Kilka ciekawostek o wykorzystaniu i zastosowaniu uranu. Ten pierwiastek zdefiniował XX wiek

Uran to pierwiastek, który zdefiniował pierwszą połowę XX wieku. Od odkrycia radioaktywności w 1896 roku i opracowania broni jądrowej po wgląd w świat subatomowy i zapewnienie elektryczności w elektrowniach jądrowych.

Uran

Ten jeden pierwiastek zrewolucjonizował naukę i politykę. Uran jest jednym z najcięższych pierwiastków występujących w przyrodzie. W jego jądrze znajduje się 92 protony i zmienna liczba neutronów, od 140 do 146.

Niektóre z kombinacji występują spontanicznie, najczęściej spotykany jest uran-238 oraz uran-235. Tak ekstremalny naturalny element może powstać tylko w dramatycznych warunkach. Nazywa się to procesem r i zachodzi w niektórych supernowych i zderzeniach gwiazd neutronowych.

Po tych wydarzeniach uran rozprzestrzenił się w kosmosie i pomimo swojej rzadkości stał się kluczowym składnikiem naszej planety. Zewnętrzne ciepło Ziemi zawdzięczamy rozkładowi uranu.

Pierwiastek w przeszłości

Kluczową cechą pierwiastka jest to, że z upływem czasu emituje promieniowanie w postaci atomów helu, najczęściej zmieniając się w tor. Prawie wszystkie izotopy uranu mają bardzo długi okres półtrwania, czyli czas, w którym próbka zmniejsza o połowę zawartość pierwiastka.

Uran-238 ma okres półtrwania 4,5 miliarda lat. Co ciekawe, uran był używany od czasów rzymskich jako żółta glazura do wytwarzania ceramiki i szkła. W średniowieczu nadal używano go jako barwnika w szklarstwie.

Odkrycia, które zmieniły świat

Dziś wykorzystanie uranu nie ogranicza się do barwienia szkieł i glazury, ale jego właściwości radioaktywnych. W 1934 roku zespół naukowców z Enrico Fermi na czele, zbombardował uran neutronami, odkrywając, że emituje on elektrony i pozytony.

Otto Hahn i Fritz Strassmann pokazali, że uran może rozpadać się na lżejszy pierwiastek, a Lise Meitner i jej siostrzeniec Otto Robert Frisch wyjaśnili i nazwali proces rozszczepienia jądrowego, co zupełnie zmieniło świat.

Jeden kilogram uranu-235 po całkowitym rozszczepieniu odpowiada energii chemicznej, którą można wydobyć ze spalenia 1,5 miliona kilogramów węgla. Zdolność magazynowania i uwalniania takiej energii pozwoliła na zastosowanie pierwiastka w elektrowniach jądrowych.

Uran w elektrowniach

W elektrowniach jądrowych emisja radioaktywna prętów paliwowych wykonanych z uranu podgrzewa chłodziwo, które z kolei jest wykorzystywane do podgrzewania wody w innym pojemniku i zamieniania jej w parę.

Para popycha turbiny podłączone do generatora, wytwarzając energię elektryczną i co najważniejsze, nie powoduje emisji gazów cieplarnianych. Podobnie w bombach atomowych zastosowano nagłe i wybuchowe uwolnienie energii z uranu.

Wzbogacony i zubożony uran

Ponad 99,2 procent uranu wydobywanego na Ziemi to uran-238, z czego prawie cała reszta to uran-235. Ten ostatni izotop jest bardzo dobry w tworzeniu jądrowej reakcji łańcuchowej, która umożliwia stabilną i trwałą reakcję.

Pręty paliwowe wymagają jednak wystarczającej ilości, co znane jest jako masa krytyczna. Wzbogacony uran ma zwykle od 3 do 5 procent. Pozostałością po procesie wzbogacania jest wytworzenie zubożonego uranu, który zawiera mniej uranu-235.

Te odpady wykorzystuje się jako pojemniki do transportu materiałów radioaktywnych, przemysłowego sprzętu radiograficznego, a czasem znajdują zastosowanie wojskowe w pociskach przeciwpancernych i opancerzonych.