Everything about uranium, from its discovery to the present day

 

 

#what_is_Uranium?

 Everything about uranium, from its discovery to the present day

 The element uranium was first discovered in 1789 by the German chemist Martin Heinrich Klaproth. He identified the element while examining the ore "Uranium" in his laboratory and named it "Uranium" in honor of the recently discovered planet Uranus.

 

Further Process of Uranium Knowledge The knowledge of this element was developed throughout history by other scientists: Isolation of the metallic form (1841): Klaproth was only able to identify uranium oxide. Its pure, metallic form was first isolated by the French chemist Eugène-Melchior Péligot. Discovery of radioactivity (1896): The radioactive or radiogenic property of uranium was discovered accidentally more than a century later by the French physicist Henri Becquerel. Scientific decay and expansion (1898): Inspired by Becquerel's experiments, Marie Curie and her husband Pierre Curie continued their research on uranium ores, which led to the discovery of new elements such as polonium and radium.
Uranium is a natural element in the Earth's crust and is not "made" by humans, but is extracted from mines and converted into usable fuel through a complex industrial and chemical process. This path, called the nuclear fuel cycle, includes the following steps:
. Mining Uranium ore is extracted from surface or underground mines. At this stage, the concentration of uranium in the rocks is very low. 2. Milling and Yellowcake Production The rocks are completely ground and powdered in the factory. The resulting powder is washed with acid to separate the uranium from other impurities. The output of this stage is a thick, coarse, yellow powder called yellowcake (uranium oxide). 3. Chemical conversion to gas (Conversion) Natural uranium has two main isotopes, U-238 (about 99.3 percent) and U-235 (about 0.7 percent). Only the U-235 isotope is capable of nuclear fission and energy production. To increase the concentration of U-235, the yellowcake must be converted to gas. During a chemical process, the yellowcake is converted to uranium hexafluoride gas (UF₆). 4. Enrichment: UF₆ gas enters devices called centrifuges. Centrifuges rotate at very high speeds. Due to the small weight difference, the lighter isotopes (U-235) are collected in the center and separated. This rotation is repeated in multiple centrifuges (cascades) until the U-235 concentration reaches the desired value (for example, 3 to 5 percent for power plants). 5. Fuel fabrication: Finally, the enriched uranium gas is converted back into uranium oxide powder and, under high pressure and heat, is formed into small ceramic pellets. These pellets are placed inside special metal tubes called fuel rods to be used in the heart of a nuclear reactor to produce energy. Would you like to know the difference between enriched uranium for medical, power plant and military uses or would you like to know more about how a centrifuge works?

 In order for nuclear reactors to operate, they need fissile fuel of uranium-235. In nature, uranium is mainly composed of the isotope uranium-238, which is not fissile. But uranium-235 only makes up 0.7% of all natural uranium, so uranium-238 must be separated from it in order to be enriched. To do this, uranium-235 is separated from uranium-238 using a device called a gas centrifuge.

The uranium enters the centrifuge as a gas. The centrifuge spins at very high speed. Under the influence of centrifugal force, the two uranium isotopes are separated from each other. The heavier uranium-238 is pushed towards the outer walls, while the lighter uranium-235 molecules remain in the center of the cylinder. The gas depleted of uranium-235 is returned to the previous stage, while the gas slightly richer in uranium-235 is fed into a second centrifuge to repeat the process.

This operation is repeated many times in dozens and hundreds of centrifuges connected in a cascade (chain) until the uranium-235 concentration reaches about 3.5 to 5 percent and even higher; up to 5 percent is sufficient to run a nuclear reactor. Enrichment of 20 to 90 percent is also used to fuel nuclear submarines and for medical and research purposes. But to make a nuclear weapon, at least 90 percent of the uranium-235 needs to be enriched.

هەمووی دەربارەی یۆرانیۆم و لە دۆزینەوەیەوە تا ئەمڕۆ
توخمەکەی یۆرانیۆم بۆ یەکەمجار لە ساڵی ١٧٨٩ لەلایەن کیمیاکاری ئەڵمانی مارتن هاینریچ کلاپرۆتەوە دۆزرایەوە. ئەو توخمەی لە کاتی پشکنینی کانزای "یۆرانیۆم" لە تاقیگەکەیدا دەستنیشان کرد و ناوی لێنا "یۆرانیۆم" وەک ڕێزێک بۆ هەسارەی ئۆرانۆس کە بەم دواییە دۆزرایەوە.
پرۆسەی تەواو بۆ ناسینی یۆرانیۆم زانیاری لەسەر ئەم توخمە بە درێژایی مێژوو لەلایەن زانایانی ترەوە پەرەی سەند: جیاکردنەوەی فۆڕمی کانزایی (١٨٤١): کلاپرۆت تەنها توانی ئۆکسیدی یۆرانیۆم دەستنیشان بکات. فۆڕمی پاک و کانزایی بۆ یەکەمجار لەلایەن کیمیاکاری فەرەنسی Eugène-Melchior Péligot جیاکرایەوە. دۆزینەوەی تیشکدەرەوە (1896): تایبەتمەندی تیشکدەر یان تیشکدەرانەی یۆرانیۆم دوای زیاتر لە سەدەیەک بە هەڵە لەلایەن فیزیازانی فەرەنسی هێنری بیکێرێلەوە دۆزرایەوە. خراپبوون و فراوانبوونی زانستی (١٨٩٨): بە ئیلهام وەرگرتن لە تاقیکردنەوەکانی بێکێرێل، ماری کوری و پیێر کیوری هاوسەری بەردەوام بوون لە لێکۆڵینەوەکانیان لەسەر کانزاکانی یۆرانیۆم، ئەمەش بووە هۆی دۆزینەوەی توخمە نوێیەکانی وەک پۆلۆنیۆم و ڕادیۆم.
یۆرانیۆم توخمێکی سروشتییە لە توێکڵی زەویدا و لەلایەن مرۆڤەوە "دروست ناکرێت"، بەڵکو لە کانەکانەوە دەردەهێنرێت و لەڕێگەی پرۆسەیەکی ئاڵۆزی پیشەسازی و کیمیاییەوە دەکرێتە سووتەمەنی بەکارهێنراو. ئەم ڕێگایە کە پێی دەوترێت خولی سووتەمەنی ئەتۆمی ئەم هەنگاوانەی خوارەوە لەخۆدەگرێت:
. کانگاکردن کانزای یۆرانیۆم لە کانەکانی سەرزەوی یان ژێر زەوی دەردەهێنرێت. لەم قۆناغەدا چڕیی یۆرانیۆم لە بەردەکاندا زۆر کەمە. 2. فرێدان و بەرهەمهێنانی کێکی زەرد بەردەکان بە تەواوی ورد دەکرێن و لە کارگەدا پاودەر دەکرێن. پاودەری دەرهاویشتوو بە ترش دەشۆردرێت بۆ جیاکردنەوەی یۆرانیۆم لە پیسیەکانی تر. بەرهەمی ئەم قۆناغە بریتییە لە تۆزێکی ئەستوور و درشت و زەرد کە پێی دەوترێت یێڵۆکێک (ئۆکسایدی یۆرانیۆم). 3. گۆڕینی کیمیایی بۆ غاز (گۆڕان) یۆرانیۆمی سروشتی دوو ئایزۆتۆپی سەرەکی هەیە کە بریتین لە U-238 (نزیکەی 99.3 لەسەد) و U-235 (نزیکەی 0.7 لەسەد). تەنها ئایزۆتۆپی U-235 توانای دابەشبوونی ئەتۆمی و بەرهەمهێنانی وزەی هەیە. بۆ زیادکردنی چڕیی U-235، دەبێت کێکی زەردەکە بگۆڕدرێت بۆ غاز. لە کاتی پرۆسەیەکی کیمیاییدا، کێکی زەرد دەگۆڕدرێت بۆ گازی هێکسافلۆرایدی یۆرانیۆم (UF7). 4. پیتاندن: گازی UF3 دەچێتە ناو ئەو ئامێرانەی کە پێیان دەوترێت سەنتەرفیوج. سەنتەرفۆجەکان بە خێرایی زۆر بەرز دەسوڕێنەوە. بەهۆی کەمی جیاوازی کێش، ئایزۆتۆپە سووکەکان (U-235) لە ناوەنددا کۆدەکرێنەوە و جیا دەکرێنەوە. ئەم خولانەوەیە لە چەندین سەنتەرفیوجدا (کاسکەید) دووبارە دەبێتەوە تاوەکو چڕیی U-235 دەگاتە بەهای خوازراو (بۆ نموونە لەسەدا ٣ بۆ ٥ بۆ وێستگەکانی کارەبا). 5. دروستکردنی سووتەمەنی: لە کۆتاییدا گازی یۆرانیۆمی پیتێنراو دەگۆڕدرێتەوە بۆ تۆزی ئۆکسیدی یۆرانیۆم و لە ژێر پەستان و گەرمی بەرزدا بۆ گوللەی بچووکی سیرامیک دروست دەبێت. ئەم گوللانە لەناو بۆرییە کانزاییە تایبەتەکاندا دادەنرێت کە پێیان دەوترێت داری سووتەمەنی بۆ ئەوەی لە دڵی ڕیاکتۆرێکی ئەتۆمیدا بەکاربهێنرێت بۆ بەرهەمهێنانی وزە. ئایا دەتەوێت جیاوازی نێوان یۆرانیۆمی پیتێنراو بۆ بەکارهێنانی پزیشکی و وێستگەی کارەبا و سەربازی بزانیت یان دەتەوێت زیاتر بزانیت دەربارەی چۆنیەتی کارکردنی سەنتەرفۆج؟

بۆ ئەوەی ڕیاکتۆرە ئەتۆمییەکان کاربکەن، پێویستیان بە سووتەمەنی شکاوی یۆرانیۆم-٢٣٥ هەیە. لە سروشتدا یۆرانیۆم بە شێوەیەکی سەرەکی لە ئایزۆتۆپی یۆرانیۆم-٢٣٨ پێکهاتووە کە شل نییە. بەڵام یۆرانیۆم-235 تەنها 0.7%ی هەموو یۆرانیۆمی سروشتی پێکدەهێنێت، بۆیە دەبێت یۆرانیۆم-238 لێی جیابکرێتەوە بۆ ئەوەی دەوڵەمەند بێت. بۆ ئەم مەبەستەش یۆرانیۆم-٢٣٥ لە یۆرانیۆم-٢٣٨ جیا دەکرێتەوە بە بەکارهێنانی ئامێرێک کە پێی دەوترێت سەنتەرفۆجی گازی.

یۆرانیۆم وەک گازێک دەچێتە ناو سەنتەرفۆجەوە. سەنتەرفۆجەکە بە خێرایی زۆر بەرز دەسوڕێتەوە. لە ژێر کاریگەری هێزی ناوەندگەراییدا، دوو ئایزۆتۆپی یۆرانیۆم لە یەکتر جیا دەبنەوە. یۆرانیۆم-٢٣٨ قورستر بەرەو دیوارەکانی دەرەوە پاڵدەنرێت، لەکاتێکدا مۆلیکولە سووکەکانی یۆرانیۆم-٢٣٥ لە ناوەڕاستی سلندەرەکەدا دەمێننەوە. ئەو گازەی کە لە یۆرانیۆم-٢٣٥ کەم بووەتەوە دەگەڕێتەوە بۆ قۆناغی پێشوو، لە کاتێکدا ئەو گازە کە کەمێک دەوڵەمەندترە بە یۆرانیۆم-٢٣٥ دەخرێتە ناو سەنتەرفۆجی دووەمەوە بۆ دووبارەکردنەوەی پرۆسەکە.

ئەم ئۆپەراسیۆنە چەندین جار لە دەیان و سەدان سەنتەرفیوجدا دووبارە دەبێتەوە کە بە شێوەی پەستانی (زنجیر) بەیەکەوە بەستراونەتەوە تاوەکو چڕیی یۆرانیۆم-٢٣٥ دەگاتە نزیکەی لەسەدا ٣.٥ بۆ ٥ و تەنانەت زیاتریش؛ تا لەسەدا ٥ بەسە بۆ بەڕێوەبردنی ڕیاکتۆری ئەتۆمی. هەروەها پیتاندنی لەسەدا ٢٠ بۆ ٩٠ بۆ سووتەمەنی ژێردەریاییە ئەتۆمییەکان و بۆ مەبەستی پزیشکی و توێژینەوە بەکاردەهێنرێت. بەڵام بۆ دروستکردنی چەکی ئەتۆمی، لانیکەم لەسەدا ٩٠ی یۆرانیۆم-٢٣٥ پێویستی بە پیتاندن هەیە. 

Hemû tişt li ser uranyûmê û ji keşfkirina wê heta roja îro

Elementa uranyûmê cara yekem di sala 1789an de ji hêla kîmyagerê Alman Martin Heinrich Klaproth ve hate keşfkirin. Wî element dema ku di laboratuwara xwe de maden "Uranyûm" lêkolîn dikir, nas kir û ji bo rêzgirtina gerstêrka Uranusê ya ku vê dawiyê hatiye keşfkirin, navê wê kir "Uranyûm".

Pêvajoya temam a naskirina uranyûmê
Zanîna vê elementê di dîrokê de ji hêla zanyarên din ve pêş ket: Veqetandina forma metalî (1841): Klaproth tenê karibû oksîda uranyûmê nas bike. Forma wê ya paqij, metalî cara yekem ji hêla kîmyagerê Fransî Eugène-Melchior Péligot ve hate veqetandin. Keşfkirina radyoaktîvîteyê (1896): Taybetmendiya radyoaktîf an radyojenîk a uranyûmê piştî zêdetirî sedsalek ji hêla fîzîknasê Fransî Henri Becquerel ve bi tesadufî hate keşfkirin. Hilweşîn û berfirehbûna zanistî (1898): Bi îlhama ceribandinên Becquerel, Marie Curie û mêrê wê Pierre Curie lêkolînên xwe li ser madenên uranyûmê berdewam kirin, ku bû sedema keşfkirina elementên nû yên wekî polonyûm û radyûmê. Uranyûm elementek xwezayî ye di qalikê Erdê de û ji hêla mirovan ve nayê "çêkirin", lê ji madenan tê derxistin û bi pêvajoyek pîşesazî û kîmyewî ya tevlihev ve dibe sotemeniyek bikêrhatî. Ev rê, ku jê re çerxa sotemeniya nukleerî tê gotin, gavên jêrîn dihewîne:
. Kankirin Madenê uranyûmê ji madeyên ser rûyê erdê an jî bin erdê tê derxistin. Di vê qonaxê de, rêjeya uranyûmê di keviran de pir kêm e. 2. Hûrkirin û Hilberîna Keka Zer Kevir di kargehê de bi tevahî têne hûrkirin û tozkirin. Toza ku derdikeve holê bi asîdê tê şuştin da ku uranyûm ji qirêjiyên din veqete. Derana vê qonaxê tozek zer a stûr, qalind û xav e ku jê re keka zer (oksîda uranyûmê) tê gotin. 3. Veguherîna kîmyewî bo gazê (Veguherîn) Uranyûma xwezayî du îzotopên sereke hene, U-238 (nêzîkî 99.3 ji sedî) û U-235 (nêzîkî 0.7 ji sedî). Tenê îzotopa U-235 dikare dabeşkirina nukleerî û hilberîna enerjiyê bike. Ji bo zêdekirina rêjeya U-235, divê keka zer bibe gaz. Di pêvajoyeke kîmyayî de, keka zer vediguhere gaza heksafluorîda uranyûmê (UF₆). 4. Dewlemendkirin: Gaza UF₆ dikeve nav amûrên bi navê santrifûj. Santrifûj bi leza pir zêde dizivirin. Ji ber cudahiya giraniya piçûk, îzotopên siviktir (U-235) di navendê de têne berhevkirin û ji hev têne veqetandin. Ev zivirandin di gelek santrifûj (kaskad) de tê dubarekirin heta ku rêjeya U-235 bigihîje nirxa xwestî (mînak, ji sedî 3 heta 5 ji bo santralên elektrîkê). 5. Çêkirina sotemeniyê: Di dawiyê de, gaza uranyûma dewlemendkirî vediguhere toza oksîda uranyûmê û, di bin zext û germahiya bilind de, dibe peletên seramîk ên piçûk. Ev pelet di nav lûleyên metal ên taybetî de têne danîn ku jê re çîpên sotemeniyê têne gotin da ku di dilê reaktorek nukleerî de ji bo hilberandina enerjiyê werin bikar anîn. Ma hûn dixwazin ferqa di navbera uranyûma dewlemendkirî de ji bo karanînên bijîşkî, santralên elektrîkê û leşkerî bizanibin an jî hûn dixwazin bêtir li ser ka santrifûj çawa dixebite bizanibin? 

 Ji bo ku reaktorên nukleerî bixebitin, pêdivî bi sotemeniya şikestî ya uranyûm-235 heye. Di xwezayê de, uranyûm bi giranî ji îzotopa uranyûm-238 pêk tê, ku şikestî nîne. Lê uranyûm-235 tenê %0,7ê hemû uranyûma xwezayî pêk tîne, ji ber vê yekê divê uranyûm-238 ji bo ku were dewlemendkirin jê were veqetandin. Ji bo vê yekê, uranyûm-235 bi karanîna amûrek bi navê santrifûja gazê ji uranyûm-238 tê veqetandin.

Uranyûm wekî gazek dikeve santrifûjê. Santrifûj bi leza pir zêde dizivire. Di bin bandora hêza santrifûjê de, her du îzotopên uranyûmê ji hev têne veqetandin. Uranyûm-238-a girantir ber bi dîwarên derve ve tê kişandin, lê molekulên uranyûm-235-a siviktir di navenda silindirê de dimînin. Gaza ku uranyûm-235 kêm bûye vedigere qonaxa berê, lê gaza ku hinekî dewlemendtirê uranyûm-235 e têxe santrifûjek duyemîn da ku pêvajo dubare bibe.

Ev operasyon di deh û sedan santrifûjên ku bi zincîrekê ve girêdayî ne de gelek caran tê dubarekirin heta ku rêjeya uranyûm-235 bigihîje dora 3,5 heta 5 ji sedî û hetta zêdetir; heta 5 ji sedî ji bo xebitandina reaktorek nukleerî bes e. Dewlemendkirina ji 20 heta 90 ji sedî jî ji bo sotemeniya binavî yên nukleerî û ji bo armancên bijîşkî û lêkolînê tê bikar anîn. Lê ji bo çêkirina çekek nukleerî, divê herî kêm 90 ji sedî uranyûm-235 were dewlemendkirin.