Ուրան (տարր)

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Ուրան
U

Ուրան, քիմիական տարր է, որի նշանն է U և ատոմային թիվը՝ 92

Ուրանը սպիտակ, արծաթափայլ գույն ունեցող կռելի մետաղ է: Այն դեռևս վաղուց օգտագործվել է մարդկանց կողմից: Այս քիմիական տարրը մեծ նշանակություն ունի. 20-րդ դարի բոլոր խոշոր հայտնագործությունների «մասնակիցն» է, դարձել է միջուկային ֆիզիկայի և ատոմային էներգետիկայի հիմքը, հսկայական քանակությամբ էներգիա անջատելու հատկության շնորհիվ ձեռք է բերել ռազմավարական նշանակություն, ինչը մեծ ազդեցություն ունի նաև միջազգային քաղաքականության վրա:

Ուրանից են պատրաստվել 1945 թ. ճապոնական Հիրոսիմա և Նագասակի քաղաքների վրա նետված (աշխարհում առաջին անգամ) ատոմային ռումբերը:

1789թ. գերմանացի քիմիկոս Մ. Կլապրոտը սաքսոնյան խեժահանքից առանձնացրել է դեղնավունից մինչև սև գույնի մետաղական մի նյութ և, այն համարելով ինքնուրույն տարր, անվանել է ուրան՝ 1781թ. հայտնաբերված համանուն մոլորակի անունով:

1841թ. ֆրանսիացի քիմիկոս Է. Պելիգոն պարզեց, որ Կլապրոտի ստացած նյութը ոչ թե մաքուր ուրանն է, այլ նրա թթվածնային միացությունը (UO2), և ինքն առաջին անգամ անջատեց մոխրապողպատավուն մետաղական ուրանը:

Ուրանի մանրամասն ուսումնասիրությունն սկսվել է 1896թ., երբ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ա. Բեքերելը հայտնագործեց ճառագայթաակտիվությունը: Նա բացահայտեց, որ, անկախ արտաքին ներգործությունից, ուրանի ատոմներն արձակում են թափանցող ճառագայթներ: Միաժամանակ պարզվեց, որ ճառագայթման ուժգնության առումով խեժահանքն ավելի ակտիվ է, քան մաքուր ուրանը, որի պատճառը, ինչպես ցույց տվեցին Մարի և Պիեռ Կյուրիները, նրա մեջ պարունակվող ավելի ճառագայթաակտիվ տարրերի՝ այդ ժամանակ անհայտ ռադիումի և պոլոնիումի առկայությունն է:

1934թ. իտալացի ֆիզիկոս Է. Ֆերմին ուրանի ատոմները նեյտրոններով ռմբակոծելիս նկատեց, որ առաջանում են նոր ճառագայթաակտիվ նյութեր, և անջատվում է հսկայական քանակության էներգիա: Հաստատվեց նաև ուրանի ատոմի ճեղքման փաստը, միաժամանակ բացահայտվեց, որ այդ ճեղքումն ունի շղթայական բնույթ՝ կարող է ինքն իրեն շարունակվել: Իսկ 1939թ. ռուս գիտնականներ Կ. Պետրժակն ու Գ. Ֆլերովը բացահայտեցին ուրանի ինքնակամ տրոհման երևույթը:

1930-ական թվականներին այդ խոշոր հայտնագործությունները դարձան միջուկային ֆիզիկայի զարգացման ու ատոմային էներգետիկայի ստեղծման հիմքը: Ուրանի պարունակությունը երկրակեղևում մեծ է՝ մոտ 3.10-4 %, և նրա էներգիան մոտ միլիոն անգամ գերազանցում է օգտագործվող ու մինչև այժմ հետախուզված այրվող հանքաքարերի պաշարները:

Ուրանը բնության մեջ տարածված է շուրջ 200 հանքատեսակների ձևերով, որոնցից առավել հայտնի են նրա խեժահանքը (նաստուրան՝ U3O8, որը կոչվում է նաև ուրանի խաբուսիկ): Ուրանի խոշոր հանքավայրեր կան Կանադայում, Ռուսաստանում, Հարավաֆրիկյան Հանրապետությունում, ԱՄՆ-ում, Ավստրալիայում, Ֆրանսիայում: Բնական ռեակտորների համար պիտանի է միայն 235U իզոտոպը, իսկ 238U -ը միջուկային վառելիք է ծառայում բարդ ռեակտորների համար: Մաքուր 235U-ը կամ նրանով հարստացված մետաղը խառնում են մոլիբդենի հետ, որը նրան հաղորդում է ամրություն ու կայունություն, և նոր միայն այդ համաձուլվածքից պատրաստում են միջուկային ռեակտորների ձողեր:

Ի տարբերություն սովորական վառելիքի, որը հնոցներում այրվում է մինչև վերջ, միջուկային վառելիքի միայն չնչին մասն է ծախսվում, ինչը, սակայն, բավական է, որպեսզի ռեակտորի ջերմատվիչ տարրը «աղտոտվի» միջուկային ռեակցիայի ընթացքում առաջացող նյութերով (դրանք սովորաբար շատ արժեքավոր են և ոսկուց թանկ են ավելի քան տասն անգամ):

Դրանցից անհրաժեշտ է ազատվել, հակառակ դեպքում միջուկային այրումը կդանդաղի, և ռեակտորը կհանգչի: Բանեցված միջուկային վառելիքի մշակումը կատարվում է փակ տեխնոլոգիայով, այլապես շրջակա միջավայրը կաղտոտվի ճառագայթաակտիվ մասնիկներով, ինչը շատ վտանգավոր է ինչպես բուսական, այնպես էլ կենդանական աշխարհի և մարդկանց համար:

Մետաղական ուրանը և նրա համաձուլվածքներն օգտագործվում են որպես միջուկային վառելիք:

Ուրանի չնչին (10-5–10-8%) քանակություններ են պարունակվում բուսական և կենդանական հյուսվածքներում: Սնկերի ու ջրիմուռների որոշ տեսակներ ուրանի կուտակիչներ են: Ուրանը մարդու օրգանիզմ է թափանցում սննդի, ջրի հետ և արտազատվում է մեզի, կղանքի ու մազերի հետ: Մարդու օրգանիզմում ուրանը կուտակվում է հիմնականում փայծաղում և մազերում: Ուրանի թունավոր ներգործությունը պայմանավորված է նրա ճառագայթաակտիվությամբ և քիմիական հատկություններով: Թունավորման հիմնական նշանները երիկամների, լյարդի, ստամոքսաղիքային համակարգի ախտահարումներն են: