URÁN

Az urán, uránium keletkezéséhez először is egy Vörös Óriás, egy Napunknál nagyobb csillag robbanására, szupernóvára van szükségünk. A CSILLAGOK cikkben már olvashattál a szupernóváról.

„Szupernóva

A Napunknál nagyobb tömegű csillagoknál következik be. Ezeknek a csillagoknak a magja már elég nagy ahhoz, hogy minden kémiai elemet a lítiumtól a vasig fuzionáljon. Miután ez végbemegy, összeomlik a mag a gravitációtól, ekkor következik be a robbanás, amit Szupernóva – nak hívunk. A szupernóvák akkora energiákat szabadítanak fel, hogy fényük egy egész galaxist átvilágít, több energiát termelnek, mint egy csillag egész életén át.
A periódusos rendszer további tagjai a vas után már a szupernóvában keletkeznek.”

TERMÉSZETES URÁN

Az urán mérgező, radioaktív nehézfém. Mint kémiai elemet egy szurokércben, 1789 – ben fedezte fel Martin Heinrich Klaproth (Wernigerode, 1743. december 1. – Berlin, 1817. január 1.) német vegyész. Hogy hozzájussunk az uránhoz, a kibányászott, urántartalmú kőzetet kénsavban kell feloldani, porrá őrlés után.

Nevét az 1781 – ben felfedezett Uránusz bolygóról kapta. Sárga színezőanyagként már időszámításunk után 79 – ben is használta a Római Birodalom. Előfordulása negyvenszer gyakoribb, mint például az ezüstnek, és ötszázszor az aranyhoz képest. A természetben kisebb koncentrátumban mindenhol fellelhető, kizárólag ércekben. Elsődlegesen a szurokföld, uraninit nevű ásványban.

Sugárzását 1896 – ban Antoine Henri Becquerel (Párizs 1852. december 15. – Le Croisic, Bretagne, 1908. augusztus 25.) francia fizikus fedezte fel. Osztott Nobel – díjat kapott Maria Salomea Skłodowska-Curie (Varsó, 1867. november 7. – Passy, 1934. július 4.) lengyel fizikus és vegyész és férje, Pierre Cienter Curie (Párizs, 1859. május 15. – Párizs, 1906. április 19.) fizikai Nobel-díjas francia fizikus, kémikussal a radioaktivitás felfedezéséért és vizsgálatáért.

Sugárzás fajták:

alfa(α) – sugárzás – áthatoló képessége nem nagy: levegőben néhány centiméter, amennyiben kívülről érkezik, úgy a bőr képes elnyelni. Azonban élettani hatása számításba jöhet, ha az alfa-sugárzó izotóp a szervezetbe kerül.

béta (β) – sugárzás – képes áthatolni az élő anyagon, roncsolni a sejtet. Rákot, halált okozhat. Áthatoló képessége nagyjából 10 centiméter.

gamma (γ) – sugárzás – Gamma sugárzás atommag átalakuláskor jön létre. Élelmiszer konzerválásra hasznosítjuk, daganatos kezelésekhez, anyagok vizsgálatához. Ugyanakkor égési sebeket, genetikai mutációt, rákot okozhat. A gamma-sugárzás elleni védekezésül ólmot és több méternyi vastag betonfalat használunk.

A radioaktív sugárzást különböző orvosi kezelésekhez is használjuk: pajzsmirigy, rák például.

AZ URÁN IZOTÓPJAI

Izotóp: egy kémiai elem mindig ugyanannyi protont és elektront tartalmaz, az izotópok csak a neutronok (töltetlen részecskék) számában térnek el egymástól.

Az urán 3 féle izotópállapotban található meg a természetben: 234, 235 és 238 – as tömegszámmal. A természetes urán legfőbb alkotóelemei ezek.

²³⁴U

Elhanyagolható mennyiségben lelhető fel, a ²³⁸U bomlásterméke.

²³⁵U

Körülbelül 0,7 % – ban fordul elő a természetes uránban. Ha elég magas koncentrációra dúsítjuk, láncreakció indul el, maghasadás történik, minek következtében nagy mennyiségű energia szabadul fel, ami milliószorta koncentráltabb energiaforrás, az általunk eddig ismert összes energiaforrás közül. Kis mennyiségű előfordulása miatt ehhez azonban dúsítani szükséges.

A Manhattan – terv részeként készült el a II. Világháborúban, 1945. augusztus 6 – án, Hiroshimára ledobott atombomba 64,1 kg 82,7%-ra dúsított uránt tartalmazott; ennek 1,38%-a hasznosult, rombolóereje 15 kilotonna TNT – ének felelt meg.

²³⁸U

99,3 % – ban fordul elő a természetes uránban. Nagyon lassan bomlik, radioaktív sugárzása sokkalta kisebb, mint sok más természetben megtalálható izotópban. Ennek ellenére igen magas, úgynevezett bomlási hőt termel ( 0,1 watt/tonna ), ami elég a Föld magjának felmelegítéséhez. A Föld magjában többek közt hélium található, melynek egyik izotópja többek közt az urán radioaktív bomlása során jön létre.

Az urán dúsításakor ezzel az izotóppal akadályozzák meg a ²³⁵U láncreakcióját.

DÚSÍTOTT URÁN

²³⁵U az atomreaktorok üzemanyaga. Az uránt gázosítani kell (centrifugálással, fúvókás vagy gázdiffúziós módszerrel), mivel csupán tömegében van különbség a ²³⁵U és a ²³⁸U izotópok között, kémiailag nem. Neutronokkal bombázzák a részecskéket, minek során bekövetkezik az atommag hasadás. A ²³⁵U láncreakcióját a ²³⁸U remekül képes kontrollálni. Az atomreaktorokhoz szükséges dúsítás során elég a természetes urán ²³⁵U izotóp tartalmát 3 – 4 % – ra növelni.

Egy atombombában a ²³⁵U izotóp részaránya 85% fölött kell hogy legyen.

SZEGÉNYÍTETT URÁN

Az urándúsítás során keletkező melléktermék az úgynevezett szegény urán, ami majdnem tiszta ²³⁸U. A katonaság használja fel páncélokhoz (például tankokon), lövedékekhez. Utóbbinak a tömegét növelik ezzel, mivel nehezebb mint a hagyományos ólom. Míg az ólom sűrűsége 11,34 g/cm3, az uráné 19 g/cm3.

Az urán 18,7 – szer sűrűbb a víznél.

Sugárzása elhanyagolható, ellenben mérgező. Első sorban páncéltörő lövedékekhez használjuk. A lövedékek felhevülnek, párolognak, akár törmelékként is szétszóródhatnak, így nehézfémporral szennyeződik a szervezet/környezet, ezzel sejtszintű elváltozásokat okozva. Belélegezve például tüdőrákot is okozhat.

Egyéb tekintetben:

• „a felszabaduló hő következtében felhevülő fémurán betét maga is intenzíven égni kezd, és ez az oxidációs folyamat is további hőt termel.

Képes arra, hogy a legmodernebb kompozit acél-kevlár páncélt, valamint az urán tartalmú páncélt is átfúrja.”

A szegényített uránt az orvoslásban is használjuk izotópok szállítására, tárolására, röntgen gépek árnyékolására például, ám akár hajókon, nehezékként is.

VILÁGŰR

Radioizotópos termoelektromos generátor, avagy R”TG fűtőelemeként használjuk. Olyan űrszondák generátora, amelyek a Napunktól távol keringenek, így képtelenek megfelelő mennyiségű energiát felvenni központi csillagunkból. Például ilyenekkel rendelkeznek a Voyagerek is.

Az ilyen típusú generátor a radioaktív izotópok természetes bomlásakor felszabaduló hőt alakítja át energiává.

Be a Nerdy Bird!