लेख बताता है कि यूरेनियम जैसे रासायनिक तत्व की खोज कब हुई और हमारे समय में किन उद्योगों में इस पदार्थ का उपयोग किया जाता है।
ऊर्जा और सैन्य उद्योग में यूरेनियम एक रासायनिक तत्व है
हर समय, लोगों ने ऊर्जा के अत्यधिक कुशल स्रोतों को खोजने की कोशिश की है, और आदर्श रूप से - एक तथाकथित सतत गति मशीन बनाने के लिए। दुर्भाग्य से, इसके अस्तित्व की असंभवता सैद्धांतिक रूप से सिद्ध हो गई थी और 19 वीं शताब्दी में वापस सिद्ध हो गई थी, लेकिन वैज्ञानिकों ने अभी भी किसी प्रकार के उपकरण के सपने को साकार करने की उम्मीद नहीं खोई है जो कि एक बहुत के लिए बड़ी मात्रा में "स्वच्छ" ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होगा। लंबा समय।
आंशिक रूप से यह यूरेनियम जैसे पदार्थ की खोज के साथ महसूस किया गया था। इस नाम के एक रासायनिक तत्व ने परमाणु रिएक्टरों के विकास का आधार बनाया, जो हमारे समय में पूरे शहरों, पनडुब्बियों, ध्रुवीय जहाजों आदि को ऊर्जा प्रदान करते हैं। सच है, उनकी ऊर्जा को "स्वच्छ" नहीं कहा जा सकता है, लेकिन हाल के वर्षों में कई कंपनियां व्यापक बिक्री के लिए कॉम्पैक्ट ट्रिटियम-आधारित "परमाणु बैटरी" विकसित कर रही हैं - उनके पास चलने वाले हिस्से नहीं हैं और स्वास्थ्य के लिए सुरक्षित हैं।
हालांकि, इस लेख में हम एक रासायनिक तत्व की खोज के इतिहास का विस्तार से विश्लेषण करेंगेयूरेनियम कहा जाता है और इसके नाभिक के विखंडन की प्रतिक्रिया।
परिभाषा
यूरेनियम एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 92 मेंडलीफ की आवर्त सारणी में है। इसका परमाणु द्रव्यमान 238.029 है। इसे प्रतीक यू द्वारा निरूपित किया जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह एक घनी, भारी चांदी की धातु है। अगर हम इसकी रेडियोधर्मिता की बात करें तो यूरेनियम अपने आप में कमजोर रेडियोधर्मिता वाला तत्व है। इसमें पूरी तरह से स्थिर आइसोटोप भी नहीं होते हैं। और मौजूदा समस्थानिकों में सबसे स्थिर यूरेनियम-338 है।
हमें पता चला कि यह तत्व क्या है, और अब आइए इसकी खोज के इतिहास को देखें।
इतिहास
प्राकृतिक यूरेनियम ऑक्साइड जैसे पदार्थ को लोग प्राचीन काल से जानते हैं, और प्राचीन शिल्पकारों ने इसका उपयोग शीशा बनाने के लिए किया था, जिसका उपयोग जहाजों और अन्य उत्पादों के पानी के प्रतिरोध के लिए विभिन्न सिरेमिक को कवर करने के लिए किया जाता था, साथ ही उनके सजावट।
वर्ष 1789 इस रासायनिक तत्व की खोज के इतिहास में एक महत्वपूर्ण तिथि थी। यह तब था जब रसायनज्ञ और जर्मन में जन्मे मार्टिन क्लैप्रोथ पहला धातु यूरेनियम प्राप्त करने में सक्षम थे। और आठ साल पहले खोजे गए ग्रह के सम्मान में नए तत्व को इसका नाम मिला।
लगभग 50 वर्षों तक, तब प्राप्त यूरेनियम को एक शुद्ध धातु माना जाता था, हालाँकि, 1840 में, फ्रांस के एक रसायनज्ञ, यूजीन-मेल्चियोर पेलिगॉट, यह साबित करने में सक्षम थे कि उपयुक्त बाहरी संकेतों के बावजूद, क्लैप्रोथ द्वारा प्राप्त सामग्री को प्राप्त किया गया था।, धातु बिल्कुल नहीं था, बल्कि यूरेनियम ऑक्साइड था। थोड़ी देर बाद, वही पेलिगो प्राप्त हुआअसली यूरेनियम एक बहुत भारी ग्रे धातु है। यह तब था जब यूरेनियम जैसे पदार्थ का परमाणु भार पहली बार निर्धारित किया गया था। 1874 में रासायनिक तत्व को दिमित्री मेंडेलीव ने तत्वों की अपनी प्रसिद्ध आवर्त सारणी में रखा था, और मेंडेलीव ने पदार्थ के परमाणु भार को दो बार दोगुना कर दिया था। और केवल 12 साल बाद, यह प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हो गया कि महान रसायनज्ञ अपनी गणना में गलत नहीं थे।
रेडियोधर्मिता
लेकिन वैज्ञानिक समुदाय में इस तत्व में वास्तव में व्यापक रुचि 1896 में शुरू हुई, जब बेकरेल ने इस तथ्य की खोज की कि यूरेनियम किरणों का उत्सर्जन करता है जिनका नाम शोधकर्ता - बेकेरेल किरणों के नाम पर रखा गया था। बाद में, इस क्षेत्र के सबसे प्रसिद्ध वैज्ञानिकों में से एक, मैरी क्यूरी ने इस घटना को रेडियोधर्मिता कहा।
यूरेनियम के अध्ययन में अगली महत्वपूर्ण तिथि 1899 मानी जाती है: यह तब था जब रदरफोर्ड ने पाया कि यूरेनियम का विकिरण अमानवीय है और इसे दो प्रकारों में विभाजित किया गया है - अल्फा और बीटा किरणें। और एक साल बाद, पॉल विलार (विलार्ड) ने तीसरे, अंतिम प्रकार के रेडियोधर्मी विकिरण की खोज की, जिसे आज हम जानते हैं - तथाकथित गामा किरणें।
सात साल बाद, 1906 में, रदरफोर्ड ने रेडियोधर्मिता के अपने सिद्धांत के आधार पर पहला प्रयोग किया, जिसका उद्देश्य विभिन्न खनिजों की आयु निर्धारित करना था। इन अध्ययनों ने अन्य बातों के अलावा, रेडियोकार्बन विश्लेषण के सिद्धांत और व्यवहार के निर्माण की नींव रखी।
यूरेनियम नाभिक का विखंडन
लेकिन, शायद, सबसे महत्वपूर्ण खोज, जिसकी बदौलतशांतिपूर्ण और सैन्य दोनों उद्देश्यों के लिए व्यापक खनन और यूरेनियम का संवर्धन यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रक्रिया है। यह 1938 में हुआ था, यह खोज जर्मन भौतिकविदों ओटो हैन और फ्रिट्ज स्ट्रैसमैन द्वारा की गई थी। बाद में, इस सिद्धांत को कई और जर्मन भौतिकविदों के कार्यों में वैज्ञानिक पुष्टि मिली।
उनके द्वारा खोजे गए तंत्र का सार इस प्रकार था: यदि आप यूरेनियम -235 के समस्थानिक के नाभिक को न्यूट्रॉन से विकिरणित करते हैं, तो, एक मुक्त न्यूट्रॉन को पकड़कर, यह विभाजित होना शुरू हो जाता है। और, जैसा कि अब हम सभी जानते हैं, इस प्रक्रिया के साथ भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह मुख्य रूप से विकिरण की गतिज ऊर्जा और नाभिक के टुकड़ों के कारण होता है। तो अब हम जानते हैं कि यूरेनियम का विखंडन कैसे होता है।
इस तंत्र की खोज और इसके परिणाम शांतिपूर्ण और सैन्य दोनों उद्देश्यों के लिए यूरेनियम के उपयोग का प्रारंभिक बिंदु है।
अगर हम सैन्य उद्देश्यों के लिए इसके उपयोग के बारे में बात करते हैं, तो पहली बार यह सिद्धांत कि यूरेनियम नाभिक की निरंतर विखंडन प्रतिक्रिया के रूप में ऐसी प्रक्रिया के लिए स्थितियां बनाना संभव है (क्योंकि विस्फोट करने के लिए भारी ऊर्जा की आवश्यकता होती है) एक परमाणु बम) सोवियत भौतिकविदों ज़ेल्डोविच और खारिटन द्वारा सिद्ध किया गया था। लेकिन इस तरह की प्रतिक्रिया पैदा करने के लिए, यूरेनियम को समृद्ध किया जाना चाहिए, क्योंकि इसकी सामान्य अवस्था में इसमें आवश्यक गुण नहीं होते हैं।
हम इस तत्व के इतिहास से परिचित हुए, अब हम यह पता लगाएंगे कि इसका उपयोग कहां किया जाता है।
यूरेनियम समस्थानिक उपयोग और प्रकार
यूरेनियम श्रृंखला विखंडन प्रतिक्रिया जैसी प्रक्रिया की खोज के बाद, भौतिकविदों को इस सवाल का सामना करना पड़ा कि इसका उपयोग कहां किया जाए?
वर्तमान में, दो मुख्य क्षेत्र हैं जहां यूरेनियम समस्थानिकों का उपयोग किया जाता है। यह एक शांतिपूर्ण (या ऊर्जा) उद्योग और सेना है। पहला और दूसरा दोनों यूरेनियम-235 आइसोटोप की परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया का उपयोग करते हैं, केवल उत्पादन शक्ति में अंतर होता है। सीधे शब्दों में कहें, एक परमाणु रिएक्टर में, इस प्रक्रिया को उसी शक्ति के साथ बनाने और बनाए रखने की आवश्यकता नहीं है जो परमाणु बम के विस्फोट को अंजाम देने के लिए आवश्यक है।
इसलिए, जिन मुख्य उद्योगों में यूरेनियम विखंडन प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, उन्हें सूचीबद्ध किया गया था।
लेकिन यूरेनियम-235 समस्थानिक प्राप्त करना एक अत्यंत जटिल और महंगा तकनीकी कार्य है, और हर राज्य संवर्द्धन संयंत्र बनाने का जोखिम नहीं उठा सकता है। उदाहरण के लिए, बीस टन यूरेनियम ईंधन प्राप्त करने के लिए, जिसमें यूरेनियम 235 आइसोटोप की सामग्री 3-5% से होगी, 153 टन से अधिक प्राकृतिक, "कच्चे" यूरेनियम को समृद्ध करना आवश्यक होगा।
यूरेनियम-238 समस्थानिक मुख्य रूप से परमाणु हथियारों के डिजाइन में उनकी शक्ति बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, जब यह न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है, उसके बाद बीटा क्षय प्रक्रिया होती है, तो यह आइसोटोप अंततः प्लूटोनियम -239 में बदल सकता है - अधिकांश आधुनिक परमाणु रिएक्टरों के लिए एक सामान्य ईंधन।
ऐसे रिएक्टरों की सभी कमियों (उच्च लागत, रखरखाव की जटिलता, दुर्घटना का खतरा) के बावजूद, उनका संचालन बहुत जल्दी भुगतान करता है, और वे शास्त्रीय थर्मल या पनबिजली संयंत्रों की तुलना में अतुलनीय रूप से अधिक ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।
साथ ही, यूरेनियम नाभिक के विखंडन की प्रतिक्रिया ने सामूहिक विनाश के परमाणु हथियार बनाना संभव बना दिया। यह अपनी विशाल शक्ति, सापेक्ष द्वारा प्रतिष्ठित हैकॉम्पैक्टनेस और तथ्य यह है कि यह भूमि के बड़े क्षेत्रों को मानव निवास के लिए अनुपयुक्त बनाने में सक्षम है। सच है, आधुनिक परमाणु हथियार प्लूटोनियम का उपयोग करते हैं, यूरेनियम का नहीं।
हटाए गए यूरेनियम
यूरेनियम की भी इतनी वैरायटी है जैसे खत्म हो चुकी है। इसमें रेडियोधर्मिता का स्तर बहुत कम है, जिसका अर्थ है कि यह मनुष्यों के लिए खतरनाक नहीं है। इसे सैन्य क्षेत्र में फिर से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, इसे अतिरिक्त ताकत देने के लिए अमेरिकी अब्राम टैंक के कवच में जोड़ा जाता है। इसके अलावा, लगभग सभी उच्च तकनीक वाली सेनाओं में आप घटे हुए यूरेनियम के साथ विभिन्न गोले पा सकते हैं। उनके उच्च द्रव्यमान के अलावा, उनके पास एक और बहुत ही दिलचस्प संपत्ति है - प्रक्षेप्य के विनाश के बाद, इसके टुकड़े और धातु की धूल अनायास प्रज्वलित हो जाती है। और वैसे, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान पहली बार इस तरह के प्रोजेक्टाइल का इस्तेमाल किया गया था। जैसा कि हम देख सकते हैं, यूरेनियम एक ऐसा तत्व है जिसका उपयोग मानव गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में किया गया है।
निष्कर्ष
वैज्ञानिकों के पूर्वानुमान के अनुसार, 2030 के आसपास, सभी बड़े यूरेनियम जमा पूरी तरह से समाप्त हो जाएंगे, जिसके बाद इसकी हार्ड-टू-पहुंच परतों का विकास शुरू हो जाएगा और कीमत बढ़ जाएगी। वैसे, यूरेनियम अयस्क स्वयं लोगों के लिए बिल्कुल हानिरहित है - कुछ खनिक इसके निष्कर्षण पर पीढ़ियों से काम कर रहे हैं। अब हमने इस रासायनिक तत्व की खोज के इतिहास और इसके नाभिक की विखंडन प्रतिक्रिया का उपयोग कैसे किया जाता है, इसका पता लगा लिया है।
वैसे, एक दिलचस्प तथ्य ज्ञात है - यूरेनियम यौगिकों का उपयोग लंबे समय से चीनी मिट्टी के बरतन के लिए पेंट के रूप में किया जाता रहा है और1950 के दशक तक ग्लास (तथाकथित यूरेनियम ग्लास)।
