اليورانيوم
اليورانيوم معدن عالي الكثافة، و كثافته قريبة من كثافة الذهب تقريباً ، و لكن الذرة الواحدة من اليورانيوم كتلتها اكبر بكثير من كتلة ذرة الذهب، و بذلك يكون معدن اليورانيوم هو المعدن الذي ذرته تعتبر أكثر ذرات المعادن وزنا و أكثرها كتلة، و إنّما ليس أعلاها كثافة، إذ أنّ أعلى المعادن كثافة هو الاوزميوم ( حيث أن الكثافة الأعلى هي الإرتصاص الاعلى للكتلة داخل وحدة الحجم و هي في الأوزميوم أعلى منها في اليورانيوم ).
يعتبر معدن اليورانيوم أكثر المعادن إستخداماً في التجارب النووية في المعامل، فهو الذرة الطبيعية الاكثر ترشحا للإنشطار النووي و تكوين العناصر الأخرى و تحرير الطاقة، إن العدد الذري ( عدد البروتونات ) لذرة اليورانيوم يبلغ 92 ، و اليورانيوم له ستة نظائر في الطبيعة جميعا متساوية طبعا في العدد الذري و هو 92 ، و لكنها مختلفة في العدد الكتلي ، فنظائر اليورانيوم المعروفة هي :
اليورانيوم 232اليورانيوم 233اليورانيوم 234اليورانيوم 235اليورانيوم 236اليورانيوم 238
حيث يشير الرقم بعد الإسم إلى الوزن الكتلي و الوزن الكتلي يعبر عن مجموع البروتونات و النيوترونات داخل النواة، فإذا كان عدد البروتونات ثابت ( عدد البروتونات هو الذي يحدد هوية الذرة ) فإن الإختلاف يكون في عدد النيوترونات فهي في النظائر السابقة على التوالي كما يلي ( قم بطرح 92 من العدد الكتلي لتحصل عليها ) : 140 ، 141 ، 142 ، 143 ، 144 ، 146 .
و يتواجد اليورانيوم في الطبيعة على شكل النظير : يورانيوم 238 بأعلى نسبة إذ يشكل هذا النظير ما نسبته 97% من كمية اليورانيوم الموجودة في الطبيعة.
يعتبر معدن اليورانيوم عنصرا ذا نشاط إشعاعي بمعنى أنّه غير مستقر و ذراته تتفكك تريجيا لتكون ذرات عناصر أخرى و تطلق الطاقة نتيجة لذلك، و هذا ما دعا العلماء لدراستة للإستفادة من تلك الخصيصة له و هي قابليته للإنشطار النووي و إطلاق الطاقة التي قد تفيد البشرية بشكل كبير.
تخصيب اليورانيوم :
بدايةً ، سأتحدّث عن ( اليورانيوم الطبيعي ) ، هذا العنصر الوحيد إلى جانب ( الثوريوم ) ، ينتج طاقة نوويّة ، حيث يتضمّن ذرّاتٍ تسمّى ( النظائر ) ، موجودة بكتلٍ مختلفة ، مؤلّفة من العنصرين : اليورانيوم *238 ، و اليورانيوم * 235 .
تخصيب اليورانيوم : إنّ الحصول على اليورانيوم المنضّب و اليورانيوم المخصّب لا يتمّ إلاّ بفصل و عزل نظائر عنصر اليورانيوم ، و تركيز نظائر أخرى بشكل أكبر ليتكوّن لدينا مادّة مشبعة بالنظير المطلوب .
و نسبة نقاء تخصيب اليورانيوم المطلوبة لا تكتمل إلاّ في عدّة مراحل يتمّ فيها عزل النظائر غير المرغوبة بكميّات أكبر .
ونظراً للتشابه الكبير بين نظائر اليورانيوم المرغوب فيها ، و النظائر غير المرغوب فيها ، التي يُعمل على إزالتها من حيث الوزن ، فإنّ تكلفة عملية التخصيب تكون مرتفعة جداً و فيها صعوبات كثيرة .
و تتمّ عمليّة التخصيب باستخدام غاز أو سائل للحصول على الحرارة المناسبة ، التي تقوم بعزل النظائر غير المرغوب فيها ، لأنّ طريقة استعمال الأشعة الكهرومغناطيسيّة ، و أيضاً الليزر ، تفي بالغرض ، و لكنّها طريقة معقّدة جدّاً .
نسب اليورانيوم الطبيعي : و لا بدّ لنا أن نعرف نسبة وجود اليورانيوم الطبيعي كما هو موجو في الطبيعة الأم ، و هي :اليورانيوم 238 : نسبته في الطبيعة 99.3 % .اليورانيوم 235 : نسبته في الطبيعة 0.7 % .النظائر الأخرى : نسبتها في الطبيعة 0.01 % .عمليّة تخصيب اليورانيوم :كما أسلفنا سابقاً ، بأنّ عمليّة التخصيب لا تتمّ إلاّ بفصل اليورانيوم 238 و 238 ، عن طريق طردٍ مركزيّ لغاز اليورانيوم ، فتتم التغذية للأسطوانة الدوّارة ، حيث تقوم بالدوران بسرعة هائلة بفعل غاز سادس فلوريد اليورانيوم . و يعرّض اليورانيوم للدوان بسرعة تتراوح بين 50 إلى 70 ألف دورة في الدقيقة الواحدة ، بعد أن يذهب لجهاز الطرد المركزي بحالته الغازيّة .تتجمّع على جدران الأسطوانة جزيئات اليورانيوم 238 ، كونها الأكثر ثقلاً ، ليهبط اليورانيوم ذي التخصيب الأقل .و تتجمّع قريبة من مركز الأسطوانة جزيئات اليورانيوم 235 كونها الأخفّ ، متحرّكة للأعلى .و من الأسطوانة الأولى يُسحب اليورانيوم 235 المخصّب ، و يُرسل إلى الأسطوانة الثّانية للطرد المركزي ، و نتيجة مرور الغاز في أسطوانات عدّة للطرد المركزي ، ترتفع و تزداد بشكل أكبر نسبة تخصيب اليورانيوم .استخدامات اليورانيوم المخصّب :
يُستخدم في صناعة القنابل النوويّة ، حيث يكون 90% يورانيوم 235 نسبة تخصيبه بشكل عالٍ.
يُستخدم في المفاعلات الذريّة كوقود ، حيث يكون 5% يورانيوم 235 نسبة تخصيبه كافية . و إنّ قنبلة واحدة نوويّة تحتاج لعامٍ فقط و لـ 1500 من أجهزة الطرد المركزيّة ، لتكون قد أنتجت كميّة من اليورانيوم ، تكون كافية لصنعها .
و لأنّ التخصيب في الأسلحة النوويّة يكون عالياً جدّاً ، فإنّ عنصر اليورانيوم 235 هو أكثر العناصر القابلة للإنفجار والإنشطار .
