यूरेनियम 235 का आधा जीवन कितने वर्ष का होता है? परमाणु हथियार

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यूरेनियम 238 यू के अन्य सबसे आम आइसोटोप के विपरीत, 235 यू में एक आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है। इसलिए, इस आइसोटोप का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के साथ-साथ परमाणु हथियारों में भी ईंधन के रूप में किया जाता है।

गठन और क्षय

यूरेनियम-235 निम्नलिखित क्षयों के परिणामस्वरूप बनता है:

यूरेनियम-235 का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

जबरन बंटवारा

यूरेनियम-235 के विखंडन उत्पादों में विभिन्न तत्वों के लगभग 300 समस्थानिक खोजे गए: =30 (जस्ता) से Z=64 (गैडोलीनियम) तक। द्रव्यमान संख्या पर धीमी न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम -235 के विकिरण के दौरान गठित आइसोटोप की सापेक्ष उपज का वक्र सममित है और आकार में "एम" अक्षर जैसा दिखता है। इस वक्र के दो उच्चारित उच्चिष्ठ द्रव्यमान संख्या 95 और 134 के अनुरूप हैं, और न्यूनतम 110 से 125 तक द्रव्यमान संख्या की सीमा में होता है। इस प्रकार, यूरेनियम का समान द्रव्यमान के टुकड़ों में विखंडन (द्रव्यमान संख्या 115-119 के साथ) होता है असममित विखंडन की तुलना में कम संभावना। यह प्रवृत्ति सभी विखंडनीय आइसोटोप में देखी जाती है और यह नाभिक या कणों के किसी भी व्यक्तिगत गुण से जुड़ी नहीं है, बल्कि परमाणु विखंडन के तंत्र में ही अंतर्निहित है। हालाँकि, विखंडनीय नाभिक की बढ़ती उत्तेजना ऊर्जा के साथ विषमता कम हो जाती है और जब न्यूट्रॉन ऊर्जा 100 MeV से अधिक होती है, तो विखंडन टुकड़ों का द्रव्यमान वितरण एक अधिकतम होता है, जो नाभिक के सममित विखंडन के अनुरूप होता है। यूरेनियम नाभिक के विखंडन के दौरान बनने वाले टुकड़े, बदले में, रेडियोधर्मी होते हैं, और β - क्षय की एक श्रृंखला से गुजरते हैं, जिसके दौरान लंबे समय तक अतिरिक्त ऊर्जा धीरे-धीरे जारी होती है। एक यूरेनियम-235 नाभिक के क्षय के दौरान निकलने वाली औसत ऊर्जा, टुकड़ों के क्षय को ध्यान में रखते हुए, लगभग 202.5 MeV = 3.244·10 −11 J, या 19.54 TJ/mol = 83.14 TJ/kg है।

नाभिकीय विखंडन, नाभिक के साथ न्यूट्रॉन की अन्योन्यक्रिया के दौरान संभव होने वाली कई प्रक्रियाओं में से एक है; यह वह प्रक्रिया है जो किसी भी परमाणु रिएक्टर के संचालन का आधार बनती है।

परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया

एक 235 यू नाभिक के क्षय के दौरान, आमतौर पर 1 से 8 (औसतन 2.416) मुक्त न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। 235 यू नाभिक के क्षय के दौरान उत्पन्न प्रत्येक न्यूट्रॉन, अन्य 235 यू नाभिक के साथ बातचीत के अधीन, एक नई क्षय घटना का कारण बन सकता है, इस घटना को कहा जाता है परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया.

काल्पनिक रूप से, दूसरी पीढ़ी के न्यूट्रॉन की संख्या (परमाणु क्षय के दूसरे चरण के बाद) 3² = 9 से अधिक हो सकती है। विखंडन प्रतिक्रिया के प्रत्येक बाद के चरण के साथ, उत्पादित न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ सकती है। वास्तविक परिस्थितियों में, मुक्त न्यूट्रॉन एक नई विखंडन घटना उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, 235 यू को कैप्चर करने से पहले नमूना छोड़ सकते हैं, या 235 यू आइसोटोप द्वारा ही कैप्चर किया जा सकता है, इसे 236 यू में परिवर्तित कर सकते हैं, या अन्य सामग्रियों द्वारा (उदाहरण के लिए, 238 यू, या परमाणु विखंडन के परिणामी टुकड़े, जैसे 149 एसएम या 135 एक्सई)।

वास्तविक परिस्थितियों में, यूरेनियम की एक महत्वपूर्ण स्थिति प्राप्त करना इतना आसान नहीं है, क्योंकि कई कारक प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक यूरेनियम में केवल 0.72% 235 यू होता है, 99.2745% 238 यू होता है, जो 235 यू नाभिक के विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि प्राकृतिक यूरेनियम में विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया वर्तमान में बहुत जल्दी फीकी पड़ जाती है। एक सतत विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया कई मुख्य तरीकों से की जा सकती है:

• नमूने की मात्रा बढ़ाएँ (अयस्क से पृथक यूरेनियम के लिए, मात्रा बढ़ाकर एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त करना संभव है);
• नमूने में 235 यू की सांद्रता बढ़ाकर आइसोटोप पृथक्करण करें;
• विभिन्न प्रकार के परावर्तकों का उपयोग करके नमूने की सतह के माध्यम से मुक्त न्यूट्रॉन के नुकसान को कम करें;
• थर्मल न्यूट्रॉन की सांद्रता बढ़ाने के लिए न्यूट्रॉन मॉडरेटर पदार्थ का उपयोग करें।

आइसोमरों

• अतिरिक्त द्रव्यमान: 40,920.6(1.8) केवी
• उत्तेजना ऊर्जा: 76.5(4) eV
• आधा जीवन: 26 मिनट
• परमाणु स्पिन और समता: 1/2 +

आइसोमेरिक अवस्था का विघटन जमीनी अवस्था में आइसोमेरिक संक्रमण के माध्यम से होता है।

आवेदन

• यूरेनियम-235 का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है कामयाबपरमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया;
• अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम का उपयोग परमाणु हथियार बनाने में किया जाता है। इस मामले में, बड़ी मात्रा में ऊर्जा (विस्फोट) जारी करने के लिए, अवज्ञा कापरमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया.

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टिप्पणियाँ

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2. जी. ऑडी, ओ. बर्सिलॉन, जे. ब्लाचोट और ए. एच. वैप्स्ट्रा (2003)। ""। परमाणु भौतिकी ए 729 : 3-128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. बिबकोड:.
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यूरेनियम-235 की विशेषता बताने वाला एक अंश

12 और 13 में, कुतुज़ोव को गलतियों के लिए सीधे तौर पर दोषी ठहराया गया था। सम्राट उससे असन्तुष्ट था। और हाल ही में सर्वोच्च के आदेश से लिखे गए इतिहास में कहा गया है कि कुतुज़ोव एक चालाक अदालत का झूठा था जो नेपोलियन के नाम से डरता था और क्रास्नोय और बेरेज़िना के पास अपनी गलतियों से रूसी सैनिकों को गौरव से वंचित कर दिया - एक पूर्ण जीत फ्रांसीसी। [1812 में बोगदानोविच का इतिहास: कुतुज़ोव की विशेषताएं और क्रास्नेंस्की लड़ाइयों के असंतोषजनक परिणामों के बारे में तर्क। (एल.एन. टॉल्स्टॉय द्वारा नोट।) ]
यह महान लोगों का भाग्य नहीं है, ग्रैंड होम का नहीं, जिन्हें रूसी दिमाग नहीं पहचानता, बल्कि उन दुर्लभ, हमेशा अकेले लोगों का भाग्य है, जो प्रोविडेंस की इच्छा को समझते हुए, अपनी व्यक्तिगत इच्छा को उसके अधीन कर देते हैं। भीड़ की घृणा और अवमानना ​​इन लोगों को उच्च कानूनों में उनकी अंतर्दृष्टि के लिए दंडित करती है।
रूसी इतिहासकारों के लिए - यह कहना अजीब और डरावना है - नेपोलियन इतिहास का सबसे महत्वहीन साधन है - कभी भी और कहीं नहीं, यहां तक ​​​​कि निर्वासन में भी, जिसने मानवीय गरिमा नहीं दिखाई - नेपोलियन प्रशंसा और प्रसन्नता की वस्तु है; वह भव्य है. कुतुज़ोव, वह व्यक्ति, जिसने 1812 में अपनी गतिविधि की शुरुआत से अंत तक, बोरोडिन से विल्ना तक, एक भी कार्य या शब्द बदले बिना, भविष्य के महत्व के वर्तमान में आत्म-बलिदान और चेतना के इतिहास में एक असाधारण उदाहरण दिखाया। घटना के बारे में, - कुतुज़ोव उन्हें कुछ अस्पष्ट और दयनीय लगता है, और जब कुतुज़ोव और 12वें वर्ष के बारे में बात करते हैं, तो वे हमेशा थोड़ा शर्मिंदा लगते हैं।
इस बीच, एक ऐसे ऐतिहासिक व्यक्ति की कल्पना करना कठिन है जिसकी गतिविधि इतनी निरपवाद और लगातार एक ही लक्ष्य की ओर निर्देशित होगी। संपूर्ण लोगों की इच्छा के अनुरूप अधिक योग्य और अधिक सुसंगत लक्ष्य की कल्पना करना कठिन है। इतिहास में एक और उदाहरण ढूंढना और भी मुश्किल है जहां एक ऐतिहासिक व्यक्ति ने अपने लिए जो लक्ष्य निर्धारित किया था वह पूरी तरह से उस लक्ष्य के रूप में हासिल किया जाएगा जिसके लिए 1812 में कुतुज़ोव की सभी गतिविधियों को निर्देशित किया गया था।
कुतुज़ोव ने कभी भी उन चालीस शताब्दियों के बारे में बात नहीं की जो पिरामिडों से दिखती हैं, उन बलिदानों के बारे में जो वह पितृभूमि के लिए करता है, इस बारे में कि वह क्या करने का इरादा रखता है या किया है: उसने अपने बारे में कुछ भी नहीं कहा, कोई भूमिका नहीं निभाई वह हमेशा सबसे सरल और सबसे सामान्य व्यक्ति लगते थे और सबसे सरल और सबसे सामान्य बातें कहते थे। वह अपनी बेटियों और मुझे स्टेल को पत्र लिखते थे, उपन्यास पढ़ते थे, खूबसूरत महिलाओं की संगति पसंद करते थे, जनरलों, अधिकारियों और सैनिकों के साथ मजाक करते थे और उन लोगों का कभी खंडन नहीं करते थे जो उन्हें कुछ साबित करना चाहते थे। जब यॉज़्स्की ब्रिज पर काउंट रस्तोपचिन मॉस्को की मौत के लिए दोषी ठहराए जाने के बारे में व्यक्तिगत निंदा के साथ कुतुज़ोव तक पहुंचे, और कहा: "आपने बिना लड़े मॉस्को नहीं छोड़ने का वादा कैसे किया?" - कुतुज़ोव ने उत्तर दिया: "मैं युद्ध के बिना मास्को नहीं छोड़ूंगा," इस तथ्य के बावजूद कि मास्को को पहले ही छोड़ दिया गया था। जब अरकचेव, जो संप्रभु से उनके पास आए, ने कहा कि यरमोलोव को तोपखाने का प्रमुख नियुक्त किया जाना चाहिए, कुतुज़ोव ने उत्तर दिया: "हां, मैंने खुद ही ऐसा कहा था," हालांकि एक मिनट बाद उन्होंने कुछ पूरी तरह से अलग कहा। उसे क्या परवाह थी, वह एकमात्र व्यक्ति था जिसने तब घटना के पूरे विशाल अर्थ को समझा, उसके आसपास की बेवकूफी भरी भीड़ के बीच, उसे क्या परवाह थी कि काउंट रोस्तोपचिन ने राजधानी की आपदा के लिए खुद को जिम्मेदार ठहराया या उसे? तोपखाने का प्रमुख किसे नियुक्त किया जाएगा, इसमें उनकी रुचि और भी कम हो सकती है।
न केवल इन मामलों में, बल्कि लगातार, यह बूढ़ा आदमी, जो जीवन के अनुभव के माध्यम से इस दृढ़ विश्वास पर पहुंच गया था कि जो विचार और शब्द उनकी अभिव्यक्ति के रूप में काम करते हैं, वे लोगों की प्रेरणा शक्ति नहीं हैं, पूरी तरह से अर्थहीन शब्द बोलते थे - सबसे पहले जो सामने आए थे उसका मन।
लेकिन वही व्यक्ति, जिसने अपने शब्दों की इतनी उपेक्षा की, अपनी पूरी गतिविधि में एक भी शब्द ऐसा नहीं बोला जो उस लक्ष्य के अनुरूप न हो जिसके लिए वह पूरे युद्ध के दौरान प्रयास कर रहा था। जाहिर है, अनजाने में, भारी आत्मविश्वास के साथ कि वे उसे समझ नहीं पाएंगे, उन्होंने विभिन्न परिस्थितियों में बार-बार अपने विचार व्यक्त किए। बोरोडिनो की लड़ाई से शुरू करते हुए, जहां से उनके आसपास के लोगों के साथ उनकी कलह शुरू हुई, उन्होंने अकेले ही कहा कि बोरोडिनो की लड़ाई एक जीत थी, और अपनी मृत्यु तक इसे मौखिक रूप से, रिपोर्टों और रिपोर्टों में दोहराया। उन्होंने अकेले कहा कि मॉस्को का नुकसान रूस का नुकसान नहीं है। लॉरिस्टन के शांति प्रस्ताव के जवाब में, उन्होंने उत्तर दिया कि कोई शांति नहीं हो सकती, क्योंकि लोगों की यही इच्छा थी; उन्होंने अकेले ही, फ्रांसीसी वापसी के दौरान, कहा कि हमारे सभी युद्धाभ्यासों की आवश्यकता नहीं थी, कि सब कुछ हमारी इच्छा से बेहतर हो जाएगा, कि दुश्मन को एक सुनहरा पुल दिया जाना चाहिए, न तो तरुटिनो, न ही व्यज़ेम्स्की, न ही क्रास्नेन्सकोय लड़ाइयों की आवश्यकता थी, किसी दिन आपको सीमा पर आना होगा, ताकि वह दस फ्रांसीसी लोगों के लिए एक रूसी को न छोड़े।
और वह अकेला, यह दरबारी आदमी, जैसा कि उसे हमारे सामने चित्रित किया गया है, वह आदमी जो संप्रभु को खुश करने के लिए अरकचेव से झूठ बोलता है - वह अकेला, यह दरबारी आदमी, विल्ना में, जिससे संप्रभु का अपमान अर्जित होता है, कहता है कि आगे युद्ध विदेश हानिकारक और बेकार है।
लेकिन केवल शब्दों से यह साबित नहीं होगा कि उन्हें उस घटना का महत्व समझ में आया। उनके सभी कार्य - जरा भी पीछे हटने के बिना, एक ही लक्ष्य की ओर निर्देशित थे, जो तीन कार्यों में व्यक्त किए गए: 1) फ्रांसीसी के साथ संघर्ष करने के लिए अपनी सभी सेनाओं पर दबाव डालना, 2) उन्हें हराना और 3) उन्हें रूस से निष्कासित करना, जिससे यह आसान हो गया। लोगों और सैनिकों की संभावित आपदाएँ।
वह, वह धीमी गति से चलने वाला कुतुज़ोव, जिसका आदर्श वाक्य धैर्य और समय है, निर्णायक कार्रवाई का दुश्मन है, वह बोरोडिनो की लड़ाई देता है, इसकी तैयारियों को अभूतपूर्व गंभीरता से पेश करता है। वह, वह कुतुज़ोव, जिसने ऑस्टरलिट्ज़ की लड़ाई शुरू होने से पहले कहा था कि यह हार जाएगी, बोरोडिनो में, जनरलों के आश्वासन के बावजूद कि लड़ाई हार गई थी, इतिहास में अभूतपूर्व उदाहरण के बावजूद कि एक जीती हुई लड़ाई के बाद सेना को पीछे हटना होगा, वह अकेले ही, सभी के विपरीत, अपनी मृत्यु तक यह कहता रहा कि बोरोडिनो की लड़ाई एक जीत है। वह अकेले ही, पूरे रिट्रीट के दौरान, उन लड़ाइयों को न लड़ने पर जोर देता है जो अब बेकार हैं, एक नया युद्ध शुरू नहीं करने और रूस की सीमाओं को पार नहीं करने पर।
अब किसी घटना के अर्थ को समझना आसान है, जब तक कि हम उन लक्ष्यों के समूह की गतिविधियों पर लागू न हों जो एक दर्जन लोगों के दिमाग में थे, क्योंकि पूरी घटना अपने परिणामों के साथ हमारे सामने होती है।
लेकिन फिर यह बूढ़ा आदमी, अकेले, सभी की राय के विपरीत, कैसे अनुमान लगा सकता है, और फिर घटना के लोकप्रिय अर्थ का इतना सही अनुमान लगा सकता है, कि उसने अपनी सभी गतिविधियों में कभी भी इसके साथ विश्वासघात नहीं किया?
घटित होने वाली घटनाओं के अर्थ में अंतर्दृष्टि की इस असाधारण शक्ति का स्रोत उस राष्ट्रीय भावना में निहित है जिसे उन्होंने अपनी संपूर्ण शुद्धता और शक्ति के साथ अपने भीतर धारण किया था।
केवल उनमें इस भावना की पहचान ने लोगों को, ऐसे अजीब तरीकों से, एक बूढ़े व्यक्ति के अपमान से, उन्हें लोगों के युद्ध के प्रतिनिधियों के रूप में राजा की इच्छा के विरुद्ध चुना। और केवल यह भावना ही उसे उस सर्वोच्च मानवीय ऊँचाई पर ले आई जहाँ से उसने, प्रधान सेनापति, अपनी सारी शक्ति लोगों को मारने और ख़त्म करने के लिए नहीं, बल्कि उन्हें बचाने और उन पर दया करने के लिए निर्देशित की।

यूरेनियम कहाँ से आया?सबसे अधिक संभावना है, यह सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान प्रकट होता है। तथ्य यह है कि लोहे से भारी तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए न्यूट्रॉन का एक शक्तिशाली प्रवाह होना चाहिए, जो सुपरनोवा विस्फोट के दौरान ठीक होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि तब, इसके द्वारा निर्मित नए तारा प्रणालियों के बादल से संघनन के दौरान, यूरेनियम, एक प्रोटोप्लेनेटरी बादल में एकत्रित हो गया और बहुत भारी होने के कारण, ग्रहों की गहराई में डूब जाना चाहिए। लेकिन यह सच नहीं है. यूरेनियम एक रेडियोधर्मी तत्व है और जब इसका क्षय होता है तो यह ऊष्मा छोड़ता है। गणना से पता चलता है कि यदि यूरेनियम को ग्रह की पूरी मोटाई में समान रूप से वितरित किया जाता है, कम से कम सतह पर समान एकाग्रता के साथ, तो यह बहुत अधिक गर्मी उत्सर्जित करेगा। इसके अलावा, यूरेनियम के उपभोग के कारण इसका प्रवाह कमजोर हो जाना चाहिए। चूँकि ऐसा कुछ भी नहीं देखा गया है, भूवैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कम से कम एक तिहाई यूरेनियम, और शायद यह पूरा, पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, जहाँ इसकी सामग्री 2.5∙10 –4% है। ऐसा क्यों हुआ इस पर चर्चा नहीं की गई.

यूरेनियम का खनन कहाँ होता है?पृथ्वी पर यूरेनियम इतना कम नहीं है - बहुतायत की दृष्टि से यह 38वें स्थान पर है। और इस तत्व का अधिकांश भाग तलछटी चट्टानों - कार्बोनेसियस शेल्स और फॉस्फोराइट्स में पाया जाता है: क्रमशः 8∙10 –3 और 2.5∙10 –2% तक। कुल मिलाकर, पृथ्वी की पपड़ी में 10 14 टन यूरेनियम है, लेकिन मुख्य समस्या यह है कि यह बहुत फैला हुआ है और शक्तिशाली जमाव नहीं बनाता है। लगभग 15 यूरेनियम खनिज औद्योगिक महत्व के हैं। यह यूरेनियम टार है - इसका आधार टेट्रावैलेंट यूरेनियम ऑक्साइड, यूरेनियम अभ्रक है - विभिन्न सिलिकेट, फॉस्फेट और हेक्सावलेंट यूरेनियम पर आधारित वैनेडियम या टाइटेनियम के साथ अधिक जटिल यौगिक।

बेकरेल किरणें क्या हैं?वोल्फगैंग रोएंटगेन द्वारा एक्स-रे की खोज के बाद, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-हेनरी बेकरेल को यूरेनियम लवण की चमक में रुचि हो गई, जो सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में होती है। वह समझना चाहता था कि क्या यहां एक्स-रे भी होते हैं। दरअसल, वे मौजूद थे - नमक ने काले कागज के माध्यम से फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन कर दिया। हालाँकि, एक प्रयोग में, नमक रोशन नहीं हुआ था, लेकिन फोटोग्राफिक प्लेट फिर भी काली हो गई थी। जब नमक और फोटोग्राफिक प्लेट के बीच एक धातु की वस्तु रखी गई, तो नीचे का अंधेरा कम हो गया। इसलिए, प्रकाश द्वारा यूरेनियम के उत्तेजना के कारण नई किरणें उत्पन्न नहीं हुईं और आंशिक रूप से धातु से होकर नहीं गुजरीं। उन्हें शुरू में "बेकेरेल की किरणें" कहा जाता था। बाद में यह पता चला कि ये मुख्य रूप से बीटा किरणों के एक छोटे से जोड़ के साथ अल्फा किरणें हैं: तथ्य यह है कि यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप क्षय के दौरान एक अल्फा कण उत्सर्जित करते हैं, और बेटी उत्पाद भी बीटा क्षय का अनुभव करते हैं।

यूरेनियम कितना रेडियोधर्मी है?यूरेनियम में कोई स्थिर आइसोटोप नहीं है; वे सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला यूरेनियम-238 है जिसका आधा जीवन 4.4 अरब वर्ष है। इसके बाद यूरेनियम-235 आता है - 0.7 अरब वर्ष। वे दोनों अल्फा क्षय से गुजरते हैं और थोरियम के समस्थानिक बन जाते हैं। यूरेनियम-238 समस्त प्राकृतिक यूरेनियम का 99% से अधिक बनाता है। इसके विशाल आधे जीवन के कारण, इस तत्व की रेडियोधर्मिता कम है, और इसके अलावा, अल्फा कण मानव शरीर की सतह पर स्ट्रेटम कॉर्नियम में प्रवेश करने में सक्षम नहीं हैं। वे कहते हैं कि यूरेनियम के साथ काम करने के बाद, आई.वी. कुरचटोव ने बस अपने हाथों को रूमाल से पोंछ लिया और रेडियोधर्मिता से जुड़ी किसी भी बीमारी से पीड़ित नहीं हुए।

शोधकर्ताओं ने बार-बार यूरेनियम खदानों और प्रसंस्करण संयंत्रों में श्रमिकों की बीमारियों के आंकड़ों की ओर रुख किया है। उदाहरण के लिए, यहां कनाडाई और अमेरिकी विशेषज्ञों का एक हालिया लेख है, जिसमें 1950-1999 के दौरान कनाडाई प्रांत सस्केचेवान में एल्डोरैडो खदान में 17 हजार से अधिक श्रमिकों के स्वास्थ्य डेटा का विश्लेषण किया गया था ( पर्यावरण अनुसंधान, 2014, 130, 43-50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002)। वे इस तथ्य से आगे बढ़े कि विकिरण का तेजी से बढ़ने वाली रक्त कोशिकाओं पर सबसे मजबूत प्रभाव पड़ता है, जिससे संबंधित प्रकार के कैंसर होते हैं। आंकड़ों से पता चला है कि खदान श्रमिकों में औसत कनाडाई आबादी की तुलना में विभिन्न प्रकार के रक्त कैंसर की घटना कम है। इस मामले में, विकिरण का मुख्य स्रोत स्वयं यूरेनियम नहीं माना जाता है, बल्कि इसके द्वारा उत्पन्न गैसीय रेडॉन और इसके क्षय उत्पाद, जो फेफड़ों के माध्यम से शरीर में प्रवेश कर सकते हैं।

यूरेनियम हानिकारक क्यों है?? यह, अन्य भारी धातुओं की तरह, अत्यधिक विषैला होता है और गुर्दे और यकृत की विफलता का कारण बन सकता है। दूसरी ओर, यूरेनियम, एक फैला हुआ तत्व होने के कारण, पानी, मिट्टी में अनिवार्य रूप से मौजूद होता है और खाद्य श्रृंखला में केंद्रित होकर मानव शरीर में प्रवेश करता है। यह मानना ​​उचित है कि विकास की प्रक्रिया में, जीवित प्राणियों ने प्राकृतिक सांद्रता में यूरेनियम को बेअसर करना सीख लिया है। यूरेनियम पानी में सबसे खतरनाक है, इसलिए WHO ने एक सीमा तय की: शुरुआत में यह 15 µg/l थी, लेकिन 2011 में मानक को बढ़ाकर 30 µg/g कर दिया गया। एक नियम के रूप में, पानी में बहुत कम यूरेनियम होता है: संयुक्त राज्य अमेरिका में औसतन 6.7 µg/l, चीन और फ्रांस में - 2.2 µg/l। लेकिन मजबूत विचलन भी हैं। तो कैलिफ़ोर्निया के कुछ क्षेत्रों में यह मानक से सौ गुना अधिक है - 2.5 मिलीग्राम/लीटर, और दक्षिणी फ़िनलैंड में यह 7.8 मिलीग्राम/लीटर तक पहुँच जाता है। शोधकर्ता जानवरों पर यूरेनियम के प्रभाव का अध्ययन करके यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या WHO का मानक बहुत सख्त है। यहाँ एक विशिष्ट कार्य है ( बायोमेड रिसर्च इंटरनेशनल, 2014, आईडी 181989; डीओआई:10.1155/2014/181989)। फ्रांसीसी वैज्ञानिकों ने चूहों को नौ महीने तक घटे हुए यूरेनियम के मिश्रण और अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में - 0.2 से 120 मिलीग्राम/लीटर तक पानी पिलाया। निचला मूल्य खदान के पास का पानी है, जबकि ऊपरी मूल्य कहीं भी नहीं पाया जाता है - फिनलैंड में मापी गई यूरेनियम की अधिकतम सांद्रता 20 मिलीग्राम/लीटर है। लेखकों को आश्चर्य हुआ - लेख का नाम है: "शारीरिक प्रणालियों पर यूरेनियम के ध्यान देने योग्य प्रभाव की अप्रत्याशित अनुपस्थिति ..." - चूहों के स्वास्थ्य पर यूरेनियम का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ा। जानवरों ने अच्छा खाया, वजन ठीक से बढ़ा, बीमारी की शिकायत नहीं की और कैंसर से नहीं मरे। यूरेनियम, जैसा कि होना चाहिए, मुख्य रूप से गुर्दे और हड्डियों में और यकृत में सौ गुना कम मात्रा में जमा किया गया था, और इसका संचय अपेक्षित रूप से पानी में सामग्री पर निर्भर करता था। हालाँकि, इससे गुर्दे की विफलता या यहाँ तक कि सूजन के किसी भी आणविक मार्कर की ध्यान देने योग्य उपस्थिति नहीं हुई। लेखकों ने सुझाव दिया कि WHO के सख्त दिशानिर्देशों की समीक्षा शुरू होनी चाहिए। हालाँकि, एक चेतावनी है: मस्तिष्क पर प्रभाव। चूहों के मस्तिष्क में जिगर की तुलना में कम यूरेनियम था, लेकिन इसकी सामग्री पानी में मात्रा पर निर्भर नहीं थी। लेकिन यूरेनियम ने मस्तिष्क की एंटीऑक्सीडेंट प्रणाली के कामकाज को प्रभावित किया: खुराक की परवाह किए बिना, कैटालेज़ की गतिविधि 20% बढ़ गई, ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज़ 68-90% बढ़ गई, और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ की गतिविधि 50% कम हो गई। इसका मतलब यह है कि यूरेनियम स्पष्ट रूप से मस्तिष्क में ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बना और शरीर ने इस पर प्रतिक्रिया की। यह प्रभाव - यूरेनियम के संचय के अभाव में मस्तिष्क पर इसका तीव्र प्रभाव, वैसे, साथ ही जननांगों में भी - पहले देखा गया था। इसके अलावा, 75-150 मिलीग्राम/लीटर की सांद्रता में यूरेनियम वाला पानी, जिसे नेब्रास्का विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने छह महीने तक चूहों को खिलाया ( न्यूरोटॉक्सिकोलॉजी और टेराटोलॉजी, 2005, 27, 1, 135-144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), ने मैदान में छोड़े गए जानवरों, मुख्य रूप से नर, के व्यवहार को प्रभावित किया: उन्होंने रेखाओं को पार किया, अपने पिछले पैरों पर खड़े हुए और नियंत्रण वाले पैरों की तुलना में अपने बालों को अलग तरह से काटा। इस बात के प्रमाण हैं कि यूरेनियम जानवरों में स्मृति क्षीणता का कारण भी बनता है। व्यवहारिक परिवर्तन मस्तिष्क में लिपिड ऑक्सीकरण के स्तर से संबंधित थे। यह पता चला कि यूरेनियम के पानी ने चूहों को स्वस्थ, बल्कि बेवकूफ बना दिया। ये डेटा तथाकथित खाड़ी युद्ध सिंड्रोम के विश्लेषण में हमारे लिए उपयोगी होंगे।

क्या यूरेनियम शेल गैस विकास स्थलों को दूषित करता है?यह इस बात पर निर्भर करता है कि गैस युक्त चट्टानों में यूरेनियम कितना है और यह उनके साथ कैसे जुड़ा है। उदाहरण के लिए, बफ़ेलो विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर ट्रेसी बैंक ने मार्सेलस शेल का अध्ययन किया, जो पश्चिमी न्यूयॉर्क से पेंसिल्वेनिया और ओहियो से पश्चिम वर्जीनिया तक फैला हुआ है। यह पता चला कि यूरेनियम रासायनिक रूप से हाइड्रोकार्बन के स्रोत से सटीक रूप से संबंधित है (याद रखें कि संबंधित कार्बोनेसियस शेल्स में यूरेनियम सामग्री सबसे अधिक है)। प्रयोगों से पता चला है कि फ्रैक्चरिंग के दौरान इस्तेमाल किया गया घोल यूरेनियम को पूरी तरह से घोल देता है। “जब इन पानी में यूरेनियम सतह पर पहुंचता है, तो यह आसपास के क्षेत्र को प्रदूषित कर सकता है। इससे विकिरण का ख़तरा नहीं है, लेकिन यूरेनियम एक ज़हरीला तत्व है,'' ट्रेसी बैंक ने 25 अक्टूबर, 2010 को एक विश्वविद्यालय प्रेस विज्ञप्ति में कहा। शेल गैस उत्पादन के दौरान यूरेनियम या थोरियम से पर्यावरण प्रदूषण के खतरे पर अभी तक कोई विस्तृत लेख तैयार नहीं किया गया है।

यूरेनियम की आवश्यकता क्यों है?पहले, इसका उपयोग चीनी मिट्टी की चीज़ें और रंगीन कांच बनाने के लिए रंगद्रव्य के रूप में किया जाता था। अब यूरेनियम परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों का आधार है। इस मामले में, इसकी अनूठी संपत्ति का उपयोग किया जाता है - नाभिक की विभाजित करने की क्षमता।

परमाणु विखंडन क्या है? एक नाभिक का दो असमान बड़े टुकड़ों में टूटना। इस गुण के कारण ही न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान न्यूट्रॉन विकिरण के कारण यूरेनियम से भारी नाभिक बड़ी कठिनाई से बनते हैं। घटना का सार इस प्रकार है. यदि नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या का अनुपात इष्टतम नहीं है, तो यह अस्थिर हो जाता है। आमतौर पर, ऐसा नाभिक या तो एक अल्फा कण - दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन, या एक बीटा कण - एक पॉज़िट्रॉन उत्सर्जित करता है, जो न्यूट्रॉन में से एक के प्रोटॉन में परिवर्तन के साथ होता है। पहले मामले में, आवर्त सारणी का एक तत्व प्राप्त होता है, दो कोशिकाओं को पीछे की ओर, दूसरे में - एक कोशिका को आगे की ओर। हालाँकि, अल्फा और बीटा कणों को उत्सर्जित करने के अलावा, यूरेनियम नाभिक विखंडन में सक्षम है - आवर्त सारणी के मध्य में दो तत्वों के नाभिक में क्षय, उदाहरण के लिए बेरियम और क्रिप्टन, जो यह एक नया न्यूट्रॉन प्राप्त करने के बाद करता है। इस घटना की खोज रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद हुई, जब भौतिकविदों ने नए खोजे गए विकिरण को हर उस चीज के संपर्क में लाया जो वे कर सकते थे। घटनाओं में भाग लेने वाले ओटो फ्रिस्क इस बारे में लिखते हैं ("भौतिक विज्ञान में प्रगति," 1968, 96, 4)। बेरिलियम किरणों - न्यूट्रॉन - की खोज के बाद एनरिको फर्मी ने उनके साथ यूरेनियम को विकिरणित किया, विशेष रूप से, बीटा क्षय का कारण बनने के लिए - उन्होंने इसका उपयोग अगले, 93 वें तत्व को प्राप्त करने के लिए करने की आशा की, जिसे अब नेपच्यूनियम कहा जाता है। यह वह था जिसने विकिरणित यूरेनियम में एक नए प्रकार की रेडियोधर्मिता की खोज की, जिसे उसने ट्रांसयूरेनियम तत्वों की उपस्थिति से जोड़ा। उसी समय, न्यूट्रॉन को धीमा करने से, जिसके लिए बेरिलियम स्रोत को पैराफिन की एक परत से ढक दिया गया था, इस प्रेरित रेडियोधर्मिता में वृद्धि हुई। अमेरिकी रेडियोकेमिस्ट एरिस्टाइड वॉन ग्रोसे ने सुझाव दिया कि इन तत्वों में से एक प्रोटैक्टीनियम था, लेकिन वह गलत था। लेकिन ओटो हैन, जो उस समय वियना विश्वविद्यालय में काम कर रहे थे और 1917 में खोजे गए प्रोटैक्टीनियम को अपने दिमाग की उपज मानते थे, ने फैसला किया कि वह यह पता लगाने के लिए बाध्य हैं कि कौन से तत्व प्राप्त किए गए थे। 1938 की शुरुआत में, लिस मीटनर के साथ, हैन ने प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर सुझाव दिया कि रेडियोधर्मी तत्वों की पूरी श्रृंखला यूरेनियम -238 और उसके सहायक तत्वों के न्यूट्रॉन-अवशोषित नाभिक के कई बीटा क्षय के कारण बनती है। ऑस्ट्रिया के एंस्क्लस के बाद नाज़ियों के संभावित प्रतिशोध के डर से, जल्द ही लिसे मीटनर को स्वीडन भागने के लिए मजबूर होना पड़ा। हैन ने फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन के साथ अपने प्रयोगों को जारी रखते हुए पाया कि उत्पादों में बेरियम, तत्व संख्या 56 भी था, जिसे किसी भी तरह से यूरेनियम से प्राप्त नहीं किया जा सकता था: यूरेनियम के अल्फा क्षय की सभी श्रृंखलाएं बहुत भारी सीसे के साथ समाप्त होती हैं। शोधकर्ता परिणाम से इतने आश्चर्यचकित थे कि उन्होंने इसे प्रकाशित नहीं किया; उन्होंने केवल दोस्तों को पत्र लिखे, विशेष रूप से गोथेनबर्ग में लिसे मीटनर को। वहां, क्रिसमस 1938 में, उनके भतीजे, ओटो फ्रिस्क ने उनसे मुलाकात की, और, शीतकालीन शहर के आसपास घूमते हुए - वह स्की पर, चाची पैदल - उन्होंने यूरेनियम के विकिरण के दौरान बेरियम की उपस्थिति की संभावना पर चर्चा की परमाणु विखंडन का परिणाम (लिसे मीटनर के बारे में अधिक जानकारी के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2013, संख्या 4 देखें)। कोपेनहेगन लौटकर, फ्रिस्क ने सचमुच नील्स बोहर को संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए प्रस्थान करने वाले जहाज के गैंगवे पर पकड़ा और उसे विखंडन के विचार के बारे में बताया। बोह्र ने अपने माथे पर थप्पड़ मारते हुए कहा: “ओह, हम कितने मूर्ख थे! हमें इस पर पहले ही ध्यान देना चाहिए था।" जनवरी 1939 में, फ्रिस्क और मीटनर ने न्यूट्रॉन के प्रभाव में यूरेनियम नाभिक के विखंडन पर एक लेख प्रकाशित किया। उस समय तक, ओटो फ्रिस्क ने पहले ही एक नियंत्रण प्रयोग कर लिया था, साथ ही कई अमेरिकी समूहों ने भी, जिन्हें बोह्र से संदेश प्राप्त हुआ था। वे कहते हैं कि 26 जनवरी, 1939 को वाशिंगटन में सैद्धांतिक भौतिकी पर वार्षिक सम्मेलन में उनकी रिपोर्ट के दौरान ही भौतिकविदों ने अपनी प्रयोगशालाओं में तितर-बितर होना शुरू कर दिया था, जब उन्होंने इस विचार का सार समझ लिया था। विखंडन की खोज के बाद, हैन और स्ट्रैसमैन ने अपने प्रयोगों को संशोधित किया और अपने सहयोगियों की तरह पाया कि विकिरणित यूरेनियम की रेडियोधर्मिता ट्रांसयूरेनियम से नहीं, बल्कि आवर्त सारणी के मध्य से विखंडन के दौरान बने रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय से जुड़ी है।

यूरेनियम में श्रृंखला अभिक्रिया कैसे होती है?यूरेनियम और थोरियम नाभिक के विखंडन की संभावना प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध होने के तुरंत बाद (और पृथ्वी पर किसी भी महत्वपूर्ण मात्रा में कोई अन्य विखंडन तत्व नहीं हैं), नील्स बोह्र और जॉन व्हीलर, जिन्होंने प्रिंसटन में काम किया, साथ ही, उनमें से स्वतंत्र रूप से, सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हां. आई. फ्रेनकेल और जर्मन सिगफ्राइड फ्लुगे और गॉटफ्राइड वॉन ड्रोस्टे ने परमाणु विखंडन का सिद्धांत बनाया। इससे दो तंत्रों का अनुसरण हुआ। एक तेज न्यूट्रॉन के थ्रेशोल्ड अवशोषण से जुड़ा है। इसके अनुसार, विखंडन शुरू करने के लिए, एक न्यूट्रॉन में काफी उच्च ऊर्जा होनी चाहिए, मुख्य आइसोटोप - यूरेनियम -238 और थोरियम -232 के नाभिक के लिए 1 MeV से अधिक। कम ऊर्जा पर, यूरेनियम-238 द्वारा न्यूट्रॉन अवशोषण में एक गुंजयमान चरित्र होता है। इस प्रकार, 25 ईवी की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन में कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है जो अन्य ऊर्जाओं की तुलना में हजारों गुना बड़ा होता है। इस स्थिति में, कोई विखंडन नहीं होगा: यूरेनियम-238 यूरेनियम-239 बन जाएगा, जो 23.54 मिनट के आधे जीवन के साथ नेपच्यूनियम-239 में बदल जाएगा, जो 2.33 दिनों के आधे जीवन के साथ लंबे समय तक जीवित रहेगा। प्लूटोनियम-239. थोरियम-232 यूरेनियम-233 बन जायेगा।

दूसरा तंत्र न्यूट्रॉन का गैर-दहलीज अवशोषण है, इसके बाद तीसरा कमोबेश सामान्य विखंडनीय आइसोटोप होता है - यूरेनियम-235 (साथ ही प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233, जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं): द्वारा किसी भी न्यूट्रॉन को अवशोषित करना, यहां तक ​​​​कि धीमी गति से, तथाकथित थर्मल, थर्मल गति में भाग लेने वाले अणुओं के लिए ऊर्जा के साथ - 0.025 ईवी, ऐसा नाभिक विभाजित हो जाएगा। और यह बहुत अच्छा है: थर्मल न्यूट्रॉन का कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र तेज़, मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट न्यूट्रॉन से चार गुना अधिक होता है। परमाणु ऊर्जा के पूरे बाद के इतिहास के लिए यूरेनियम-235 का यही महत्व है: यह वह है जो प्राकृतिक यूरेनियम में न्यूट्रॉन के गुणन को सुनिश्चित करता है। न्यूट्रॉन की चपेट में आने के बाद यूरेनियम-235 नाभिक अस्थिर हो जाता है और तेजी से दो असमान भागों में विभाजित हो जाता है। रास्ते में, कई (औसतन 2.75) नए न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। यदि वे एक ही यूरेनियम के नाभिक से टकराते हैं, तो वे न्यूट्रॉन को तेजी से गुणा करने का कारण बनेंगे - एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होगी, जिससे भारी मात्रा में गर्मी के तेजी से निकलने के कारण विस्फोट होगा। न तो यूरेनियम-238 और न ही थोरियम-232 इस तरह काम कर सकते हैं: आखिरकार, विखंडन के दौरान, न्यूट्रॉन 1-3 MeV की औसत ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होते हैं, अर्थात, यदि 1 MeV की ऊर्जा सीमा है, तो इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा न्यूट्रॉन निश्चित रूप से प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम नहीं होंगे, और कोई प्रजनन नहीं होगा। इसका मतलब यह है कि इन आइसोटोप को भुला दिया जाना चाहिए और न्यूट्रॉन को थर्मल ऊर्जा में धीमा करना होगा ताकि वे यूरेनियम -235 के नाभिक के साथ यथासंभव कुशलता से बातचीत कर सकें। साथ ही, यूरेनियम-238 द्वारा उनके गुंजयमान अवशोषण की अनुमति नहीं दी जा सकती: आखिरकार, प्राकृतिक यूरेनियम में यह आइसोटोप 99.3% से थोड़ा कम है और न्यूट्रॉन अधिक बार इसके साथ टकराते हैं, न कि लक्ष्य यूरेनियम-235 के साथ। और एक मॉडरेटर के रूप में कार्य करके, न्यूट्रॉन के गुणन को एक स्थिर स्तर पर बनाए रखना और विस्फोट को रोकना - श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करना संभव है।

1939 के उसी घातक वर्ष में हां बी ज़ेल्डोविच और यू बी खारिटन ​​द्वारा की गई एक गणना से पता चला कि इसके लिए भारी पानी या ग्रेफाइट के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करना और यूरेनियम के साथ प्राकृतिक यूरेनियम को समृद्ध करना आवश्यक है- 235 कम से कम 1.83 बार। तब यह विचार उन्हें कोरी कल्पना प्रतीत हुआ: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यूरेनियम की उन महत्वपूर्ण मात्राओं का संवर्धन लगभग दोगुना हो जाता है जो एक श्रृंखला विस्फोट को अंजाम देने के लिए आवश्यक हैं,<...>यह अत्यंत बोझिल कार्य है, जो व्यावहारिक असंभवता के करीब है।” अब यह समस्या हल हो गई है, और परमाणु उद्योग बिजली संयंत्रों के लिए यूरेनियम-235 से 3.5% तक समृद्ध यूरेनियम का बड़े पैमाने पर उत्पादन कर रहा है।

स्वतःस्फूर्त परमाणु विखंडन क्या है? 1940 में, जी.एन. फ्लेरोव और के.ए. पेट्रज़ाक ने पाया कि यूरेनियम का विखंडन बिना किसी बाहरी प्रभाव के, अनायास हो सकता है, हालांकि आधा जीवन सामान्य अल्फा क्षय की तुलना में बहुत लंबा है। चूँकि इस तरह के विखंडन से न्यूट्रॉन भी उत्पन्न होते हैं, यदि उन्हें प्रतिक्रिया क्षेत्र से बाहर निकलने की अनुमति नहीं दी जाती है, तो वे श्रृंखला प्रतिक्रिया के आरंभकर्ता के रूप में काम करेंगे। यह वह घटना है जिसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता क्यों है?ज़ेल्डोविच और खारिटन ​​परमाणु ऊर्जा के आर्थिक प्रभाव की गणना करने वाले पहले लोगों में से थे (उस्पेखी फ़िज़िचेस्किख नौक, 1940, 23, 4)। “...फिलहाल, यूरेनियम में अनंत शाखाओं वाली श्रृंखलाओं के साथ परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया करने की संभावना या असंभवता के बारे में अंतिम निष्कर्ष निकालना अभी भी असंभव है। यदि ऐसी प्रतिक्रिया संभव है, तो प्रयोगकर्ता के पास ऊर्जा की भारी मात्रा के बावजूद, इसकी सुचारू प्रगति सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया दर स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है। यह परिस्थिति प्रतिक्रिया के ऊर्जा उपयोग के लिए अत्यंत अनुकूल है। इसलिए आइए हम प्रस्तुत करें - हालाँकि यह एक अकुशल भालू की त्वचा का एक विभाजन है - कुछ संख्याएँ जो यूरेनियम के ऊर्जा उपयोग की संभावनाओं को दर्शाती हैं। यदि विखंडन प्रक्रिया तेज न्यूट्रॉन के साथ आगे बढ़ती है, तो, प्रतिक्रिया यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप (U238) को पकड़ लेती है, तो<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप से एक कैलोरी की लागत कोयले की तुलना में लगभग 4000 गुना सस्ती हो जाती है (जब तक कि निश्चित रूप से, "दहन" और गर्मी हटाने की प्रक्रियाएं यूरेनियम की तुलना में यूरेनियम के मामले में बहुत अधिक महंगी न हों) कोयले के मामले में) धीमे न्यूट्रॉन के मामले में, "यूरेनियम" कैलोरी की लागत (उपरोक्त आंकड़ों के आधार पर) होगी, यह ध्यान में रखते हुए कि U235 आइसोटोप की प्रचुरता 0.007 है, जो पहले से ही "कोयला" कैलोरी से केवल 30 गुना सस्ता है, अन्य सभी चीजें समान हैं।”

पहली नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया 1942 में शिकागो विश्वविद्यालय में एनरिको फर्मी द्वारा की गई थी, और रिएक्टर को मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया गया था - न्यूट्रॉन प्रवाह में बदलाव के रूप में ग्रेफाइट छड़ों को अंदर और बाहर धकेलना। पहला बिजली संयंत्र 1954 में ओबनिंस्क में बनाया गया था। ऊर्जा पैदा करने के अलावा, पहले रिएक्टरों ने हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए भी काम किया।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र कैसे संचालित होता है?आजकल, अधिकांश रिएक्टर धीमे न्यूट्रॉन पर काम करते हैं। धातु के रूप में समृद्ध यूरेनियम, एल्यूमीनियम जैसे मिश्र धातु या ऑक्साइड को लंबे सिलेंडरों में रखा जाता है जिन्हें ईंधन तत्व कहा जाता है। इन्हें रिएक्टर में एक निश्चित तरीके से स्थापित किया जाता है, और उनके बीच मॉडरेटर छड़ें डाली जाती हैं, जो श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती हैं। समय के साथ, रिएक्टर जहर ईंधन तत्व में जमा हो जाता है - यूरेनियम विखंडन उत्पाद, जो न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में भी सक्षम हैं। जब यूरेनियम-235 की सांद्रता एक महत्वपूर्ण स्तर से नीचे गिर जाती है, तो तत्व को सेवा से बाहर कर दिया जाता है। हालाँकि, इसमें मजबूत रेडियोधर्मिता वाले कई विखंडन टुकड़े होते हैं, जो वर्षों में कम हो जाते हैं, जिससे तत्व लंबे समय तक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्सर्जित करते हैं। उन्हें कूलिंग पूल में रखा जाता है, और फिर या तो दफन कर दिया जाता है या संसाधित करने की कोशिश की जाती है - बिना जला हुआ यूरेनियम -235 निकालने के लिए, उत्पादित प्लूटोनियम (इसका उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था) और अन्य आइसोटोप जिनका उपयोग किया जा सकता है। अप्रयुक्त हिस्से को कब्रिस्तान में भेज दिया जाता है।

तथाकथित तेज़ रिएक्टरों, या ब्रीडर रिएक्टरों में, तत्वों के चारों ओर यूरेनियम-238 या थोरियम-232 से बने रिफ्लेक्टर स्थापित किए जाते हैं। वे धीमे हो जाते हैं और बहुत तेज़ गति वाले न्यूट्रॉन को प्रतिक्रिया क्षेत्र में वापस भेज देते हैं। न्यूट्रॉन गुंजयमान गति तक धीमे हो जाते हैं, इन आइसोटोप को अवशोषित करते हैं, क्रमशः प्लूटोनियम -239 या यूरेनियम -233 में बदल जाते हैं, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए ईंधन के रूप में काम कर सकते हैं। चूंकि तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-235 के साथ खराब प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए इसकी सांद्रता में काफी वृद्धि होनी चाहिए, लेकिन इसका परिणाम एक मजबूत न्यूट्रॉन प्रवाह है। इस तथ्य के बावजूद कि ब्रीडर रिएक्टरों को परमाणु ऊर्जा का भविष्य माना जाता है, क्योंकि वे उपभोग से अधिक परमाणु ईंधन का उत्पादन करते हैं, प्रयोगों से पता चला है कि उन्हें प्रबंधित करना मुश्किल है। अब दुनिया में केवल एक ही ऐसा रिएक्टर बचा है - बेलोयार्स्क एनपीपी की चौथी बिजली इकाई में।

परमाणु ऊर्जा की आलोचना कैसे की जाती है?यदि हम दुर्घटनाओं के बारे में बात नहीं करते हैं, तो आज परमाणु ऊर्जा के विरोधियों के तर्कों में मुख्य बिंदु इसकी दक्षता की गणना में स्टेशन को बंद करने के बाद और ईंधन के साथ काम करते समय पर्यावरण की रक्षा की लागत को जोड़ने का प्रस्ताव है। दोनों ही मामलों में, रेडियोधर्मी कचरे के विश्वसनीय निपटान की चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं, और ये लागत राज्य द्वारा वहन की जाती है। एक राय है कि यदि आप उन्हें ऊर्जा की लागत में स्थानांतरित कर देंगे, तो इसका आर्थिक आकर्षण गायब हो जाएगा।

परमाणु ऊर्जा के समर्थकों में भी विरोध है. इसके प्रतिनिधि यूरेनियम-235 की विशिष्टता की ओर इशारा करते हैं, जिसका कोई प्रतिस्थापन नहीं है, क्योंकि थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित वैकल्पिक आइसोटोप - प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233 - हजारों वर्षों के उनके आधे जीवन के कारण, प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं। और वे यूरेनियम-235 के विखंडन के परिणामस्वरूप सटीक रूप से प्राप्त होते हैं। यदि यह समाप्त हो जाता है, तो परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए न्यूट्रॉन का एक अद्भुत प्राकृतिक स्रोत गायब हो जाएगा। इस तरह की बर्बादी के परिणामस्वरूप, मानवता भविष्य में थोरियम-232, जिसका भंडार यूरेनियम से कई गुना अधिक है, को ऊर्जा चक्र में शामिल करने का अवसर खो देगी।

सैद्धांतिक रूप से, कण त्वरक का उपयोग मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा के साथ तेज़ न्यूट्रॉन के प्रवाह का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, अगर हम बात कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, परमाणु इंजन पर अंतरग्रहीय उड़ानों के बारे में, तो भारी त्वरक के साथ एक योजना को लागू करना बहुत मुश्किल होगा। यूरेनियम-235 की कमी से ऐसी परियोजनाएं ख़त्म हो जाती हैं।

हथियार-ग्रेड यूरेनियम क्या है?यह अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम-235 है। इसका महत्वपूर्ण द्रव्यमान - यह पदार्थ के एक टुकड़े के आकार से मेल खाता है जिसमें एक श्रृंखला प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से होती है - गोला बारूद का उत्पादन करने के लिए काफी छोटा है। ऐसे यूरेनियम का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए और थर्मोन्यूक्लियर बम के लिए फ्यूज के रूप में भी किया जा सकता है।

यूरेनियम के उपयोग से कौन सी आपदाएँ जुड़ी हुई हैं?विखंडनीय तत्वों के नाभिक में संग्रहित ऊर्जा बहुत अधिक होती है। यदि यह लापरवाही के कारण या जानबूझकर नियंत्रण से बाहर हो जाए तो यह ऊर्जा बहुत परेशानी पैदा कर सकती है। दो सबसे खराब परमाणु आपदाएँ 6 और 8 अगस्त, 1945 को हुईं, जब अमेरिकी वायु सेना ने हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बम गिराए, जिसमें सैकड़ों हजारों नागरिक मारे गए और घायल हो गए। छोटे पैमाने की आपदाएँ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु चक्र उद्यमों में दुर्घटनाओं से जुड़ी होती हैं। पहली बड़ी दुर्घटना 1949 में यूएसएसआर में चेल्याबिंस्क के पास मायाक संयंत्र में हुई, जहां प्लूटोनियम का उत्पादन किया जाता था; तरल रेडियोधर्मी कचरा टेचा नदी में समा गया। सितंबर 1957 में इस पर एक विस्फोट हुआ, जिससे बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री निकली। ग्यारह दिन बाद, विंडस्केल में ब्रिटिश प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टर जल गया, और विस्फोट उत्पादों वाला बादल पश्चिमी यूरोप में फैल गया। 1979 में, पेंसिल्वेनिया में थ्री मेल आइलैंड परमाणु ऊर्जा संयंत्र का एक रिएक्टर जल गया। सबसे व्यापक परिणाम चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1986) और फुकुशिमा परमाणु ऊर्जा संयंत्र (2011) में दुर्घटनाओं के कारण हुए, जब लाखों लोग विकिरण के संपर्क में आए। सबसे पहले विशाल क्षेत्रों में गंदगी फैल गई, विस्फोट के परिणामस्वरूप 8 टन यूरेनियम ईंधन और क्षय उत्पाद निकले, जो पूरे यूरोप में फैल गए। दूसरा प्रदूषित और, दुर्घटना के तीन साल बाद, मछली पकड़ने के क्षेत्रों में प्रशांत महासागर को प्रदूषित करना जारी है। इन दुर्घटनाओं के परिणामों को ख़त्म करना बहुत महंगा था, और अगर इन लागतों को बिजली की लागत में विभाजित किया जाए, तो यह काफी बढ़ जाएगी।

एक अलग मुद्दा मानव स्वास्थ्य पर पड़ने वाले परिणामों का है। आधिकारिक आँकड़ों के अनुसार, बहुत से लोग जो बमबारी से बच गए या दूषित क्षेत्रों में रह रहे थे, विकिरण से लाभान्वित हुए - पूर्व में जीवन प्रत्याशा अधिक है, बाद में कैंसर कम है, और विशेषज्ञ सामाजिक तनाव के कारण मृत्यु दर में कुछ वृद्धि का श्रेय देते हैं। दुर्घटनाओं के परिणामस्वरूप या उनके परिसमापन के परिणामस्वरूप मरने वाले लोगों की संख्या सैकड़ों लोगों तक पहुंचती है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विरोधियों का कहना है कि दुर्घटनाओं के कारण यूरोपीय महाद्वीप पर कई मिलियन लोगों की अकाल मृत्यु हुई है, लेकिन वे सांख्यिकीय संदर्भ में अदृश्य हैं।

दुर्घटना क्षेत्रों में भूमि को मानव उपयोग से हटाने से एक दिलचस्प परिणाम सामने आता है: वे एक प्रकार के प्रकृति भंडार बन जाते हैं जहाँ जैव विविधता बढ़ती है। सच है, कुछ जानवर विकिरण-संबंधी बीमारियों से पीड़ित हैं। यह प्रश्न खुला रहता है कि वे बढ़ी हुई पृष्ठभूमि के प्रति कितनी जल्दी अनुकूलित होंगे। एक राय यह भी है कि क्रोनिक विकिरण का परिणाम "मूर्खों के लिए चयन" है (देखें "रसायन विज्ञान और जीवन", 2010, संख्या 5): भ्रूण अवस्था में भी, अधिक आदिम जीव जीवित रहते हैं। विशेष रूप से, लोगों के संबंध में, इससे दुर्घटना के तुरंत बाद दूषित क्षेत्रों में पैदा होने वाली पीढ़ी में मानसिक क्षमताओं में कमी आनी चाहिए।

क्षीण यूरेनियम क्या है?यह यूरेनियम-238 है, जो यूरेनियम-235 के अलग होने के बाद बचता है। हथियार-ग्रेड यूरेनियम और ईंधन तत्वों के उत्पादन से अपशिष्ट की मात्रा बड़ी है - अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में, 600 हजार टन ऐसे यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड जमा हो गए हैं (इसके साथ समस्याओं के लिए, रसायन विज्ञान और जीवन, 2008, संख्या 5 देखें) . इसमें यूरेनियम-235 की मात्रा 0.2% है। इस कचरे को या तो बेहतर समय तक संग्रहीत किया जाना चाहिए, जब तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर बनाए जाएंगे और यूरेनियम -238 को प्लूटोनियम में संसाधित करना संभव होगा, या किसी तरह इसका उपयोग किया जाएगा।

उन्हें इसका एक उपयोग मिल गया। अन्य संक्रमण तत्वों की तरह यूरेनियम का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेख के लेखक एसीएस नैनोदिनांक 30 जून 2014, वे लिखते हैं कि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कमी के लिए ग्राफीन के साथ यूरेनियम या थोरियम से बने उत्प्रेरक में "ऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की भारी संभावना है।" क्योंकि यूरेनियम में उच्च घनत्व होता है, यह जहाजों के लिए गिट्टी और विमानों के लिए काउंटरवेट के रूप में कार्य करता है। यह धातु विकिरण स्रोतों वाले चिकित्सा उपकरणों में विकिरण सुरक्षा के लिए भी उपयुक्त है।

घटते यूरेनियम से कौन से हथियार बनाए जा सकते हैं?कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए गोलियां और कोर। यहां गणना इस प्रकार है. प्रक्षेप्य जितना भारी होगा, उसकी गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। लेकिन प्रक्षेप्य जितना बड़ा होगा, उसका प्रभाव उतना ही कम केंद्रित होगा। इसका मतलब है कि उच्च घनत्व वाली भारी धातुओं की आवश्यकता है। गोलियां सीसे से बनी होती हैं (यूराल शिकारी एक समय में देशी प्लैटिनम का भी इस्तेमाल करते थे, जब तक उन्हें एहसास नहीं हुआ कि यह एक कीमती धातु है), जबकि शेल कोर टंगस्टन मिश्र धातु से बने होते हैं। पर्यावरणविदों का कहना है कि सीसा सैन्य अभियानों या शिकार के स्थानों में मिट्टी को प्रदूषित करता है और इसे किसी कम हानिकारक चीज़, उदाहरण के लिए, टंगस्टन से बदलना बेहतर होगा। लेकिन टंगस्टन सस्ता नहीं है, और घनत्व में समान यूरेनियम एक हानिकारक अपशिष्ट है। इसी समय, यूरेनियम के साथ मिट्टी और पानी का अनुमेय संदूषण सीसे की तुलना में लगभग दोगुना है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि घटे हुए यूरेनियम (और यह प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में 40% कम है) की कमजोर रेडियोधर्मिता को नजरअंदाज कर दिया जाता है और वास्तव में खतरनाक रासायनिक कारक को ध्यान में रखा जाता है: यूरेनियम, जैसा कि हम याद करते हैं, जहरीला है। वहीं, इसका घनत्व सीसे से 1.7 गुना अधिक है, जिसका अर्थ है कि यूरेनियम गोलियों का आकार आधा किया जा सकता है; यूरेनियम सीसे की तुलना में बहुत अधिक दुर्दम्य और कठोर है - जब इसे जलाया जाता है तो यह कम वाष्पित होता है, और जब यह किसी लक्ष्य से टकराता है तो कम सूक्ष्म कण पैदा करता है। सामान्य तौर पर, यूरेनियम की गोली सीसे की गोली की तुलना में कम प्रदूषणकारी होती है, हालाँकि यूरेनियम का ऐसा उपयोग निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

लेकिन यह ज्ञात है कि घटे हुए यूरेनियम से बनी प्लेटों का उपयोग अमेरिकी टैंकों के कवच को मजबूत करने के लिए किया जाता है (यह इसके उच्च घनत्व और पिघलने बिंदु द्वारा सुविधाजनक है), और कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर में टंगस्टन मिश्र धातु के बजाय भी। यूरेनियम कोर इसलिए भी अच्छा है क्योंकि यूरेनियम पायरोफोरिक है: कवच के प्रभाव से बने इसके गर्म छोटे कण भड़क उठते हैं और चारों ओर सब कुछ आग लगा देते हैं। दोनों अनुप्रयोगों को विकिरण सुरक्षित माना जाता है। इस प्रकार, गणना से पता चला कि यूरेनियम गोला-बारूद से भरे यूरेनियम कवच वाले टैंक में एक वर्ष तक बैठने के बाद भी, चालक दल को अनुमेय खुराक का केवल एक चौथाई ही प्राप्त होगा। और वार्षिक अनुमेय खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको ऐसे गोला-बारूद को 250 घंटों के लिए त्वचा की सतह पर पेंच करना होगा।

यूरेनियम कोर वाले गोले - 30 मिमी विमान तोपों या तोपखाने उप-कैलिबर के लिए - अमेरिकियों द्वारा हाल के युद्धों में उपयोग किए गए हैं, जो 1991 के इराक अभियान से शुरू हुए हैं। उस वर्ष उन्होंने कुवैत में इराकी बख्तरबंद इकाइयों पर हमला किया और उनके पीछे हटने के दौरान, 300 टन ख़त्म हो चुके यूरेनियम, जिनमें से 250 टन, या 780 हज़ार राउंड, विमान बंदूकों पर दागे गए थे। बोस्निया और हर्जेगोविना में, गैर-मान्यता प्राप्त रिपब्लिका सर्पस्का की सेना की बमबारी के दौरान, 2.75 टन यूरेनियम खर्च किया गया था, और कोसोवो और मेटोहिजा के क्षेत्र में यूगोस्लाव सेना की गोलाबारी के दौरान - 8.5 टन, या 31 हजार राउंड। चूँकि WHO उस समय तक यूरेनियम के उपयोग के परिणामों के बारे में चिंतित था, इसलिए निगरानी की गई। उन्होंने दिखाया कि एक सैल्वो में लगभग 300 राउंड होते थे, जिनमें से 80% में ख़त्म हो चुका यूरेनियम होता था। 10% ने लक्ष्य मारा, और 82% उनसे 100 मीटर के भीतर गिरे। बाकी 1.85 किमी के भीतर बिखर गए। एक टैंक से टकराया गोला जल गया और एयरोसोल में बदल गया; यूरेनियम गोला बख्तरबंद कर्मियों के वाहक जैसे हल्के लक्ष्यों को भेद गया। इस प्रकार, इराक में अधिकतम डेढ़ टन गोले यूरेनियम धूल में बदल सकते हैं। अमेरिकी रणनीतिक अनुसंधान केंद्र RAND Corporation के विशेषज्ञों के अनुसार, प्रयुक्त यूरेनियम का 10 से 35% अधिक, एरोसोल में बदल गया। रियाद के किंग फैसल अस्पताल से लेकर वाशिंगटन यूरेनियम मेडिकल रिसर्च सेंटर तक कई संगठनों में काम कर चुके क्रोएशियाई एंटी-यूरेनियम युद्ध सामग्री कार्यकर्ता आसफ दुराकोविक का अनुमान है कि 1991 में अकेले दक्षिणी इराक में 3-6 टन सबमाइक्रोन यूरेनियम कण बने थे, जो एक विस्तृत क्षेत्र में बिखरे हुए थे, यानी वहां यूरेनियम संदूषण चेरनोबिल के बराबर है।

यूरेनियम 238U के अन्य, सबसे आम आइसोटोप के विपरीत, 235U में एक आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है। इसलिए, इस आइसोटोप का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के साथ-साथ परमाणु हथियारों में भी ईंधन के रूप में किया जाता है।

इस न्यूक्लाइड के एक ग्राम की गतिविधि लगभग 80 kBq है।

• 1 गठन और पतन
• 2 बलपूर्वक विभाजन
  • 2.1 परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया
• 3 आइसोमर्स
• 4 आवेदन
• 5 यह भी देखें
• 6 नोट्स

गठन और क्षय

यूरेनियम-235 निम्नलिखित क्षयों के परिणामस्वरूप बनता है:

• β- न्यूक्लाइड का क्षय 235Pa (आधा जीवन 24.44(11) मिनट है):

• न्यूक्लाइड 235एनपी द्वारा किया गया के-कैप्चर (आधा जीवन 396.1(12) दिन है):

• α-न्यूक्लाइड का क्षय 239पीयू (आधा जीवन 2.411(3)·104 वर्ष है):

यूरेनियम-235 का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

• 231थ में α-क्षय (100% संभावना, क्षय ऊर्जा 4,678.3(7) केवी):

• सहज विखंडन (संभावना 7(2)·10−9%);
• न्यूक्लाइड 20Ne, 25Ne और 28Mg के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय (संभावनाएँ क्रमशः 8(4)·10−10%, 8·10−10%, 8·10−10% हैं):

जबरन बंटवारा

1930 के दशक की शुरुआत में. ट्रांसयूरेनियम तत्व प्राप्त करने के लिए एनरिको फर्मी ने न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम का विकिरण किया। लेकिन 1939 में, ओ. हैन और एफ. स्ट्रैसमैन यह दिखाने में सक्षम थे कि जब एक न्यूट्रॉन को यूरेनियम नाभिक द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो एक मजबूर विखंडन प्रतिक्रिया होती है। एक नियम के रूप में, नाभिक दो टुकड़ों में विभाजित हो जाता है, और 2-3 न्यूट्रॉन निकलते हैं (आरेख देखें)।

यूरेनियम-235 के विखंडन उत्पादों में विभिन्न तत्वों के लगभग 300 समस्थानिक खोजे गए: Z=30 (जस्ता) से Z=64 (गैडोलीनियम) तक। द्रव्यमान संख्या पर धीमी न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम -235 के विकिरण के दौरान गठित आइसोटोप की सापेक्ष उपज का वक्र सममित है और आकार में "एम" अक्षर जैसा दिखता है। इस वक्र के दो उच्चारित उच्चिष्ठ द्रव्यमान संख्या 95 और 134 के अनुरूप हैं, और न्यूनतम 110 से 125 तक द्रव्यमान संख्या की सीमा में होता है। इस प्रकार, यूरेनियम का विखंडन समान द्रव्यमान के टुकड़ों में होता है (द्रव्यमान संख्या 115-119 के साथ) असममित विखंडन की तुलना में कम संभावना के साथ, यह प्रवृत्ति सभी विखंडनीय आइसोटोप में देखी जाती है और यह नाभिक या कणों के किसी भी व्यक्तिगत गुण से जुड़ी नहीं है, बल्कि परमाणु विखंडन के तंत्र में ही अंतर्निहित है। हालाँकि, विखंडनीय नाभिक की बढ़ती उत्तेजना ऊर्जा के साथ विषमता कम हो जाती है और जब न्यूट्रॉन ऊर्जा 100 MeV से अधिक होती है, तो विखंडन टुकड़ों का द्रव्यमान वितरण एक अधिकतम होता है, जो नाभिक के सममित विखंडन के अनुरूप होता है।

न्यूट्रॉन के अवशोषण के बाद यूरेनियम-235 के जबरन विखंडन के विकल्पों में से एक (आरेख)

यूरेनियम नाभिक के विखंडन के दौरान बनने वाले टुकड़े, बदले में, रेडियोधर्मी होते हैं, और β- क्षय की एक श्रृंखला से गुजरते हैं, जिसके दौरान लंबे समय तक अतिरिक्त ऊर्जा धीरे-धीरे जारी होती है। एक यूरेनियम-235 नाभिक के क्षय के दौरान निकलने वाली औसत ऊर्जा, टुकड़ों के क्षय को ध्यान में रखते हुए, लगभग 202.5 MeV = 3.244·10−11 J, या 19.54 TJ/mol = 83.14 TJ/kg है।

नाभिकीय विखंडन, नाभिक के साथ न्यूट्रॉन की अन्योन्यक्रिया के दौरान संभव होने वाली कई प्रक्रियाओं में से एक है; यह वह प्रक्रिया है जो किसी भी परमाणु रिएक्टर के संचालन का आधार बनती है।

परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया

एक 235U नाभिक के क्षय के दौरान, आमतौर पर 1 से 8 (औसतन 2.5) मुक्त न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। 235U नाभिक के क्षय के दौरान उत्पन्न प्रत्येक न्यूट्रॉन, दूसरे 235U नाभिक के साथ संपर्क के अधीन, क्षय की एक नई क्रिया का कारण बन सकता है; इस घटना को परमाणु विखंडन की श्रृंखला प्रतिक्रिया कहा जाता है।

काल्पनिक रूप से, दूसरी पीढ़ी के न्यूट्रॉन की संख्या (परमाणु क्षय के दूसरे चरण के बाद) 3² = 9 से अधिक हो सकती है। विखंडन प्रतिक्रिया के प्रत्येक बाद के चरण के साथ, उत्पादित न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ सकती है। वास्तविक परिस्थितियों में, मुक्त न्यूट्रॉन एक नई विखंडन घटना उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, 235U को कैप्चर करने से पहले नमूना छोड़ देते हैं, या 235U आइसोटोप द्वारा ही कैप्चर किए जाते हैं, इसे 236U में बदल देते हैं, या अन्य सामग्रियों (उदाहरण के लिए, 238U, या परिणामी परमाणु) द्वारा विखंडन टुकड़े, जैसे 149Sm या 135Xe)।

यदि, औसतन, विखंडन की प्रत्येक क्रिया विखंडन की एक और नई क्रिया उत्पन्न करती है, तो प्रतिक्रिया आत्मनिर्भर हो जाती है; इस स्थिति को क्रिटिकल कहा जाता है। (न्यूट्रॉन गुणन कारक भी देखें)

वास्तविक परिस्थितियों में, यूरेनियम की एक महत्वपूर्ण स्थिति प्राप्त करना इतना आसान नहीं है, क्योंकि कई कारक प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक यूरेनियम में केवल 0.72% 235U होता है, 99.2745% 238U होता है, जो 235U नाभिक के विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि प्राकृतिक यूरेनियम में विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया वर्तमान में बहुत तेज़ी से क्षय होती है। एक सतत विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया कई मुख्य तरीकों से की जा सकती है:

• नमूने की मात्रा बढ़ाएँ (अयस्क से पृथक यूरेनियम के लिए, मात्रा बढ़ाकर एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त करना संभव है);
• नमूने में 235यू की सांद्रता बढ़ाकर आइसोटोप पृथक्करण करें;
• विभिन्न प्रकार के परावर्तकों का उपयोग करके नमूने की सतह के माध्यम से मुक्त न्यूट्रॉन के नुकसान को कम करें;
• थर्मल न्यूट्रॉन की सांद्रता बढ़ाने के लिए न्यूट्रॉन मॉडरेटर पदार्थ का उपयोग करें।

आइसोमरों

एकमात्र ज्ञात आइसोमर निम्नलिखित विशेषताओं के साथ 235Um है:

• अतिरिक्त द्रव्यमान: 40,920.6(1.8) केवी
• उत्तेजना ऊर्जा: 76.5(4) eV
• आधा जीवन: 26 मिनट
• परमाणु स्पिन और समता: 1/2+

आइसोमेरिक अवस्था का विघटन जमीनी अवस्था में आइसोमेरिक संक्रमण के माध्यम से होता है।

आवेदन

• यूरेनियम-235 का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है, जो नियंत्रित परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया करते हैं;
• अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम का उपयोग परमाणु हथियार बनाने में किया जाता है। इस मामले में, एक अनियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग बड़ी मात्रा में ऊर्जा (विस्फोट) जारी करने के लिए किया जाता है।

यह सभी देखें

• यूरेनियम के समस्थानिक
• समस्थानिक पृथक्करण

टिप्पणियाँ

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यूरेनियम 235 50, यूरेनियम 235 75, यूरेनियम 235 क्षेत्र, यूरेनियम 235/75आर15

यूरेनियम एक्टिनाइड परिवार का एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 92 है। यह सबसे महत्वपूर्ण परमाणु ईंधन है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सांद्रता लगभग 2 भाग प्रति मिलियन है। महत्वपूर्ण यूरेनियम खनिजों में यूरेनियम ऑक्साइड (यू 3 ओ 8), यूरेनिनाइट (यूओ 2), कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट), ओटेनाइट (पोटेशियम यूरेनिल फॉस्फेट), और टोरबर्नाइट (हाइड्रस कॉपर यूरेनिल फॉस्फेट) शामिल हैं। ये और अन्य यूरेनियम अयस्क परमाणु ईंधन के स्रोत हैं और इनमें सभी ज्ञात पुनर्प्राप्ति योग्य जीवाश्म ईंधन भंडार की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा होती है। 1 किलोग्राम यूरेनियम 92 यू 3 मिलियन किलोग्राम कोयले के समान ऊर्जा प्रदान करता है।

खोज का इतिहास

रासायनिक तत्व यूरेनियम चांदी-सफेद रंग वाली एक घनी, कठोर धातु है। यह लचीला, लचीला और पॉलिश करने योग्य है। हवा में, धातु ऑक्सीकृत हो जाती है और कुचलने पर प्रज्वलित हो जाती है। बिजली का संचालन अपेक्षाकृत ख़राब ढंग से करता है। यूरेनियम का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 7s2 6d1 5f3 है।

हालाँकि इस तत्व की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने की थी, जिन्होंने इसका नाम हाल ही में खोजे गए ग्रह यूरेनस के नाम पर रखा था, धातु को 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ यूजीन-मेल्चियोर पेलिगोट द्वारा यूरेनियम टेट्राक्लोराइड (यूसीएल 4) से घटाकर अलग किया गया था। पोटैशियम।

रेडियोधर्मिता

1869 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव द्वारा आवर्त सारणी के निर्माण ने सबसे भारी ज्ञात तत्व के रूप में यूरेनियम पर ध्यान केंद्रित किया, जो 1940 में नेपच्यूनियम की खोज तक बना रहा। 1896 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी हेनरी बेकरेल ने इसमें रेडियोधर्मिता की घटना की खोज की। यह गुण बाद में कई अन्य पदार्थों में पाया गया। अब यह ज्ञात है कि यूरेनियम, अपने सभी आइसोटोप में रेडियोधर्मी, 238 यू (99.27%, आधा जीवन - 4,510,000,000 वर्ष), 235 यू (0.72%, आधा जीवन - 713,000,000 वर्ष) और 234 यू (0.006) का मिश्रण होता है %, अर्ध-जीवन - 247,000 वर्ष)। उदाहरण के लिए, यह भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं और पृथ्वी की आयु का अध्ययन करने के लिए चट्टानों और खनिजों की आयु निर्धारित करने की अनुमति देता है। ऐसा करने के लिए, वे सीसे की मात्रा मापते हैं, जो यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय का अंतिम उत्पाद है। इस मामले में, 238 यू प्रारंभिक तत्व है, और 234 यू उत्पादों में से एक है। 235 यू एक्टिनियम की क्षय श्रृंखला को जन्म देता है।

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया की खोज

रासायनिक तत्व यूरेनियम व्यापक रुचि और गहन अध्ययन का विषय बन गया जब जर्मन रसायनज्ञ ओटो हैन और फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन ने 1938 के अंत में इसमें परमाणु विखंडन की खोज की जब इस पर धीमी गति से न्यूट्रॉन की बमबारी की गई। 1939 की शुरुआत में, इतालवी-अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी ने सुझाव दिया कि परमाणु विखंडन के उत्पादों में श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम प्राथमिक कण हो सकते हैं। 1939 में, अमेरिकी भौतिकविदों लियो स्ज़ीलार्ड और हर्बर्ट एंडरसन, साथ ही फ्रांसीसी रसायनज्ञ फ्रेडरिक जूलियट-क्यूरी और उनके सहयोगियों ने इस भविष्यवाणी की पुष्टि की। बाद के अध्ययनों से पता चला कि, एक परमाणु के विखंडन के दौरान औसतन 2.5 न्यूट्रॉन निकलते हैं। इन खोजों से पहली आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया (12/02/1942), पहला परमाणु बम (07/16/1945), युद्ध में इसका पहला उपयोग (08/06/1945), पहली परमाणु पनडुब्बी ( 1955) और पहला पूर्ण पैमाने का परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1957)।

ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

रासायनिक तत्व यूरेनियम, एक मजबूत विद्युत धनात्मक धातु होने के कारण, पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह अम्लों में घुलता है, लेकिन क्षार में नहीं। महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +4 हैं (जैसा कि यूओ 2 ऑक्साइड, टेट्राहैलाइड्स जैसे यूसीएल 4, और हरे पानी के आयन यू4+ में) और +6 (जैसा कि यूओ 3 ऑक्साइड, यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड और यूरेनिल आयन यूओ 2 2+ में)। एक जलीय घोल में, यूरेनियम यूरेनिल आयन की संरचना में सबसे अधिक स्थिर होता है, जिसकी एक रैखिक संरचना होती है [O = U = O] 2+। तत्व की अवस्थाएँ +3 और +5 भी हैं, लेकिन वे अस्थिर हैं। लाल यू 3+ पानी में धीरे-धीरे ऑक्सीकरण होता है, जिसमें ऑक्सीजन नहीं होता है। यूओ 2+ आयन का रंग अज्ञात है क्योंकि यह बहुत पतले घोल में भी अनुपातहीन हो जाता है (यूओ 2+ दोनों यू 4+ में कम हो जाता है और यूओ 2 2+ में ऑक्सीकृत हो जाता है)।

परमाणु ईंधन

धीमे न्यूट्रॉन के संपर्क में आने पर, यूरेनियम परमाणु का विखंडन अपेक्षाकृत दुर्लभ आइसोटोप 235 यू में होता है। यह प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला एकमात्र विखंडनीय पदार्थ है, और इसे आइसोटोप 238 यू से अलग किया जाना चाहिए। हालांकि, अवशोषण और नकारात्मक बीटा क्षय के बाद, यूरेनियम -238 सिंथेटिक तत्व प्लूटोनियम में बदल जाता है, जो धीमे न्यूट्रॉन के प्रभाव में विभाजित हो जाता है। इसलिए, प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग कनवर्टर और ब्रीडर रिएक्टरों में किया जा सकता है, जिसमें विखंडन दुर्लभ 235 यू द्वारा समर्थित होता है और प्लूटोनियम 238 यू के रूपांतरण के साथ-साथ उत्पन्न होता है। विखंडनीय 233 यू को परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग के लिए व्यापक रूप से पाए जाने वाले प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले आइसोटोप थोरियम -232 से संश्लेषित किया जा सकता है। यूरेनियम प्राथमिक सामग्री के रूप में भी महत्वपूर्ण है जिससे सिंथेटिक ट्रांसयूरेनियम तत्व प्राप्त होते हैं।

यूरेनियम के अन्य उपयोग

रासायनिक तत्व के यौगिकों का उपयोग पहले सिरेमिक के लिए रंगों के रूप में किया जाता था। हेक्साफ्लोराइड (यूएफ 6) 25 डिग्री सेल्सियस पर असामान्य रूप से उच्च वाष्प दबाव (0.15 एटीएम = 15,300 पा) वाला एक ठोस है। यूएफ 6 रासायनिक रूप से बहुत प्रतिक्रियाशील है, लेकिन वाष्प अवस्था में इसकी संक्षारक प्रकृति के बावजूद, यूएफ 6 का व्यापक रूप से समृद्ध यूरेनियम के उत्पादन के लिए गैसीय प्रसार और गैस सेंट्रीफ्यूज तरीकों में उपयोग किया जाता है।

ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक यौगिकों का एक दिलचस्प और महत्वपूर्ण समूह है जिसमें धातु-कार्बन बंधन धातु को कार्बनिक समूहों से जोड़ते हैं। यूरेनोसीन एक ऑर्गेनोरेनिक यौगिक U(C 8 H 8) 2 है जिसमें यूरेनियम परमाणु साइक्लोएक्टेट्रेन C 8 H 8 से जुड़े कार्बनिक छल्लों की दो परतों के बीच सैंडविच होता है। 1968 में इसकी खोज ने ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान का एक नया क्षेत्र खोल दिया।

नष्ट हुए प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग विकिरण सुरक्षा, गिट्टी, कवच-भेदी गोले और टैंक कवच में किया जाता है।

पुनर्चक्रण

रासायनिक तत्व, हालांकि बहुत घना (19.1 ग्राम/सेमी3) है, अपेक्षाकृत कमजोर, गैर-ज्वलनशील पदार्थ है। दरअसल, यूरेनियम के धात्विक गुण इसे चांदी और अन्य वास्तविक धातुओं और गैर-धातुओं के बीच रखते हैं, इसलिए इसका उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में नहीं किया जाता है। यूरेनियम का मुख्य मूल्य इसके आइसोटोप के रेडियोधर्मी गुणों और उनकी विखंडन क्षमता में निहित है। प्रकृति में, लगभग सभी (99.27%) धातु में 238 यू होते हैं। शेष 235 यू (0.72%) और 234 यू (0.006%) होते हैं। इन प्राकृतिक समस्थानिकों में से केवल 235 यू सीधे न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा विखंडित होता है। हालाँकि, जब इसे अवशोषित किया जाता है, तो 238 यू 239 यू बनाता है, जो अंततः 239 पु में विघटित हो जाता है, जो परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों के लिए बहुत महत्व की एक विखंडनीय सामग्री है। एक अन्य विखंडनीय आइसोटोप, 233 यू, 232 थ के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा बनाया जा सकता है।

क्रिस्टल रूप

यूरेनियम की विशेषताएं इसे सामान्य परिस्थितियों में भी ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए प्रेरित करती हैं। उच्च तापमान पर यह मिश्रित धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ प्रतिक्रिया करके इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है। तत्व के परमाणुओं द्वारा निर्मित विशेष क्रिस्टल संरचनाओं के कारण अन्य धातुओं के साथ ठोस विलयन का निर्माण दुर्लभ है। कमरे के तापमान और 1132 डिग्री सेल्सियस के पिघलने बिंदु के बीच, यूरेनियम धातु 3 क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद होती है जिन्हें अल्फा (α), बीटा (β) और गामा (γ) के रूप में जाना जाता है। α- से β-अवस्था में परिवर्तन 668 डिग्री सेल्सियस पर और β से γ तक 775 डिग्री सेल्सियस पर होता है। γ-यूरेनियम में एक शरीर-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना होती है, जबकि β में एक टेट्रागोनल क्रिस्टल संरचना होती है। α चरण में अत्यधिक सममित ऑर्थोरोम्बिक संरचना में परमाणुओं की परतें होती हैं। यह अनिसोट्रोपिक विकृत संरचना मिश्र धातु के परमाणुओं को यूरेनियम परमाणुओं को प्रतिस्थापित करने या क्रिस्टल जाली में उनके बीच की जगह पर कब्जा करने से रोकती है। यह पाया गया कि केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम ही ठोस घोल बनाते हैं।

अयस्क

पृथ्वी की पपड़ी में प्रति मिलियन यूरेनियम के लगभग 2 भाग होते हैं, जो प्रकृति में इसकी व्यापक उपस्थिति को इंगित करता है। अनुमान है कि महासागरों में इस रासायनिक तत्व की मात्रा 4.5 × 10 9 टन है। यूरेनियम 150 से अधिक विभिन्न खनिजों का एक महत्वपूर्ण घटक है और अन्य 50 का एक छोटा घटक है। मैग्मैटिक हाइड्रोथर्मल नसों और पेगमाटाइट्स में पाए जाने वाले प्राथमिक खनिजों में यूरेनिनाइट और इसके प्रकार पिचब्लेंड शामिल हैं। इन अयस्कों में तत्व डाइऑक्साइड के रूप में होता है, जो ऑक्सीकरण के कारण यूओ 2 से यूओ 2.67 तक हो सकता है। यूरेनियम खदानों से निकलने वाले अन्य आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पाद ऑटुनाइट (हाइड्रेटेड कैल्शियम यूरेनिल फॉस्फेट), टोबर्नाइट (हाइड्रेटेड कॉपर यूरेनिल फॉस्फेट), कॉफ़िनिट (ब्लैक हाइड्रेटेड यूरेनियम सिलिकेट) और कार्नोटाइट (हाइड्रेटेड पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट) हैं।

यह अनुमान लगाया गया है कि 90% से अधिक ज्ञात कम लागत वाले यूरेनियम भंडार ऑस्ट्रेलिया, कजाकिस्तान, कनाडा, रूस, दक्षिण अफ्रीका, नाइजर, नामीबिया, ब्राजील, चीन, मंगोलिया और उज्बेकिस्तान में स्थित हैं। कनाडा के ओन्टारियो में ह्यूरन झील के उत्तर में स्थित इलियट झील की समूहीकृत चट्टान संरचनाओं और दक्षिण अफ़्रीकी विटवाटरसैंड सोने की खदान में बड़े भंडार पाए जाते हैं। पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका के कोलोराडो पठार और व्योमिंग बेसिन में रेत संरचनाओं में भी महत्वपूर्ण यूरेनियम भंडार हैं।

उत्पादन

यूरेनियम अयस्क सतह के निकट और गहरे (300-1200 मीटर) दोनों भंडारों में पाए जाते हैं। भूमिगत, सीम की मोटाई 30 मीटर तक पहुंच जाती है। अन्य धातुओं के अयस्कों की तरह, सतह पर यूरेनियम का खनन बड़े पृथ्वी-चालित उपकरणों का उपयोग करके किया जाता है, और गहरे जमा का विकास ऊर्ध्वाधर और झुकाव के पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके किया जाता है। खदानें 2013 में यूरेनियम सांद्रण का विश्व उत्पादन 70 हजार टन था। सबसे अधिक उत्पादक यूरेनियम खदानें कजाकिस्तान (कुल उत्पादन का 32%), कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, नाइजर, नामीबिया, उज्बेकिस्तान और रूस में स्थित हैं।

यूरेनियम अयस्कों में आम तौर पर केवल थोड़ी मात्रा में यूरेनियम युक्त खनिज होते हैं और ये सीधे पाइरोमेटालर्जिकल तरीकों से गलाने योग्य नहीं होते हैं। इसके बजाय, यूरेनियम को निकालने और शुद्ध करने के लिए हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाना चाहिए। सांद्रता बढ़ाने से प्रसंस्करण सर्किट पर भार काफी कम हो जाता है, लेकिन खनिज प्रसंस्करण के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली पारंपरिक लाभकारी विधियों में से कोई भी, जैसे कि गुरुत्वाकर्षण, प्लवनशीलता, इलेक्ट्रोस्टैटिक और यहां तक ​​​​कि मैन्युअल सॉर्टिंग, लागू नहीं होती है। कुछ अपवादों को छोड़कर, इन विधियों के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण यूरेनियम हानि होती है।

जलता हुआ

यूरेनियम अयस्कों का हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रसंस्करण अक्सर उच्च तापमान कैल्सीनेशन चरण से पहले होता है। फायरिंग से मिट्टी निर्जलित हो जाती है, कार्बनयुक्त सामग्री निकल जाती है, सल्फर यौगिकों को हानिरहित सल्फेट्स में ऑक्सीकरण हो जाता है, और किसी भी अन्य कम करने वाले एजेंट का ऑक्सीकरण हो जाता है जो बाद के प्रसंस्करण में हस्तक्षेप कर सकता है।

लीचिंग

यूरेनियम को भुने हुए अयस्कों से अम्लीय और क्षारीय दोनों जलीय घोलों द्वारा निकाला जाता है। सभी लीचिंग प्रणालियों के सफलतापूर्वक कार्य करने के लिए, रासायनिक तत्व को या तो प्रारंभ में अधिक स्थिर हेक्सावलेंट रूप में मौजूद होना चाहिए या प्रसंस्करण के दौरान इस अवस्था में ऑक्सीकृत होना चाहिए।

एसिड लीचिंग आमतौर पर परिवेश के तापमान पर 4-48 घंटों के लिए अयस्क और लिक्सीविएंट के मिश्रण को हिलाकर किया जाता है। विशेष परिस्थितियों को छोड़कर सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है। 1.5 के pH पर अंतिम शराब प्राप्त करने के लिए इसकी पर्याप्त मात्रा में आपूर्ति की जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड लीचिंग योजनाएं आमतौर पर टेट्रावैलेंट यू4+ को हेक्सावलेंट यूरेनिल (यूओ22+) में ऑक्सीकरण करने के लिए या तो मैंगनीज डाइऑक्साइड या क्लोरेट का उपयोग करती हैं। आमतौर पर, यू 4+ ऑक्सीकरण के लिए प्रति टन लगभग 5 किलोग्राम मैंगनीज डाइऑक्साइड या 1.5 किलोग्राम सोडियम क्लोरेट पर्याप्त है। किसी भी मामले में, ऑक्सीकृत यूरेनियम सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके यूरेनिल सल्फेट कॉम्प्लेक्स आयन 4- बनाता है।

कैल्साइट या डोलोमाइट जैसे आवश्यक खनिजों की महत्वपूर्ण मात्रा वाले अयस्क को सोडियम कार्बोनेट के 0.5-1 मोलर घोल से निक्षालित किया जाता है। यद्यपि विभिन्न अभिकर्मकों का अध्ययन और परीक्षण किया गया है, यूरेनियम के लिए मुख्य ऑक्सीकरण एजेंट ऑक्सीजन है। आमतौर पर, अयस्क को वायुमंडलीय दबाव और 75-80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कुछ समय के लिए हवा में निक्षालित किया जाता है, जो विशिष्ट रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। क्षार यूरेनियम के साथ प्रतिक्रिया करके आसानी से घुलनशील जटिल आयन 4- बनाता है।

एसिड या कार्बोनेट लीचिंग से उत्पन्न समाधानों को आगे की प्रक्रिया से पहले स्पष्ट किया जाना चाहिए। पॉलीएक्रिलामाइड्स, ग्वार गम और पशु गोंद सहित प्रभावी फ्लोक्यूलेटिंग एजेंटों के उपयोग के माध्यम से मिट्टी और अन्य अयस्क घोल का बड़े पैमाने पर पृथक्करण प्राप्त किया जाता है।

निष्कर्षण

4- और 4- जटिल आयनों को उनके संबंधित आयन एक्सचेंज राल लीच समाधान से सोख लिया जा सकता है। ये विशेष रेजिन, जो उनके सोर्शन और एल्यूशन कैनेटीक्स, कण आकार, स्थिरता और हाइड्रोलिक गुणों की विशेषता रखते हैं, का उपयोग विभिन्न प्रकार की प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों में किया जा सकता है, जैसे कि फिक्स्ड बेड, मूविंग बेड, बास्केट रेजिन और निरंतर रेजिन। आमतौर पर, सोडियम क्लोराइड और अमोनिया या नाइट्रेट के घोल का उपयोग यूरेनियम को पिघलाने के लिए किया जाता है।

यूरेनियम को विलायक निष्कर्षण द्वारा अम्लीय अयस्क शराब से अलग किया जा सकता है। एल्काइलफॉस्फोरिक एसिड, साथ ही माध्यमिक और तृतीयक एल्काइलमाइन का उपयोग उद्योग में किया जाता है। आम तौर पर, 1 ग्राम/लीटर से अधिक यूरेनियम वाले एसिड फ़िल्ट्रेट के लिए आयन विनिमय विधियों की तुलना में विलायक निष्कर्षण को प्राथमिकता दी जाती है। हालाँकि, यह विधि कार्बोनेट लीचिंग पर लागू नहीं है।

फिर यूरेनियम को यूरेनिल नाइट्रेट बनाने के लिए नाइट्रिक एसिड में घोलकर शुद्ध किया जाता है, निकाला जाता है, क्रिस्टलीकृत किया जाता है और यूओ 3 ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए कैल्सीन किया जाता है। कम किया गया डाइऑक्साइड UO2 हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके थीटाफ्लोराइड UF4 बनाता है, जिससे यूरेनियम धातु को 1300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मैग्नीशियम या कैल्शियम द्वारा कम किया जाता है।

यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड बनाने के लिए टेट्राफ्लोराइड को 350 डिग्री सेल्सियस पर फ्लोरिनेट किया जा सकता है, जिसका उपयोग गैसीय प्रसार, गैस सेंट्रीफ्यूजेशन या तरल थर्मल प्रसार द्वारा समृद्ध यूरेनियम -235 को अलग करने के लिए किया जाता है।

अरुण ग्रह।प्राकृतिक यूरेनियम में तीन समस्थानिकों का मिश्रण होता है: यूरेनियम-234, यूरेनियम-235, यूरेनियम-238। कृत्रिम रेडियोधर्मी - द्रव्यमान संख्या 227-240 के साथ। यूरेनियम-235 का आधा जीवन 7x108 वर्ष है, यूरेनियम-238 का आधा जीवन 4.5x109 वर्ष है। यूरेनियम और उसकी बेटी रेडियोन्यूक्लाइड के क्षय के दौरान, अल्फा और बीटा विकिरण, साथ ही गामा किरणें उत्सर्जित होती हैं। यूरेनियम त्वचा सहित विभिन्न तरीकों से शरीर में प्रवेश करता है। घुलनशील यौगिक तेजी से रक्त में अवशोषित हो जाते हैं और गुर्दे, हड्डियों, यकृत और प्लीहा में जमा होकर अंगों और ऊतकों में वितरित हो जाते हैं। फेफड़ों से जैविक आधा जीवन 118-150 दिन है, कंकाल से - 450 दिन। यूरेनियम और उसके क्षय उत्पादों के कारण वार्षिक दर 1.34 mSv है।

थोरियम. थोरियम-232 एक अक्रिय गैस है। इसके क्षय उत्पाद ठोस रेडियोधर्मी पदार्थ हैं। अर्ध-आयु 1.4x1010 वर्ष है। थोरियम और इसके क्षय उत्पादों के परिवर्तन के दौरान, अल्फा-बीटा कण, साथ ही गामा क्वांटा भी निकलते हैं। खनिज थोरियानाइट में 45-88% तक थोरियम होता है। ईंधन की छड़ें समृद्ध यूरेनियम के साथ थोरियम की मिश्रधातु से बनाई जाती हैं। यह फेफड़ों, जठरांत्र पथ और त्वचा के माध्यम से शरीर में प्रवेश करता है। अस्थि मज्जा और प्लीहा में जमा होता है। अधिकांश अंगों से उन्मूलन का जैविक आधा जीवन 700 दिन है, कंकाल से - 68 वर्ष।

रेडियम. रेडियम-226 यूरेनियम-238 का सबसे महत्वपूर्ण रेडियोधर्मी क्षय उत्पाद है। अर्ध-जीवन 1622. यह एक चांदी-सफेद धातु है। विकिरण चिकित्सा के लिए अल्फा कणों के स्रोत के रूप में चिकित्सा में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। श्वसन तंत्र, जठरांत्र पथ और त्वचा के माध्यम से शरीर में प्रवेश करता है। आने वाली अधिकांश रेडियम कंकाल में जमा होती है। हड्डियों से जैविक आधा जीवन लगभग 17 वर्ष है, फेफड़ों से - 180 दिन, अन्य अंगों से यह पहले दो दिनों में समाप्त हो जाता है। मानव शरीर में प्रवेश करते समय, यह हड्डी के ऊतकों और लाल अस्थि मज्जा को नुकसान पहुंचाता है, जिससे हेमटोपोइजिस, फ्रैक्चर और ट्यूमर के विकास में व्यवधान होता है। एक दिन के दौरान, 1 ग्राम रेडियम क्षय होने पर 1 मिमी3 रेडॉन उत्पन्न करता है।

रैडॉन।रेडॉन-222 एक रंगहीन, गंधहीन गैस है। अर्ध-जीवन 3.83 दिन। रेडियम-226 का क्षय उत्पाद। रेडॉन एक अल्फा उत्सर्जक है। यह प्राकृतिक गैस, भूजल आदि में पाए जाने वाले रेडियोधर्मी अयस्कों में यूरेनियम के भंडार में बनता है। यह चट्टानों में दरारों से भी बच सकता है; खराब हवादार खानों और खानों में, इसकी सांद्रता बड़े मूल्यों तक पहुंच सकती है। रेडॉन कई निर्माण सामग्रियों में पाया जाता है। यह ज्वालामुखी गतिविधि के दौरान, फॉस्फेट के उत्पादन के दौरान और भूतापीय ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के दौरान भी वायुमंडल में प्रवेश करता है।

औषधीय प्रयोजनों के लिए, इसका उपयोग जोड़ों, हड्डियों, परिधीय तंत्रिका तंत्र, पुरानी स्त्रीरोग संबंधी बीमारियों आदि के उपचार में रेडॉन स्नान के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग साँस लेना, सिंचाई और पानी के अंतर्ग्रहण के रूप में भी किया जाता है। रेडॉन युक्त. यह मुख्य रूप से श्वसन तंत्र के माध्यम से शरीर में प्रवेश करता है। शरीर से अर्ध-जीवन 24 घंटे के भीतर होता है। रेडॉन स्थलीय विकिरण स्रोतों से वार्षिक समतुल्य खुराक का ¾ और सभी प्राकृतिक विकिरण स्रोतों से खुराक का लगभग ½ प्रदान करता है।

पोटैशियम।पोटेशियम-40 एक चांदी-सफेद धातु है; यह मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है, क्योंकि यह रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय है। हाफ लाइफ
1.32 x 109 वर्ष. क्षय होने पर यह एक बीटा कण उत्सर्जित करता है। यह एक विशिष्ट जैविक तत्व है। एक व्यक्ति को प्रतिदिन शरीर के वजन के प्रति किलोग्राम 2-3 मिलीग्राम पोटेशियम की आवश्यकता होती है। आलू, चुकंदर और टमाटर में काफी मात्रा में पोटैशियम पाया जाता है। शरीर आने वाले पोटेशियम का 100% अवशोषित करता है और इसे सभी अंगों में समान रूप से वितरित करता है, यकृत और प्लीहा में इसकी अपेक्षाकृत अधिक मात्रा होती है। आधा जीवन लगभग 60 दिन का होता है।

आयोडीन.आयोडीन-131 यूरेनियम और प्लूटोनियम की विखंडन प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ न्यूट्रॉन के साथ टेल्यूरियम के विकिरण के दौरान बनता है। अर्ध-जीवन 8.05 दिन। श्वसन तंत्र, जठरांत्र पथ (आने वाले आयोडीन का 100% अवशोषित होता है), और त्वचा के माध्यम से शरीर में प्रवेश करता है। यह मुख्य रूप से थायरॉयड ग्रंथि में जमा होता है; ग्रंथि में इसकी सांद्रता अन्य ऊतकों की तुलना में 200 गुना अधिक है। जैसे ही आयोडीन का क्षय होता है, यह एक बीटा कण और 2 गामा क्वांटा छोड़ता है। थायरॉइड ग्रंथि से आधा जीवन 138 दिन, अन्य अंगों से 10-15 दिन होता है। गर्भवती महिला के शरीर से, आयोडीन नाल के माध्यम से भ्रूण तक पहुंचता है।

सीज़ियम.सीज़ियम-137 कुल समतुल्य विकिरण खुराक में निर्णायक योगदान देता है। सीज़ियम एक चांदी-सफेद धातु है। यह बीटा और गामा विकिरण का स्रोत है। सीज़ियम-137 का आधा जीवन -
30 साल। चेरनोबिल दुर्घटना से पहले, पर्यावरण में सीज़ियम के प्रवेश का मुख्य स्रोत परमाणु विस्फोट थे। अधिकांश जमा सीज़ियम ऐसे रूप में होता है जो आसानी से अवशोषित हो जाता है। पौधों में यह मुख्यतः भूसे और ऊपरी हिस्से में जमा होता है। अंतर्ग्रहण सीज़ियम का 100% आंतों में अवशोषित हो जाता है। यह मुख्य रूप से मांसपेशियों के ऊतकों में जमा होता है। मांसपेशियों से आधा जीवन 140 दिन का होता है।

स्ट्रोंटियम. स्ट्रोंटियम-90 - आधा जीवन - 28.6 वर्ष (स्ट्रोंटियम-89 के लिए - 50.5 दिन)। स्ट्रोंटियम-90 एक बीटा उत्सर्जक है। स्ट्रोंटियम पौधों, जानवरों और मनुष्यों द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाता है। स्ट्रोंटियम का सांद्रक मक्का है; इसमें स्ट्रोंटियम की मात्रा मिट्टी की तुलना में 5-20 गुना अधिक है। मानव शरीर में, आहार के आधार पर, आने वाले स्ट्रोंटियम का 5% से 100% जठरांत्र संबंधी मार्ग में अवशोषित होता है (औसतन 30%)। मुख्यतः कंकाल में जमा होता है। अधिकतम एकाग्रता 1 वर्ष से कम उम्र के बच्चों में देखी जाती है। कोमल ऊतकों से स्ट्रोंटियम का आधा जीवन 10 दिनों तक, हड्डियों से - 8-10 वर्ष तक होता है।

प्लूटोनियम. प्लूटोनियम-239 एक अल्फा उत्सर्जक है। इसका आधा जीवन 24,360 वर्ष है। यह एक चांदी-सफेद धातु है। प्लूटोनियम का स्रोत परमाणु विस्फोट, साथ ही परमाणु ऊर्जा संयंत्र रिएक्टर, विशेष रूप से आपातकालीन रिलीज हैं। मिट्टी में यह जल निकायों की सतही परतों और निचली तलछटों में पाया जाता है। यह फेफड़ों और जठरांत्र पथ के माध्यम से शरीर में प्रवेश करता है, और जठरांत्र पथ से अवशोषित होता है - 1% से काफी कम। फेफड़े, लीवर, हड्डी के ऊतकों में जमा हो जाता है। कंकाल से उन्मूलन का आधा जीवन 100 वर्ष है, यकृत से - 40 वर्ष।

रेडियोऐक्टिव. अमेरिकियम-241 प्लूटोनियम-241 का क्षय उत्पाद है (241पीयू का आधा जीवन 14.4 वर्ष है)। अमेरिकियम-241 का आधा जीवन 432.2 वर्ष है, और क्षय के दौरान यह एक अल्फा कण छोड़ता है। प्लूटोनियम की तुलना में अमेरिकियम पानी में बहुत बेहतर तरीके से घुल जाता है, और इसलिए इसकी प्रवासन क्षमता अधिक होती है। 99% तक मिट्टी की सतह परतों में जमा हो जाता है, 10% अमेरिकियम घुले हुए रूप में होता है और पौधों द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाता है। मनुष्यों में कंकाल, यकृत, गुर्दे में केंद्रित। कंकाल से आधा जीवन 30 वर्ष तक, यकृत से - 5 वर्ष तक होता है।