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։