النشاطات الإشعاعية المتحللة من اليورانيوم في عدة مجالات مختلفة حول العالم، حيث يفيد ذلك في استخدامات عديدة في مجالات الإشعاع وخاصة الطب. حيث يستعمل في مجال الطب من أجل التشخيص لأمراض مختلفة، ومن أجل العلاجات وغيره. وبالإضافة لذلك، تستخدم النشاطات الإشعاعية الخاصة به في صناعة الأغذية، وذلك من خلال أنها يمكن أن تحافظ على الطعام، وتقتل الطفيليات، وتحافظ على نضج الفواكه والخضروات.
توليد الكهرباء: بالإضافة لاستعمالاته السابقة، يمكن استخدامه في مفاعل لإنتاج حرارة وتوليد الكهرباء. وإن آلية عمل توليد الكهرباء من اليورانيوم مشابهة لآلية توليد الكهرباء والطاقة من محطة الطاقة العادية التي تعمل بالفحم. ويتم ذلك من خلال نقل الحرارة إلى الماء الذي يغلي، ومن ثم استخدام البخار الناتج لتدوير المولدات الكهربائية وتوليد الكهرباء. [5]
