Uran və onun birləşmələri niyə təhlükəlidir? Uran filizinin çıxarılması Uran nəyə bənzəyir.

Ətraf mühitə, dünyaya zərər verməyəcək daha ucuz enerji mənbəyi axtarışında elmi cəmiyyət nüvə enerjisi sektoruna diqqət yetirmişdir. Bu gün enerji istehsal etmək üçün tikilən nüvə reaktorlarının sayı yüzlərlədir. Uran filizi nüvə enerjisinin istehsalı üçün xammal kimi istifadə olunur. Tərkibində aktinidlər ailəsinə aid maddələr var. Bəzi hesablamalara görə, torpaqda qızıldan 1000 dəfə çox uran filizi var. Atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq almaq üçün emal edilir.

Uran filizlərinin xüsusiyyətləri

Sərbəst formada uran filizi kifayət qədər böyük miqdarda müxtəlif çirklərə malik ola bilən boz-ağ metaldır. Nəzərə almaq lazımdır ki, təmizlənmiş uranın özü kimyəvi cəhətdən aktiv maddə hesab olunur. Fiziki, mexaniki və nəzərə alınmaqla kimyəvi xassələri uran, biz aşağıdakı məqamları qeyd edirik:

Bunun qaynama nöqtəsi kimyəvi element 4200 dərəcə Selsi təşkil edir ki, bu da onun emalı prosesini xeyli çətinləşdirir.
Havada uran oksidləşir, turşularda həll oluna bilər və suya məruz qaldıqda reaksiya verə bilər. Lakin bu kimyəvi element qələvilərlə qarşılıqlı təsir göstərmir ki, bu da onun xüsusiyyəti adlandırıla bilər.
Müəyyən bir məruz qalma ilə, maddə olduqca mənbəyə çevrilir böyük miqdar enerji. Bu halda nisbətən az miqdarda tullantı əmələ gəlir ki, onların atılması bu gün kifayət qədər problem yaradır.

Nəzərə almaq lazımdır ki, bir çoxları uranı nadir kimyəvi element hesab edir, çünki onun konsentrasiyası yüksəkdir yer qabığı 0,002% təşkil edir. Bu kimyəvi elementin belə nisbətən aşağı konsentrasiyası ilə alternativ maddə hələ tapılmamışdır. Təbii ki, hələ ki, davamlı olaraq uranın çıxarılması və nüvə elektrik stansiyaları və ya mühərrikləri üçün kifayət qədər ehtiyatlar var.

Uran yataqları

Yerin bağırsaqlarında sözügedən maddənin belə nisbətən kiçik ehtiyatları və materiala olan tələbatın daim artması ilə onun dəyərinin artdığını təxmin etmək çətin deyil. Son vaxtlar kifayət qədər çox sayda uran yatağı aşkar edilmişdir ki, Avstraliya onun istehsalında lider sayılır. Araşdırmalar göstərir ki, bütün ehtiyatların 30%-dən çoxu bu ölkədə cəmlənib. Ən böyük əmanətlər hesab olunur:

Beverly;
Olimpiya bəndi;
Ranger.

Maraqlı məqam ondan ibarətdir ki, Qazaxıstan uran filizi hasilatı sahəsində Avstraliyanın əsas rəqibi hesab olunur. Dünya ehtiyatlarının 12%-dən çoxu bu ölkədə cəmləşib. Kifayət qədər olmasına baxmayaraq böyük sahə, Rusiya dünya ehtiyatlarının cəmi 5%-nə malikdir.

Bəzi məlumatlara görə, Rusiyanın ehtiyatları 400 min ton uran təşkil edir. 2017-ci ilin sonunda 16 yataq kəşf edilərək işlənib. Maraqlıdır ki, onlardan 15-i Transbaykaliyada cəmləşib. Uran filizinin böyük hissəsi Streltsovski filiz yatağında cəmləşmişdir.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, uran filizi yanacaq kimi istifadə olunur ki, bu da onun yataqlarının davamlı axtarışını müəyyən edir. Bu gün uran tez-tez raket mühərrikləri üçün yanacaq kimi istifadə olunur. İstehsal zamanı nüvə silahları bu element gücünü artırmaq üçün istifadə olunur. Bəzi istehsalçılar rəngləmədə istifadə olunan piqmentlər istehsal etmək üçün istifadə edirlər.
Uran filizlərinin çıxarılması
Bir çox ölkələrdə uran filizi hasilatı qurulur. Nəzərə almaq lazımdır ki, bu gün filiz hasilatı üçün üç texnologiya istifadə edilə bilər:
Uran yer səthinə yaxın olduqda kəşf texnologiyasından istifadə edilir. Bu olduqca sadədir və böyük xərc tələb etmir. Xammalın qaldırılması üçün ekskavatorlar və digər bu kimi xüsusi avadanlıqlardan istifadə olunur. O, götürülüb özüboşaldan maşınlara yükləndikdən sonra emal müəssisələrinə təhvil verilir. Qeyd edək ki, bu texnologiya kifayət qədər çox sayda mənfi cəhətlərə malikdir, lakin istehsalın asanlığı səbəbindən geniş yayılmışdır. Yataqların işlənməsi zamanı sahəsi bir neçə kvadrat kilometrə çata bilən karxanalar əldə edilir. Bu filiz hasilatı metodunun ətraf mühitə düzəlməz zərər verdiyini nəzərə almağa dəyər. Kifayət qədər çox sayda iri mədən şirkətləri uranın yerüstü hasilatı ilə məşğuldur.
Filiz yerin dərinliklərində yerləşdikdə mədənlər yaranır. Texnologiyanın həyata keçirilməsi olduqca mürəkkəbdir və materialın mexaniki çıxarılmasını da əhatə edir. Uran və digər filizlərin çıxarıldığı kifayət qədər çox sayda mədən var. Süxurların çıxarılmasının bu üsulu olduqca yüksək risklərlə əlaqələndirilir, çünki qaz cibləri və ya sualtı çaylar yerin dərinliklərində yerləşə bilər. Anbarların dağılması mədəndə güvənə, işçilərin ölümünə və bahalı avadanlıqların zədələnməsinə səbəb ola bilər. Ancaq sözügedən qaya dərin bir şəkildə basdırılıbsa, onu başqa bir şəkildə çıxarmaq demək olar ki, mümkün deyil.
Üçüncü üsul, onun vurulduğu quyuların formalaşdırılmasıdır sulfat turşusu. Əvvəllər qazılmış quyunun yaxınlığında, artıq əldə edilmiş məhlulu qaldırmaq üçün nəzərdə tutulmuş ikincisi yaradılır. Sorbsiya prosesi başa çatdıqdan sonra qatran kimi maddələri səthə qaldıra bilən avadanlıq quraşdırılır. Yaranan qatran səthə qaldırıldıqdan sonra emal edilir və uran ayrılır.

Yerində yuyulma
Son zamanlar uranın çıxarılmasının üçüncü üsulu getdikcə daha çox istifadə olunur. Bu, çirkləndirici kimyəvi elementlərin minimum məzmunu ilə tələb olunan maddənin yüksək konsentrasiyasına nail olmağa imkan verməsi ilə bağlıdır. Bununla belə, bu cür texnologiya dəqiq geoloji tədqiqat tələb edir, çünki quyu qazması sözügedən yatağın üzərində aparılmalıdır. kimyəvi maddə. Əks təqdirdə, turşu əlavə edərkən, uranın aşağı konsentrasiyasında sorbsiya prosesi kifayət qədər uzun müddət çəkəcəkdir.
Rusiyada əksər hallarda uranın hasilatı mexaniki hasilatla həyata keçirilir. Bundan əlavə, nüvə yanacağının istehsalı üçün xammalın çıxarılması Çin və Ukraynada həyata keçirilir.

Uran haradan gəldi?Çox güman ki, fövqəlnova partlayışları zamanı ortaya çıxır. Fakt budur ki, dəmirdən daha ağır olan elementlərin nukleosintezi üçün fövqəlnova partlayışı zamanı dəqiq baş verən güclü neytron axını olmalıdır. Belə görünür ki, o zaman onun yaratdığı yeni ulduz sistemlərinin buludundan kondensasiya zamanı protoplanetar buludda toplanan və çox ağır olan uran planetlərin dərinliklərinə batmalıdır. Amma bu doğru deyil. Uran radioaktiv elementdir və parçalandıqda istilik buraxır. Hesablamalar göstərir ki, uran planetin bütün qalınlığı boyunca bərabər paylansa, ən azı səthdəki konsentrasiya ilə eyni konsentrasiyaya malik olsaydı, həddindən artıq istilik yayardı. Üstəlik, uran istehlak olunduqca onun axını zəifləməlidir. Belə bir şey müşahidə olunmadığından geoloqlar hesab edirlər ki, uranın ən azı üçdə biri və bəlkə də hamısı yer qabığında cəmləşib, burada onun tərkibi 2,5∙10-4% təşkil edir. Bunun niyə baş verdiyi müzakirə edilmir.

Uran harada hasil olunur? Yer üzündə o qədər də az uran yoxdur - bolluğuna görə 38-ci yerdədir. Və bu elementin çox hissəsi çöküntü süxurlarında - karbonlu şistlərdə və fosforitlərdə olur: müvafiq olaraq 8∙10 –3 və 2,5∙10 –2%-ə qədər. Ümumilikdə, yer qabığında 10 14 ton uran var, lakin əsas problem onun çox səpələnmiş olması və güclü yataqlar əmələ gətirməməsidir. Təxminən 15 uran mineralı sənaye əhəmiyyətinə malikdir. Bu uran tarıdır - onun əsasını tetravalent uran oksidi, uran slyuda - müxtəlif silikatlar, fosfatlar və altıvalentli urana əsaslanan vanadium və ya titanla daha mürəkkəb birləşmələr təşkil edir.

Bekkerel şüaları hansılardır? Volfqanq Rentgen tərəfindən rentgen şüalarını kəşf etdikdən sonra fransız fiziki Antuan-Anri Bekkerel günəş işığının təsiri altında baş verən uran duzlarının parıltısı ilə maraqlandı. Burada da rentgen şüalarının olub-olmadığını anlamaq istəyirdi. Həqiqətən, onlar orada idilər - duz qara kağız vasitəsilə foto lövhəni işıqlandırdı. Təcrübələrin birində isə duz işıqlandırılmadı, lakin foto lövhə hələ də qaraldı. Duz və fotoqrafiya lövhəsi arasına metal obyekt qoyulduqda, altındakı qaralma daha az idi. Buna görə də, uranın işıqla həyəcanlanması səbəbindən yeni şüalar yaranmadı və metaldan qismən keçmədi. Əvvəlcə onları "Bekkerel şüaları" adlandırdılar. Sonradan məlum oldu ki, bunlar əsasən az miqdarda beta şüalarının əlavə olunduğu alfa şüalarıdır: fakt budur ki, uranın əsas izotopları parçalanma zamanı alfa hissəciyi buraxır və ana məhsullar da beta parçalanmasına məruz qalır.

Uran nə qədər radioaktivdir? Uranın sabit izotopları yoxdur, hamısı radioaktivdir. Ən uzun ömürlü uran-238-dir, yarımparçalanma müddəti 4,4 milyard ildir. Sonrakı sırada uran-235 - 0,7 milyard il gəlir. Hər ikisi alfa parçalanmasına məruz qalır və toriumun müvafiq izotoplarına çevrilirlər. Uran-238 bütün təbii uranın 99%-dən çoxunu təşkil edir. Nəhəng yarımparçalanma dövrünə görə bu elementin radioaktivliyi aşağıdır və bundan əlavə, alfa hissəcikləri insan bədəninin səthindəki buynuz təbəqəyə nüfuz edə bilmir. Onlar deyirlər ki, İ.V.Kurçatov uranla işlədikdən sonra əllərini dəsmal ilə silib və radioaktivliklə bağlı heç bir xəstəlikdən əziyyət çəkməyib.

Tədqiqatçılar dəfələrlə uran mədənlərində və emalı zavodlarında işçilərin xəstəliklərinin statistikasına müraciət ediblər. Məsələn, Kanadanın Saskaçevan əyalətindəki Eldorado mədənində 1950-1999-cu illər üçün 17 mindən çox işçinin sağlamlıq məlumatlarını təhlil edən kanadalı və amerikalı mütəxəssislərin son məqaləsi ( Ətraf Mühitin Tədqiqi, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Onlar radiasiyanın qan hüceyrələrinin sürətlə çoxalmasına ən güclü təsir göstərdiyindən, müvafiq xərçəng növlərinə səbəb olmasından irəli gəlirdilər. Statistikalar göstərdi ki, mədən işçilərində belə bir xəstəlik var müxtəlif növlər Kanadalılar üçün orta göstəricidən daha az qan xərçəngi var. Bu zaman radiasiyanın əsas mənbəyi uranın özü deyil, onun yaratdığı qaz halında olan radon və ağciyərlər vasitəsilə orqanizmə daxil ola bilən parçalanma məhsulları hesab olunur.

Uran niyə zərərlidir?? O, digər ağır metallar kimi çox zəhərlidir və böyrək və qaraciyər çatışmazlığına səbəb ola bilər. Digər tərəfdən, uran dispers element olmaqla, istər-istəməz suda, torpaqda olur və qida zəncirində cəmləşərək insan orqanizminə daxil olur. Təkamül prosesində canlıların uranı təbii konsentrasiyalarda zərərsizləşdirməyi öyrəndiyini güman etmək ağlabatandır. Uran suda ən təhlükəlidir, ona görə də ÜST limit qoyub: ilkin olaraq 15 μq/l idisə, 2011-ci ildə standart 30 μq/q-a qədər artırıldı. Bir qayda olaraq, suda uran daha azdır: ABŞ-da orta hesabla 6,7 µq/l, Çin və Fransada - 2,2 µq/l. Amma güclü sapmalar da var. Beləliklə, Kaliforniyanın bəzi ərazilərində standartdan yüz dəfə çoxdur - 2,5 mq/l, Cənubi Finlandiyada isə 7,8 mq/l-ə çatır. Tədqiqatçılar uranın heyvanlara təsirini öyrənməklə ÜST standartının çox sərt olub-olmadığını anlamağa çalışırlar. Budur tipik bir iş ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). Fransız alimləri siçovulları doqquz ay ərzində tükənmiş uran əlavələri ilə, nisbətən yüksək konsentrasiyalarda isə 0,2-dən 120 mq/l-ə qədər su ilə qidalandırıblar. Aşağı qiymət mədən yaxınlığında sudur, yuxarı qiymət isə heç bir yerdə tapılmır - Finlandiyada ölçülən uranın maksimal konsentrasiyası 20 mq/l-dir. Müəlliflərin təəccübünə görə - məqalə belə adlanır: "Uranın fizioloji sistemlərə nəzərəçarpacaq təsirinin gözlənilmədən olmaması ..." - uranın siçovulların sağlamlığına praktiki olaraq heç bir təsiri yox idi. Heyvanlar yaxşı yedilər, düzgün kökəldilər, xəstəlikdən şikayət etmədilər və xərçəngdən ölmədilər. Uran, olması lazım olduğu kimi, ilk növbədə böyrəklərdə və sümüklərdə, yüz dəfə az miqdarda isə qaraciyərdə yığılmışdı və onun yığılması gözlənilən olaraq suyun tərkibindən asılı idi. Bununla belə, bu, böyrək çatışmazlığına və ya iltihabın hər hansı molekulyar markerlərinin nəzərə çarpan görünüşünə səbəb olmadı. Müəlliflər ÜST-nin ciddi təlimatlarının nəzərdən keçirilməsinə başlamağı təklif etdilər. Bununla belə, bir xəbərdarlıq var: beyinə təsiri. Siçovulların beynində qaraciyərdən daha az uran var idi, lakin onun tərkibi suyun tərkibindən asılı deyildi. Lakin uran beynin antioksidant sisteminin işinə təsir etdi: dozadan asılı olmayaraq katalazanın aktivliyi 20%, glutatyon peroksidaza 68-90% artdı və superoksid dismutazanın fəaliyyəti 50% azaldı. Bu o deməkdir ki, uran açıq şəkildə beyində oksidləşdirici stresə səbəb olub və orqanizm buna cavab verib. Bu təsir - uranın beyində, yeri gəlmişkən, cinsiyyət orqanlarında toplanmadığı halda onun güclü təsiri - əvvəllər nəzərə çarpırdı. Üstəlik, Nebraska Universitetinin tədqiqatçıları altı ay ərzində siçovulları qidalandıran 75-150 mq/l konsentrasiyada uran olan su ( Neyrotoksikologiya və teratologiya, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), tarlaya buraxılan heyvanların, əsasən də erkəklərin davranışına təsir etdi: onlar xətləri keçdilər, arxa ayaqları üstə durdular və kürklərini nəzarət edənlərdən fərqli olaraq təmizlədilər. Uranın heyvanlarda yaddaşın pozulmasına da səbəb olduğuna dair sübutlar var. Davranış dəyişiklikləri beyində lipid oksidləşmə səviyyələri ilə əlaqələndirildi. Məlum olub ki, uran suyu siçovulları sağlam, əksinə axmaq edib. Bu məlumatlar Körfəz Müharibəsi Sindromu adlanan xəstəliyin təhlilində bizə faydalı olacaq.

Uran şist qazının işlənməsi sahələrini çirkləndirirmi? Bu, qaz tərkibli süxurlarda uranın nə qədər olmasından və onun onlarla necə əlaqəli olmasından asılıdır. Məsələn, Buffalo Universitetinin dosenti Treysi Bank Nyu-Yorkun qərbindən Pensilvaniya və Ohayo ştatlarından Qərbi Virciniyaya qədər uzanan Marcellus Şistini tədqiq etdi. Məlum oldu ki, uran karbohidrogenlərin mənbəyi ilə kimyəvi cəhətdən dəqiq bağlıdır (yadda saxlayın ki, əlaqəli karbonlu şistlər ən yüksək uranın tərkibinə malikdir). Təcrübələr göstərdi ki, sındırma zamanı istifadə olunan məhlul uranı mükəmməl həll edir. “Bu sulardakı uran səthə çıxanda ətraf ərazinin çirklənməsinə səbəb ola bilər. Bu radiasiya riski yaratmır, lakin uran zəhərli elementdir,” Treysi Bank universitetin 25 oktyabr 2010-cu il tarixli press-relizində qeyd edir. Şist qazı hasilatı zamanı ətraf mühitin uran və ya toriumla çirklənməsi riski ilə bağlı hələ ətraflı məqalə hazırlanmayıb.

Uran nə üçün lazımdır?Əvvəllər keramika və rəngli şüşə hazırlamaq üçün piqment kimi istifadə olunurdu. İndi uran nüvə enerjisinin və atom silahının əsasını təşkil edir. Bu zaman onun unikal xüsusiyyətindən - nüvənin bölünmə qabiliyyətindən istifadə edilir.

Nüvə parçalanması nədir? Nüvənin iki qeyri-bərabər böyük hissəyə parçalanması. Məhz bu xüsusiyyətinə görə neytron şüalanması nəticəsində nukleosintez zamanı urandan daha ağır nüvələr çox çətinliklə əmələ gəlir. Fenomenin mahiyyəti aşağıdakı kimidir. Nüvədəki neytronların və protonların sayının nisbəti optimal deyilsə, qeyri-sabit olur. Tipik olaraq, belə bir nüvə ya alfa hissəciyi - iki proton və iki neytron, ya da neytronlardan birinin protona çevrilməsi ilə müşayiət olunan bir beta hissəciyi - pozitron buraxır. Birinci halda, dövri cədvəlin bir elementi əldə edilir, iki hüceyrə geriyə, ikincidə - bir hüceyrə irəliyə yerləşdirilir. Bununla birlikdə, alfa və beta hissəciklərini buraxmaqla yanaşı, uran nüvəsi parçalanma qabiliyyətinə malikdir - dövri sistemin ortasındakı iki elementin nüvələrinə parçalanır, məsələn, yeni neytron alaraq barium və kripton. Bu fenomen radioaktivliyin kəşfindən qısa müddət sonra, fiziklər yeni kəşf edilmiş şüalanmanı əllərindən gələn hər şeyə məruz qoyanda kəşf edildi. Hadisələrin iştirakçısı Otto Frisch bu barədə necə yazır (“Advances in Physical Sciences,” 1968, 96, 4). Berilyum şüalarının - neytronların kəşfindən sonra Enriko Fermi uranı onlarla şüalandırdı, xüsusən beta parçalanmasına səbəb olmaq üçün ondan istifadə edərək indi neptunium adlanan növbəti, 93-cü elementi əldə etməyə ümid edirdi. Şüalanmış uranda kəşf edən o idi yeni tip transuran elementlərinin görünüşü ilə əlaqəli olan radioaktivlik. Eyni zamanda, berilyum mənbəyinin parafin təbəqəsi ilə örtüldüyü neytronların yavaşlaması bu induksiya edilmiş radioaktivliyi artırdı. Amerikalı radiokimyaçı Aristide von Grosse bu elementlərdən birinin protaktinium olduğunu irəli sürdü, lakin yanıldı. Lakin o zamanlar Vyana Universitetində işləyən və 1917-ci ildə kəşf edilmiş protaktiniumun onun beyni hesab edilən Otto Hahn, hansı elementlərin əldə edildiyini öyrənməyə borclu olduğuna qərar verdi. Lise Meitner ilə birlikdə 1938-ci ilin əvvəlində Hahn eksperimental nəticələrə əsaslanaraq, radioaktiv elementlərin bütün zəncirlərinin uran-238 və onun törəmə elementlərinin neytron uducu nüvələrinin çoxsaylı beta parçalanması nəticəsində əmələ gəldiyini təklif etdi. Tezliklə Lise Meitner Avstriya Anşlusundan sonra nasistlərin mümkün repressiyalarından qorxaraq İsveçə qaçmağa məcbur oldu. Hahn, Fritz Strassmann ilə təcrübələrini davam etdirərək, məhsullar arasında heç bir şəkildə urandan əldə edilə bilməyən 56 nömrəli elementin də barium olduğunu aşkar etdi: uranın bütün alfa parçalanma zəncirləri daha ağır qurğuşunla bitir. Tədqiqatçılar nəticədən o qədər təəccübləndilər ki, onu dərc etmədilər, yalnız dostlarına, xüsusən də Göteborqdakı Lise Meitnerə məktublar yazdılar. Orada, 1938-ci ilin Milad bayramında qardaşı oğlu Otto Frisch onu ziyarət etdi və qış şəhərinin yaxınlığında gəzintidə - xizəkdə, xalası piyada - uranın şüalanması zamanı bariumun meydana gəlməsinin mümkünlüyünü müzakirə etdilər. nüvə parçalanmasının nəticəsi (Lise Meitner haqqında daha çox məlumat üçün bax “Kimya və Həyat”, 2013, № 4). Kopenhagenə qayıdan Frisch sözün əsl mənasında Niels Bohr-u ABŞ-a gedən bir gəminin keçidində tutdu və ona parçalanma ideyası haqqında danışdı. Bor özünü alnına çırparaq dedi: “Ah, biz nə axmaq idik! Biz bunu daha əvvəl görməliydik”. 1939-cu ilin yanvarında Frisch və Meitner neytronların təsiri altında uran nüvələrinin parçalanması haqqında məqalə dərc etdilər. O vaxta qədər Otto Frisch artıq bir nəzarət eksperimenti həyata keçirmişdi, eləcə də Bordan mesaj alan bir çox Amerika qrupları. Deyirlər ki, fiziklər onun 1939-cu il yanvarın 26-da Vaşinqtonda illik nəzəri fizika konfransında verdiyi məruzə zamanı ideyanın mahiyyətini dərk etdikdən sonra laboratoriyalarına dağılmağa başladılar. Parçalanmanın kəşfindən sonra Hahn və Strassmann öz təcrübələrinə yenidən baxdılar və eynilə öz həmkarları kimi müəyyən etdilər ki, şüalanmış uranın radioaktivliyi transuranlarla deyil, parçalanma zamanı yaranan radioaktiv elementlərin dövri cədvəlin ortasından parçalanması ilə əlaqələndirilir.

Necə gedir zəncirvari reaksiya uranda? Uran və torium nüvələrinin parçalanma ehtimalı eksperimental olaraq sübut edildikdən (və Yer kürəsində heç bir əhəmiyyətli miqdarda başqa parçalanan elementlər yoxdur) tezliklə Princetonda işləyən Niels Bohr və John Wheeler, həmçinin onlardan asılı olmayaraq, Sovet nəzəri fiziki Ya I. Frenkel və almanlar Siegfrid Flügge və Gottfried von Droste nüvə parçalanması nəzəriyyəsini yaratdılar. Ondan iki mexanizm əmələ gəldi. Biri sürətli neytronların udma həddi ilə əlaqələndirilir. Buna əsasən, parçalanmaya başlamaq üçün neytron kifayət qədər yüksək enerjiyə malik olmalıdır, əsas izotopların - uran-238 və torium-232-nin nüvələri üçün 1 MeV-dən çox olmalıdır. Aşağı enerjilərdə neytronun uran-238 tərəfindən udulması rezonans xarakteri daşıyır. Beləliklə, enerjisi 25 eV olan bir neytron digər enerjilərlə müqayisədə minlərlə dəfə böyük olan tutma kəsişmə sahəsinə malikdir. Bu halda parçalanma olmayacaq: uran-238 uran-239-a çevriləcək, o, 23,54 dəqiqə yarımparçalanma dövrü ilə neptunium-239-a, 2,33 gün yarımparçalanma dövrü ilə isə uzunömürlüyə çevriləcək. plutonium-239. Torium-232 uran-233-ə çevriləcək.

İkinci mexanizm, bir neytronun hədsiz udulmasıdır, ondan sonra daha çox və ya daha az yayılmış üçüncü parçalanan izotop - uran-235 (həmçinin təbiətdə tapılmayan plutonium-239 və uran-233): tərəfindən istilik hərəkətində iştirak edən molekullar üçün enerji ilə hər hansı bir neytron, hətta yavaş, sözdə istilik udmaq - 0,025 eV, belə bir nüvə parçalanacaq. Və bu çox yaxşıdır: termal neytronlar sürətli, meqaelektronvoltlu neytronlardan dörd dəfə yüksək tutma kəsiyinə malikdir. Uran-235-in bütün sonrakı nüvə enerjisi tarixi üçün əhəmiyyəti budur: təbii uranda neytronların çoxalmasını təmin edən məhz budur. Neytronla toqquşduqdan sonra uran-235 nüvəsi qeyri-sabit olur və sürətlə iki qeyri-bərabər hissəyə parçalanır. Yol boyu bir neçə (orta hesabla 2,75) yeni neytronlar buraxılır. Eyni uranın nüvələrinə dəysələr, neytronların eksponent olaraq çoxalmasına səbəb olacaqlar - zəncirvari reaksiya baş verəcək və bu, çox miqdarda istiliyin sürətlə buraxılması səbəbindən partlayışa səbəb olacaq. Nə uran-238, nə də torium-232 belə işləyə bilməz: nəhayət, parçalanma zamanı neytronlar orta hesabla 1-3 MeV enerji ilə buraxılır, yəni 1 MeV enerji həddi varsa, bu enerjinin əhəmiyyətli bir hissəsidir. neytronlar, şübhəsiz ki, reaksiya verə bilməyəcək və çoxalma da olmayacaq. Bu o deməkdir ki, bu izotoplar unudulmalı və neytronlar uran-235 nüvələri ilə mümkün qədər səmərəli qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün istilik enerjisinə qədər yavaşlatılmalıdır. Eyni zamanda, onların uran-238 tərəfindən rezonanslı udulmasına icazə verilə bilməz: təbii uranda bu izotop 99,3% -dən bir qədər azdır və neytronlar hədəf uran-235 ilə deyil, onunla daha tez-tez toqquşur. Və moderator kimi çıxış edərək, neytronların çoxalmasını sabit səviyyədə saxlamaq və partlayışın qarşısını almaq mümkündür - zəncirvari reaksiyaya nəzarət edin.

Ya B. Zeldoviç və Yu B. Xaritonun eyni taleyüklü 1939-cu ildə apardıqları hesablamalar göstərdi ki, bunun üçün ağır su və ya qrafit şəklində neytron moderatorundan istifadə etmək və təbii uranı uranla zənginləşdirmək lazımdır. 235 ən azı 1,83 dəfə. Sonra bu fikir onlara sırf fantaziya kimi göründü: “Qeyd etmək lazımdır ki, zəncirvari partlayış törətmək üçün lazım olan kifayət qədər əhəmiyyətli miqdarda uranın təqribən iki dəfə zənginləşdirilməsi,<...>son dərəcə çətin, praktiki imkansızlığa yaxın bir işdir”. İndi bu problem həll olunub və nüvə sənayesi elektrik stansiyaları üçün uran-235-dən 3,5%-ə qədər zənginləşdirilmiş uranı kütləvi şəkildə istehsal edir.

Spontan nüvə parçalanması nədir? 1940-cı ildə G. N. Flerov və K. A. Petrzhak kəşf etdilər ki, uranın parçalanması heç bir xarici təsir olmadan kortəbii şəkildə baş verə bilər, baxmayaraq ki, yarımparçalanma müddəti adi alfa parçalanması ilə müqayisədə daha uzundur. Belə parçalanma həm də neytronlar əmələ gətirdiyinə görə, onların reaksiya zonasından çıxmasına icazə verilməsə, onlar zəncirvari reaksiyanın təşəbbüskarı kimi xidmət edəcəklər. Məhz bu fenomen nüvə reaktorlarının yaradılmasında istifadə olunur.

Nüvə enerjisi niyə lazımdır? Zeldoviç və Xariton nüvə enerjisinin iqtisadi effektini ilk hesablayanlar arasında idilər (Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1940, 23, 4). “...Hazırda uranda sonsuz budaqlanan zəncirlərlə nüvə parçalanma reaksiyasının aparılmasının mümkünlüyü və ya qeyri-mümkünlüyü barədə yekun nəticə çıxarmaq hələ mümkün deyil. Əgər belə bir reaksiya mümkün olarsa, eksperimentatorun ixtiyarında olan böyük enerji miqdarına baxmayaraq, reaksiya sürəti onun düzgün gedişatını təmin etmək üçün avtomatik tənzimlənir. Bu vəziyyət reaksiyanın enerji istifadəsi üçün son dərəcə əlverişlidir. Buna görə də gəlin - bu, öldürülməmiş ayının dərisinin bölünməsi olsa da - uranın enerji istifadəsi imkanlarını xarakterizə edən bəzi rəqəmləri təqdim edək. Əgər parçalanma prosesi sürətli neytronlarla davam edərsə, deməli, reaksiya uranın əsas izotopunu (U238) tutur.<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>uranın əsas izotopundan bir kalorinin dəyəri kömürdən təxminən 4000 dəfə ucuzdur (əlbəttə ki, uran vəziyyətində "yanma" və istiliyin çıxarılması prosesləri daha bahalı olmadıqda kömür halda). Yavaş neytronlar vəziyyətində, U235 izotopunun bolluğunun 0,007 olduğunu, "kömür" kalorisindən cəmi 30 dəfə ucuz olduğunu nəzərə alaraq, "uran" kalorisinin dəyəri (yuxarıdakı rəqəmlərə əsasən) olacaqdır. bütün başqa şeylər bərabərdir”.

İlk idarə olunan zəncirvari reaksiya 1942-ci ildə Çikaqo Universitetində Enriko Fermi tərəfindən həyata keçirildi və reaktor əl ilə idarə olundu - neytron axını dəyişdikcə qrafit çubuqlarını içəri və xaricə itələdi. İlk elektrik stansiyası 1954-cü ildə Obninskdə tikilmişdir. Enerji istehsal etməklə yanaşı, ilk reaktorlar silah dərəcəli plutonium istehsal etmək üçün də işləyirdi.

Atom elektrik stansiyası necə işləyir? Hal-hazırda əksər reaktorlar yavaş neytronlarda işləyir. Metal, alüminium kimi bir ərinti və ya oksid şəklində zənginləşdirilmiş uran yanacaq elementləri adlanan uzun silindrlərə yerləşdirilir. Onlar reaktorda müəyyən bir şəkildə quraşdırılır və onların arasına zəncirvari reaksiyanı idarə edən moderator çubuqları qoyulur. Vaxt keçdikcə reaktor zəhərləri yanacaq elementində - uranın parçalanması məhsullarında toplanır, onlar da neytronları udmaq qabiliyyətinə malikdirlər. Uran-235-in konsentrasiyası kritik səviyyədən aşağı düşdükdə, element istismardan çıxarılır. Bununla belə, o, güclü radioaktivliyə malik çoxlu parçalanma fraqmentlərini ehtiva edir, bu, illər keçdikcə azalır və elementlərin uzun müddət əhəmiyyətli miqdarda istilik yaymasına səbəb olur. Onlar soyuducu hovuzlarda saxlanılır, sonra isə ya basdırılır, ya da emal olunmağa cəhd edilir - yanmamış uran-235, hasil edilən plutonium (atom bombaları hazırlamaq üçün istifadə olunurdu) və istifadə edilə bilən digər izotoplar. İstifadə olunmayan hissə məzarlıqlara göndərilir.

Sürətli reaktorlar və ya reaktorlar adlandırılan reaktorlarda elementlərin ətrafında uran-238 və ya torium-232-dən hazırlanmış reflektorlar quraşdırılır. Onlar yavaşlayır və çox sürətli olan neytronları reaksiya zonasına geri göndərirlər. Rezonans sürətinə qədər yavaşlayan neytronlar bu izotopları udaraq, müvafiq olaraq, atom elektrik stansiyası üçün yanacaq kimi xidmət edə bilən plutonium-239 və ya uran-233-ə çevrilir. Sürətli neytronlar uran-235 ilə zəif reaksiya verdiyi üçün onun konsentrasiyası əhəmiyyətli dərəcədə artırılmalıdır, lakin bu, daha güclü neytron axını ilə öz bəhrəsini verir. Baxmayaraq ki, reaktorlar nüvə enerjisinin gələcəyi hesab olunur, çünki onlar istehlak etdiklərindən daha çox nüvə yanacağı istehsal edirlər, təcrübələr onların idarə edilməsinin çətin olduğunu göstərdi. İndi dünyada yalnız bir belə reaktor qalıb - Beloyarsk AES-in dördüncü enerji blokunda.

Nüvə enerjisi necə tənqid olunur?Əgər qəzalardan danışmırıqsa, onda bu gün nüvə enerjisi əleyhdarlarının arqumentlərində əsas məqam onun səmərəliliyinin hesablanmasına stansiyanın istismardan çıxarılmasından sonra və yanacaqla işləyərkən ətraf mühitin mühafizəsi xərclərinin əlavə edilməsi təklifidir. Hər iki halda radioaktiv tullantıların etibarlı şəkildə utilizasiyası ilə bağlı problemlər yaranır və bunlar dövlət tərəfindən çəkilən xərclərdir. Belə bir fikir var ki, onları enerji dəyərinə köçürsəniz, onun iqtisadi cəlbediciliyi yox olacaq.

Nüvə enerjisinin tərəfdarları arasında da müxalifət var. Onun nümayəndələri əvəzedicisi olmayan uran-235-in unikallığına işarə edir, çünki termal neytronlarla parçalanan alternativ izotoplar - plutonium-239 və uran-233 - minlərlə il yarım ömrünə görə təbiətdə tapılmır. Və onlar dəqiq olaraq uran-235-in parçalanması nəticəsində əldə edilir. Əgər tükənərsə, nüvə zəncirvari reaksiya üçün gözəl təbii neytron mənbəyi yox olacaq. Belə israfçılıq nəticəsində bəşəriyyət gələcəkdə ehtiyatları urandan bir neçə dəfə çox olan torium-232-ni enerji dövrünə cəlb etmək imkanını itirəcək.

Nəzəri olaraq, hissəcik sürətləndiriciləri meqaelektronvolt enerjili sürətli neytron axını yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Ancaq, məsələn, nüvə mühərrikində planetlərarası uçuşlar haqqında danışırıqsa, böyük bir sürətləndirici ilə bir sxem həyata keçirmək çox çətin olacaq. Uran-235-in tükənməsi belə layihələrə son qoyur.

Silah dərəcəli uran nədir? Bu yüksək zənginləşdirilmiş uran-235-dir. Onun kritik kütləsi - zəncirvari reaksiyanın kortəbii şəkildə baş verdiyi maddə parçasının ölçüsünə uyğundur - sursat istehsal etmək üçün kifayət qədər kiçikdir. Belə uran atom bombası hazırlamaq üçün, həmçinin termonüvə bombası üçün qoruyucu kimi istifadə edilə bilər.

Uranın istifadəsi ilə bağlı hansı fəlakətlər var? Parçalanan elementlərin nüvələrində toplanan enerji çox böyükdür. Nəzarət səbəbindən və ya qəsdən nəzarətdən çıxsa, bu enerji bir çox problem yarada bilər. Ən pis iki nüvə fəlakəti 1945-ci il avqustun 6 və 8-də ABŞ Hərbi Hava Qüvvələrinin düşdüyü zaman baş verdi. atom bombaları Xirosima və Naqasakidə yüz minlərlə dinc insanın ölümü və yaralanması ilə nəticələndi. Kiçik miqyaslı fəlakətlər atom elektrik stansiyalarında və nüvə dövrü müəssisələrində baş verən qəzalarla əlaqələndirilir. İlk böyük qəza 1949-cu ildə SSRİ-də plutoniumun istehsal edildiyi Çelyabinsk yaxınlığındakı Mayak zavodunda baş verdi; Maye radioaktiv tullantılar Techa çayına töküldü. 1957-ci ilin sentyabrında onun üzərində partlayış baş verdi və çoxlu miqdarda radioaktiv material buraxıldı. On bir gün sonra, Windscale-də Britaniya plutonium istehsal reaktoru yandı və partlayış məhsulları ilə bulud dağıldı. Qərbi Avropa. 1979-cu ildə Pensilvaniya ştatındakı Three Mail Island Atom Elektrik Stansiyasının reaktoru yandı. Qəzalar Çernobıl Atom Elektrik Stansiyası(1986) və milyonlarla insanın radiasiyaya məruz qaldığı Fukusima atom elektrik stansiyası (2011). İlk zibillənmiş geniş ərazilər, 8 ton uran yanacağı və Avropaya yayılan partlayış nəticəsində çürümə məhsulları buraxdı. İkincisi çirklənmiş və qəzadan üç il sonra su sahəsini çirkləndirməyə davam edir. Sakit okean balıqçılıq ərazilərində. Bu qəzaların nəticələrinin aradan qaldırılması çox baha başa gəlirdi və bu xərclər elektrik enerjisinin maya dəyərinə bölünsəydi, xeyli artardı.

Ayrı bir məsələ insan sağlamlığı üçün nəticələrdir. Rəsmi statistikaya görə, bombardmandan sağ çıxan və ya çirklənmiş ərazilərdə yaşayan insanların çoxu radiasiyadan bəhrələnib – birincilərin ömrü daha yüksək, ikincilərində xərçəng xəstəliyi azdır, ekspertlər isə ölüm hallarının müəyyən qədər artımını sosial stresslə əlaqələndirirlər. Dəqiq qəzaların nəticələrindən və ya onların ləğvi nəticəsində ölənlərin sayı yüzlərlə nəfərdir. Atom elektrik stansiyalarının əleyhdarları qeyd edirlər ki, qəzalar Avropa qitəsində bir neçə milyon vaxtından əvvəl ölümə səbəb olub, lakin statistik kontekstdə bunlar sadəcə görünməzdir.

Qəza zonalarında torpaqların insan istifadəsindən çıxarılması maraqlı nəticəyə gətirib çıxarır: onlar biomüxtəlifliyin böyüdüyü bir növ təbiət qoruqlarına çevrilirlər. Düzdür, bəzi heyvanlar radiasiya ilə bağlı xəstəliklərdən əziyyət çəkirlər. Artan fona nə qədər tez uyğunlaşacaqları sualı açıq qalır. Belə bir fikir də var ki, xroniki şüalanmanın nəticəsi “axmaqlar üçün seçim”dir (bax: “Kimya və həyat”, 2010, № 5): hətta embrional mərhələdə daha primitiv orqanizmlər sağ qalır. Xüsusilə, insanlara münasibətdə bu, qəzadan qısa müddət sonra çirklənmiş ərazilərdə doğulan nəsildə əqli qabiliyyətlərin azalmasına səbəb olmalıdır.

Tükənmiş uran nədir? Bu, uran-235-in ondan ayrılmasından sonra qalan uran-238-dir. Silah dərəcəli uran və yanacaq elementlərinin istehsalından yaranan tullantıların həcmi böyükdür - təkcə ABŞ-da 600 min ton belə uran heksafloridi yığılıb (onunla bağlı problemlər üçün bax: Chemistry and Life, 2008, № 5). . Tərkibindəki uran-235-in miqdarı 0,2% təşkil edir. Bu tullantılar ya sürətli neytron reaktorlarının yaradılacağı və uran-238-dən plutonium emalının mümkün olacağı daha yaxşı vaxtlara qədər saxlanmalı, ya da hansısa şəkildə istifadə edilməlidir.

Bunun üçün bir istifadə tapdılar. Uran, başqaları kimi keçid elementləri, katalizator kimi istifadə olunur. Məsələn, məqalənin müəllifləri ACS Nano 30 iyun 2014-cü il tarixli, onlar yazırlar ki, oksigen və hidrogen peroksidin azaldılması üçün uran və ya toriumdan qrafenlə hazırlanmış katalizator “energetika sektorunda istifadə üçün böyük potensiala malikdir”. Uran yüksək sıxlığa malik olduğu üçün gəmilər üçün ballast və təyyarələr üçün əks çəki kimi xidmət edir. Bu metal radiasiya mənbələri olan tibbi cihazlarda radiasiyadan qorunmaq üçün də uyğundur.

Tükənmiş urandan hansı silahlar hazırlana bilər? Zirehli deşən mərmilər üçün güllələr və nüvələr. Burada hesablama aşağıdakı kimidir. Mərmi nə qədər ağır olsa, bir o qədər yüksəkdir kinetik enerji. Lakin mərmi nə qədər böyükdürsə, onun təsiri də bir o qədər az olur. Bu o deməkdir ki, yüksək sıxlığa malik ağır metallara ehtiyac var. Güllələr qurğuşundan hazırlanır (Ural ovçuları bir vaxtlar onun qiymətli metal olduğunu başa düşənə qədər yerli platindən də istifadə edirdilər), qabıq nüvələri isə volfram ərintisindən hazırlanır. Ekoloqlar qeyd edirlər ki, qurğuşun hərbi əməliyyatlar və ya ov yerlərində torpağı çirkləndirir və onu daha az zərərli bir şeylə, məsələn, volframla əvəz etmək daha yaxşı olardı. Lakin volfram ucuz deyil və sıxlığı ilə oxşar olan uran zərərli tullantıdır. Eyni zamanda, torpağın və suyun uranla icazə verilən çirklənməsi qurğuşunla müqayisədə təxminən iki dəfə yüksəkdir. Bu, tükənmiş uranın zəif radioaktivliyinə (həmçinin təbii uranınkından 40% azdır) əhəmiyyət verilməməsi və həqiqətən təhlükəli kimyəvi amilin nəzərə alınması ilə baş verir: uran, xatırladığımız kimi, zəhərlidir. Eyni zamanda, onun sıxlığı qurğuşunun sıxlığından 1,7 dəfə böyükdür, yəni uran güllələrinin ölçüsünü yarıya endirmək olar; uran qurğuşundan qat-qat odadavamlıdır və sərtdir - atəşə məruz qaldıqda daha az buxarlanır və hədəfə çatdıqda daha az mikrohissəcik əmələ gətirir. Ümumiyyətlə, uran gülləsi daha az çirkləndiricidir mühit Qurğuşundan daha çox, lakin uranın bu cür istifadəsi dəqiq məlum deyil.

Lakin məlumdur ki, tükənmiş urandan hazırlanmış lövhələr Amerika tanklarının zirehlərini gücləndirmək üçün istifadə olunur (bu, yüksək sıxlığı və ərimə nöqtəsi ilə asanlaşdırılır), həmçinin zirehdələn mərmilər üçün nüvələrdə volfram ərintisi əvəzinə. Uran nüvəsi də yaxşıdır, çünki uran piroforikdir: istidir incə hissəciklər, zirehlə vurulan zaman əmələ gəlir, alovlanır və ətrafdakı hər şeyi yandırır. Hər iki tətbiq radiasiya təhlükəsiz hesab olunur. Beləliklə, hesablama göstərdi ki, uran zirehləri ilə uran sursatları ilə dolu tankda bir il oturduqdan sonra belə, ekipaj icazə verilən dozanın yalnız dörddə birini alacaq. İllik icazə verilən dozanı əldə etmək üçün bu cür sursatları dərinin səthinə 250 saat vidalamalısınız.

Uran nüvələri olan mərmilər - 30 mm-lik təyyarə topları və ya artilleriya alt kalibrləri üçün - 1991-ci ildə İraq kampaniyasından başlayaraq amerikalılar tərəfindən son müharibələrdə istifadə edilmişdir. Həmin il onlar Küveytdəki İraq zirehli bölmələrinə yağış yağdırdılar və geri çəkilmələri zamanı 300 ton tükənmiş uran, bunun 250 tonu və ya 780 min gülləsi təyyarə silahlarından atıldı. Bosniya və Herseqovinada tanınmamış Serb Respublikası ordusunun bombalanması zamanı 2,75 ton uran, Kosovo və Metohiya bölgəsində Yuqoslaviya ordusunun atəşə tutulması zamanı isə 8,5 ton və ya 31 min mərmi sərf edilib. ÜST o vaxta qədər uranın istifadəsinin nəticələrindən narahat olduğu üçün monitorinqlər aparılırdı. O, göstərdi ki, bir salvo təxminən 300 raunddan ibarətdir ki, onların 80%-i tükənmiş urandan ibarətdir. 10%-i hədəfləri vurub, 82%-i isə 100 metr məsafəyə düşüb. Qalanları 1,85 km məsafəyə dağıldı. Tanka dəyən mərmi yandı və aerozol halına gəldi. Beləliklə, İraqda ən çox bir ton yarım mərmi uran tozuna çevrilə bilər. Amerikanın RAND Corporation strateji tədqiqat mərkəzinin mütəxəssislərinin fikrincə, istifadə olunan uranın 10-dan 35%-ə qədəri aerozol halına gəlir. Ər-Riyadın Kral Faysal Xəstəxanasından Vaşinqton Uran Tibbi Araşdırmalar Mərkəzinə qədər müxtəlif təşkilatlarda çalışmış xorvatiyalı anti-uran döyüş sursatları fəalı Asəf Durakoviç, 1991-ci ildə təkcə İraqın cənubunda 3-6 ton mikronaltı uran hissəciklərinin əmələ gəldiyini təxmin edir. Geniş əraziyə səpələnmiş, yəni orada uranla çirklənmə Çernobılla müqayisə edilə bilər.

Son illərdə nüvə enerjisi mövzusu getdikcə aktuallaşır. Nüvə enerjisi istehsal etmək üçün uran kimi bir materialdan istifadə etmək adi haldır. Aktinidlər ailəsinə aid kimyəvi elementdir.

Bu elementin kimyəvi fəaliyyəti onun sərbəst formada olmaması faktını müəyyən edir. Onun istehsalı üçün uran filizləri adlanan mineral birləşmələrdən istifadə olunur. Onlar bu kimyəvi elementin çıxarılmasını iqtisadi cəhətdən səmərəli və sərfəli hesab etməyə imkan verən o qədər yanacaq cəmləşdirirlər. Hazırda planetimizin bağırsaqlarında bu metalın tərkibi qızıl ehtiyatlarını üstələyir 1000 dəfə(sm.). Ümumilikdə bu kimyəvi elementin torpaqda, su mühitində və süxurda yataqları daha çox qiymətləndirilir 5 milyon ton.

Sərbəst vəziyyətdə uran 3 allotropik modifikasiya ilə xarakterizə olunan boz-ağ metaldır: rombvari kristal, tetraqonal və gövdə mərkəzli kub qəfəslər. Bu kimyəvi elementin qaynama nöqtəsi 4200 °C.

Uran kimyəvi cəhətdən aktiv materialdır. Havada bu element yavaş-yavaş oksidləşir, turşularda asanlıqla həll olunur, su ilə reaksiya verir, lakin qələvilərlə qarşılıqlı təsir göstərmir.

Rusiyada uran filizləri adətən müxtəlif meyarlara görə təsnif edilir. Çox vaxt onlar təhsil baxımından fərqlənirlər. Bəli, var endogen, ekzogen və metamorfogen filizlər. Birinci halda, onlar yüksək temperatur, rütubət və peqmatit ərimələrinin təsiri altında əmələ gələn mineral birləşmələrdir. Ekzogen uran mineral birləşmələri səth şəraitində baş verir. Onlar birbaşa yerin səthində əmələ gələ bilərlər. Bu, yeraltı suların sirkulyasiyası və çöküntülərin yığılması nəticəsində baş verir. Metamorfogen mineral birləşmələr ilkin dağılmış uranın yenidən paylanması nəticəsində yaranır.

Tərkibindəki uranın səviyyəsinə görə bu təbii formasiyalar ola bilər:

super zəngin (0,3%-dən çox);
zəngin (0,1-0,3%);
özəl şəxslər (0,05-0,1%);
yoxsul (0,03-0,05%);
balansdankənar (0,01%-dən 0,03%-ə qədər).

Uranın müasir istifadəsi

Bu gün uran ən çox raket mühərrikləri və nüvə reaktorları üçün yanacaq kimi istifadə olunur. Bu materialın xüsusiyyətləri nəzərə alınmaqla, nüvə silahının gücünü artırmaq da nəzərdə tutulur. Bu kimyəvi element rəsmdə də istifadəsini tapmışdır. Sarı, yaşıl, qəhvəyi və qara piqmentlər kimi fəal şəkildə istifadə olunur. Uran həm də zirehdələn mərmilər üçün nüvələr hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Rusiyada uran filizi hasilatı: bunun üçün nə lazımdır?

Radioaktiv filizlərin çıxarılması üç əsas texnologiyadan istifadə etməklə həyata keçirilir. Filiz yataqları mümkün qədər yer səthinə yaxın cəmləşərsə, onların çıxarılması üçün açıq qazma texnologiyasından istifadə etmək adətdir. Bu, buldozerlərin və ekskavatorların istifadəsini nəzərdə tutur, onlar böyük çuxurlar qazır və yaranan mineralları özüboşaldan maşınlara yükləyir. Sonra emal kompleksinə göndərilir.

Bu mineral formasiya dərin yerləşdikdə, 2 kilometr dərinliyə qədər mədən yaratmağı nəzərdə tutan yeraltı mədən texnologiyasından istifadə etmək adətdir. Üçüncü texnologiya əvvəlkilərdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Uran yataqlarının işlənməsi üçün yeraltı yuyulma quyuların qazılmasını nəzərdə tutur, onun vasitəsilə sulfat turşusu yataqlara vurulur. Sonra, ortaya çıxan məhlulu yerin səthinə vurmaq üçün lazım olan başqa bir quyu qazılır. Sonra sorbsiya prosesindən keçir ki, bu da bu metalın duzlarını xüsusi qatran üzərində toplamaq imkanı verir. SPV texnologiyasının son mərhələsi qatranın sulfat turşusu ilə siklik müalicəsidir. Bu texnologiya sayəsində bu metalın konsentrasiyası maksimum olur.

Rusiyada uran filizi yataqları

Rusiya uran filizlərinin hasilatında dünya liderlərindən biri hesab olunur. Son bir neçə onillikdə Rusiya bu göstərici üzrə ardıcıl olaraq ilk 7 aparıcı ölkə arasında yer alır.

Bu təbii mineral birləşmələrin ən böyük yataqları aşağıdakılardır:

Dünyanın ən böyük uran mədən yataqları - aparıcı ölkələr

Avstraliya uran hasilatında dünya lideri hesab olunur. Bütün dünya ehtiyatlarının 30%-dən çoxu bu dövlətdə cəmləşib. Ən böyük Avstraliya yataqları Olimpik Dam, Beverli, Reyncer və Honemoondur.

Avstraliyanın əsas rəqibi dünya yanacaq ehtiyatlarının demək olar ki, 12%-ni özündə cəmləşdirən Qazaxıstandır. Kanada və Cənubi Afrikanın hər birində dünya uran ehtiyatlarının 11%-i, Namibiya-8%-i, Braziliya-7%-i var. İlk yeddiliyi 5 faizlə Rusiya qapayır. Liderlər siyahısına Namibiya, Ukrayna və Çin kimi ölkələr də daxildir.

Dünyanın ən böyük uran yataqları bunlardır:

Sahə	ölkə	Emal etməyə başlayın
Olimpiya bəndi	Avstraliya	1988
Rossing	Namibiya	1976
McArthur çayı	Kanada	1999
İnkay	Qazaxıstan	2007
Dominion	Cənubi Afrika	2007
Ranger	Avstraliya	1980
Xarasan	Qazaxıstan	2008

Rusiyada uran filizi ehtiyatları və istehsal həcmi

Ölkəmizdə kəşf edilmiş uranın ehtiyatları 400 min tondan çox qiymətləndirilir. Eyni zamanda, proqnozlaşdırılan ehtiyatlar 830 min tondan artıqdır. 2017-ci ilə olan məlumata görə, Rusiyada 16 uran yatağı var. Üstəlik, onlardan 15-i Transbaikaliyada cəmləşib. Uran filizinin əsas yatağı Streltsovskoe filiz yatağı hesab olunur. Əksər yerli yataqlarda istehsal mil üsulu ilə həyata keçirilir.

Uran hələ 18-ci əsrdə kəşf edilmişdir. 1789-cu ildə alman alimi Martin Klaproth filizdən metala bənzər uran hasil etməyi bacardı. Maraqlıdır ki, bu alim həm də titan və sirkoniumun kəşfidir.
Uran birləşmələri fotoqrafiya sahəsində fəal şəkildə istifadə olunur. Bu element müsbətləri rəngləmək və neqativləri artırmaq üçün istifadə olunur.
Uranın digər kimyəvi elementlərdən əsas fərqi onun təbii radioaktivliyidir. Uran atomları zamanla müstəqil olaraq dəyişməyə meyllidirlər. Eyni zamanda, insan gözünə görünməyən şüalar yayırlar. Bu şüalar 3 növə bölünür - qamma, beta və alfa şüalanması (bax).

Dövri cədvəlin radioaktiv elementləri aşkar edildikdə, insan nəticədə onlardan istifadə üçün bir vasitə tapdı. Bu, uranla baş verdi. Həm hərbi, həm də dinc məqsədlər üçün istifadə olunurdu. Uran filizi emal edildi, əldə edilən element boya-lak və şüşə sənayesində istifadə edildi. Onun radioaktivliyi aşkar edildikdən sonra istifadə olunmağa başlandı Bu yanacaq nə qədər təmiz və ekoloji cəhətdən təmizdir? Bu hələ də müzakirə olunur.

Təbii uran

Təbiətdə uran təmiz formada mövcud deyil - filizlərin və mineralların tərkib hissəsidir. Əsas uran filizləri karnotit və pitchblenddir. Həmçinin, bu strateji mineralın əhəmiyyətli yataqları nadir torpaq və torf minerallarında - ortit, titanit, sirkon, monazit, ksenotime aşkar edilmişdir. Uran yataqlarına turşu mühiti və yüksək silikon konsentrasiyası olan süxurlarda rast gəlmək olar. Onun yoldaşları kalsit, qalena, molibdenit və s.

Dünya depozitləri və ehtiyatları

Bu günə qədər yer səthinin 20 kilometrlik qatında çoxlu yataqlar kəşf edilmişdir. Onların hamısında çoxlu sayda uran var. Bu miqdar insanlığı yüz illər boyu enerji ilə təmin edə bilər. Ən böyük həcmdə uran filizinə rast gəlinən aparıcı ölkələr Avstraliya, Qazaxıstan, Rusiya, Kanada, Cənubi Afrika, Ukrayna, Özbəkistan, ABŞ, Braziliya, Namibiyadır.

Uran növləri

Radioaktivlik kimyəvi elementin xassələrini müəyyən edir. Təbii uran üç izotopdan ibarətdir. Onlardan ikisi radioaktiv seriyanın yaradıcısıdır. Uranın təbii izotopları nüvə reaksiyaları və silahlar üçün yanacaq yaratmaq üçün istifadə olunur. Uran-238 həm də plutonium-239 istehsalı üçün xammal kimi xidmət edir.

Uran izotopları U234 U238-in ana nüvələridir. Onlar ən aktiv olaraq tanınır və güclü radiasiya təmin edir. U235 izotopu 21 dəfə zəifdir, baxmayaraq ki, yuxarıda göstərilən məqsədlər üçün uğurla istifadə olunur - əlavə katalizatorlar olmadan dəstək vermək qabiliyyətinə malikdir.

Təbii izotoplarla yanaşı, uranın süni izotopları da var. Bu gün onlardan 23-ü məlumdur, ən vacibi U233-dür. O, yavaş neytronların təsiri altında aktivləşmə qabiliyyəti ilə seçilir, qalanları isə sürətli hissəciklər tələb edir.

Filiz təsnifatı

Uran demək olar ki, hər yerdə - hətta canlı orqanizmlərdə də tapılsa da, onun tapıldığı təbəqələr tipinə görə fərqlənə bilər. Çıxarma üsulları da bundan asılıdır. Uran filizi aşağıdakı parametrlərə görə təsnif edilir:

Yarama şəraiti - endogen, ekzogen və metamorfogen filizlər.
Uranın minerallaşmasının təbiəti ilkin, oksidləşmiş və qarışıq uran filizləridir.
Mineralların məcmu və dənə ölçüsü - filizin qaba, orta dənəli, xırda dənəli, xırda dənəli və dispers fraksiyaları.
Çirklərin faydalılığı - molibden, vanadium və s.
Çirklərin tərkibi karbonat, silikat, sulfid, dəmir oksidi, kaustobiolitdir.

Uran filizinin necə təsnif olunduğundan asılı olaraq, ondan kimyəvi elementin çıxarılması üsulu mövcuddur. Silikat müxtəlif turşularla, karbonat - soda məhlulları ilə işlənir, kaustobiolit yanma ilə zənginləşdirilir, dəmir oksidi isə domna sobasında əridilir.

Uran filizi necə çıxarılır?

Hər hansı bir mədən işində olduğu kimi, qayadan uranın çıxarılmasının müəyyən texnologiyası və üsulları var. Hər şey həm də litosfer qatında hansı izotopun yerləşməsindən asılıdır. Uran filizi üç yolla çıxarılır. Elementin tərkibi 0,05-0,5% olduqda süxurdan təcrid etmək iqtisadi cəhətdən məqsədəuyğundur. Çıxarmanın mədən, karxana və yuyulma üsulları var. Onların hər birinin istifadəsi izotopların tərkibindən və süxurun dərinliyindən asılıdır. Dayaz yataqlarda uran filizinin karxana hasilatı mümkündür. Radiasiyaya məruz qalma riski minimaldır. Avadanlıqlarda heç bir problem yoxdur - buldozerlərdən, yükləyicilərdən, özüboşaldan maşınlardan geniş istifadə olunur.

Mədənin çıxarılması daha mürəkkəbdir. Bu üsul element 2 kilometrə qədər dərinlikdə baş verdikdə və iqtisadi cəhətdən sərfəli olduqda istifadə olunur. Daşın çıxarılmasına dəyər olması üçün onun tərkibində yüksək uran konsentrasiyası olmalıdır. Adit maksimum təhlükəsizliyi təmin edir, bu, uran filizinin yeraltı hasilat üsulu ilə bağlıdır. İşçilər xüsusi geyimlə təmin olunur və iş saatları ciddi şəkildə məhdudlaşdırılır. Mədənlər liftlər və gücləndirilmiş ventilyasiya ilə təchiz olunub.

Yuyulma - üçüncü üsul - ekoloji baxımdan və mədən şirkəti işçilərinin təhlükəsizliyi baxımından ən təmizdir. Qazılmış quyular sistemi vasitəsilə xüsusi kimyəvi məhlul vurulur. Formada həll olur və uran birləşmələri ilə doyurulur. Sonra məhlul pompalanır və emal müəssisələrinə göndərilir. Bu üsul daha mütərəqqi, iqtisadi xərcləri azaltmağa imkan verir, baxmayaraq ki, var bütöv bir seriya məhdudiyyətlər.

Ukraynada depozitlər

Ölkə istehsal olunduğu elementin yataqlarının xoşbəxt sahibi olub. Proqnozlara görə, Ukraynanın uran filizlərində 235 tona qədər xammal var. Hazırda yalnız 65 tona yaxın olan yataqlar təsdiqlənib. Artıq müəyyən miqdar işlənib. Uranın bir hissəsi ölkə daxilində istifadə olunurdu, bir hissəsi isə ixrac edilirdi.

Əsas yataq Kirovoqrad uran filizi rayonu hesab olunur. Uran miqdarı azdır - hər ton süxurda 0,05-dən 0,1% -ə qədər, ona görə də materialın dəyəri yüksəkdir. Nəticədə, əldə edilən xammal Rusiyada elektrik stansiyaları üçün hazır yanacaq çubuqlarına dəyişdirilir.

İkinci böyük yataq Novokonstantinovskoyedir. Daşdakı uran miqdarı Kirovoqradla müqayisədə maya dəyərini təxminən 2 dəfə azaltmağa imkan verdi. Ancaq 90-cı illərdən bəri heç bir işlənmə aparılmadı, bütün mədənlər su altında qaldı. Rusiya ilə siyasi münasibətlərin pisləşməsi səbəbindən Ukrayna yanacaqsız qala bilər

Rusiya uran filizi

Uran hasilatı üçün Rusiya Federasiyası dünyanın digər ölkələri arasında beşinci yerdədir. Ən məşhur və güclü olanlar Xiaqdinskoye, Koliçkanskoye, İstochnoye, Koretkondinskoye, Namarusskoye, Dobrynskoye (Buryatiya Respublikası), Argunskoye, Zherlovoyedir.

Buryatiya və Kurqandakı yataqlarda vəziyyət bir qədər fərqlidir. Rusiyadakı uran filizi bu bölgələrdə elə yerləşdirilir ki, xammalın yuyulması yolu ilə çıxarılmasına imkan verir.

Ümumilikdə, Rusiyada 830 ton uran ehtiyatı proqnozlaşdırılır; Bunlar həm də Yakutiya, Kareliya və digər bölgələrdəki yataqlardır. Uran strateji qlobal xammal olduğundan, rəqəmlər qeyri-dəqiq ola bilər, çünki məlumatların çox hissəsi təsnif edilir və yalnız müəyyən bir kateqoriya insanların ona çıxışı var.

URAN filizləri (a. uran filizləri; n. Uranerze; f. minerais uraniferes, minerais d"uranium; i. minerales de urania, minerales uraniсos) - tərkibində uranın sənaye istehsalının bu cür konsentrasiyalarda, miqdarda və birləşmələrdə olan təbii mineral birləşmələri iqtisadi cəhətdən məqsədəuyğundur.

Əsas filiz mineralları: oksidlər - uranit, uran qatranı, qara uran; silikatlar - tabut; titanatlar - brannerit; uranil silikatlar - uranofan, betauranotil; uranil vanadatlar - karnotit, tyuyamunit; uranil fosfatlar - otenit, torbernit. Bundan əlavə, filizlərdəki uran çox vaxt tərkibində P, Zr, Ti, Th və TR (fluorapatit, leykoksen, monazit, sirkon, ortit, torianit, davidit və s.) olan mineralların bir hissəsidir və ya karbonlu maddədə sorbasiya olunmuş vəziyyətdə olur.

Uran filizləri adətən fərqlənir: super zəngin (0,3%-dən çox U), zəngin (0,1-0,3%), adi (0,05-0,10%), yoxsul (0,03-0,05%) və balansdankənar (0,01-0,03%). ). Çox böyük ehtiyatlara (min ton) 50-dən çox, böyük - 10-dan 50-yə qədər, orta - 1-dən 10-a qədər, kiçik - 0,2-1,0 və çox kiçik - 0,2-dən az olan uran yataqları daxildir.

Uran filizləri əmələ gəlmə şəraiti, yaranma xarakteri, mineral tərkibi, əlaqəli komponentlərin mövcudluğu və işlənmə üsulları baxımından müxtəlifdir. Çöküntü uran filizlərinə (ekzogen singenetik) üzvi-fosfat tipli Paleogen çöküntüləri (U və TR-də zənginləşdirilmiş balıq sümüyü çöküntüləri) və Erkən Proterozoyun kvars-çınqıllı uranlı konqlomeratları (Kanadadakı Elliot gölü əraziləri) daxildir. Zr, Ti), Cənubi Afrikada Witwatersrand (Au ilə) və Braziliyada Jacobina (Au ilə). Filizlər, bir qayda olaraq, adi və yoxsuldur. İnfiltrasiya çöküntüləri arasında (ekzogen epigenetik) torpaq-, lay- və çat-infiltrasiya çöküntüləri var. Onların arasında aparıcı lay-infiltrasiya tipli tabut-çerniye yataqlarıdır, burada uran filizləri artezian hövzələrinin keçirici süxurlarında əmələ gəlir və yataq oksidləşmə zonalarının sərhədləri ilə idarə olunur. Filiz yataqları rulonlar (uzadılmış aypara formalı gövdələr) və ya linzalar şəklindədir. Filizlər əsasən adi və yoxsuldur, bəzən Se, Re, Mo, V, Sc ilə mürəkkəbdir (CCCP, Vayominq, Nigerin quraq rayonlarının yataqları).

Torpaq-infiltrasiya yataqları arasında sənaye maraq dairəsi əsasən uran-kömür yataqlarıdır ki, burada uran və onu müşayiət edən minerallaşma layların damında, oksidləşmiş qumlarla təmasda lokallaşdırılmışdır, həmçinin “kalkritdə” karnotit filizlərinin səthə yaxın yataqlarıdır. ” və Avstraliyada (Yilirri yatağı) və Namibiyada “hipkret” (çay paleovalarının karbonatlı və gipsli torpaq birləşmələri). Bu qrup terrigen və karbonatlı süxurlarda stratiform uran-bitum yataqlarına bitişikdir, burada filiz materialı pitchblend tərkibli keritlər və antraksolitlərlə təmsil olunur (ABŞ-da Qrante qurşağının yataqları, Rumıniyada Banata). Bu filiz obyektləri infiltrasiya ilə birlikdə bəzən “qumdaşı” tipli yataqlara (adi və zəif filizlər) birləşdirilir. Onların mümkün metamorfozlanmış analoqları Qabondakı Franceville filiz rayonunun yataqlarıdır, onların arasında unikal Oklo yatağı da var. Hidrotermal çöküntülər (endogen epigenetik orta-aşağı temperatur) əsasən damarlar və vena-ştokworklərdir, daha az tez-tez təbəqəşəkillidir. Onlar urana uyğun (uran karbonat damarları daxil olmaqla), molibden-urana (çox vaxt Pb, As, Zn və digər xalkofillərlə), titan-uran, fosfor-urana (Zr, Th ilə) bölünür. Əsas filiz mineralları: pitchblend, koffinitit, brannerit (uran-torium filizlərində), uran tərkibli flüorapatit (fosfor-uran filizlərində). Oksidləşmə zonalarında ikinci dərəcəli uranil silikatlar, uranilfosfatlar və uranil arsenatlar inkişaf edir. Filizlər adi və zəngindir. Bu qrupa Kanada, ABŞ (Marysvale), Avstraliya (İsa dağı və Vestmorlend əraziləri) CCCP-nin, Filiz dağlarının, Mərkəzi Massiv, Beaverlodge və Böyük Ayı gölü ərazilərinin bir sıra ərazilərinin vulkan-tektonik strukturlarında və zirzəmi süxurlarında yataqlar daxildir. . Bu qrupa bitişik Kanadada (Dovşan gölü, Key-leyl və s. filiz rayonları) və Şimali Avstraliyada (Alliqator çayı regionu) müəyyən edilmiş “uyğunsuzluq” tipli metasomatik yataqlar yerləşir. Onlar stratiqrafik uyğunsuzluq, təbəqəşəkilli və ya təbəqə damarlı morfologiya və filizlərdə qeyri-adi yüksək uran tərkibi (0, n - n%) ilə minerallaşmanın idarə edilməsi ilə xarakterizə olunur. Əsas filiz mineralları: pitchblend, uraninit, koffinitit, brannerit. Avstraliyada uran sənayesində mürəkkəb filizlərin unikal stratiform yatağı aşkar edilmişdir.

80-ci illərdə Mədən dəyəri 80 dollar/kq urandan az olan uran filizləri mədənçilik üçün sərfəli idi. Sənayeləşmiş kapitalist və inkişaf etməkdə olan ölkələrdə uranın ümumi ehtiyatları və ehtiyatları, potensialı da daxil olmaqla, 14 milyon ton (əlaqəli uran olmadan) qiymətləndirilir. Bu ölkələrdə uran filizlərinin əsas ehtiyatları (min tonlarla) Avstraliya (465), Kanada (180), Cənubi Afrika, Niger, Braziliya, ABŞ (133) və Namibiyada cəmləşmişdir. Ümumi ehtiyatların təqribən 31%-i “uyğunsuzluq” tipli yataqlar, 25%-i “qumdaşı” tipli, 16%-i uran tərkibli konqlomeratlar, 14%-i “porfir” tipli yataqlar və s.

1988-ci ildə bu ölkələrdə uran konsentratlarının qlobal illik istehsalı 37,4 min ton uran idi. orta qiymət 1 kq üçün 30 dollar (1989-cu ilin əvvəli).