यूरेनियम 235 आधा जीवन कितने साल. नया रूसी परमाणु

यूरेनियम कहां से आया?सबसे अधिक संभावना है, यह सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान दिखाई देता है। तथ्य यह है कि लोहे से भारी तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए, एक शक्तिशाली न्यूट्रॉन प्रवाह होना चाहिए, जो सुपरनोवा विस्फोट के दौरान होता है। ऐसा लगता है कि बाद में, इसके द्वारा बनाए गए नए तारा प्रणालियों के बादल से संघनित होने पर, यूरेनियम, एक प्रोटोप्लेनेटरी बादल में इकट्ठा हो गया और बहुत भारी होने के कारण, ग्रहों की गहराई में डूब जाना चाहिए। लेकिन ऐसा नहीं है। यूरेनियम एक रेडियोधर्मी तत्व है और यह क्षय होने पर गर्मी छोड़ता है। गणना से पता चलता है कि यदि यूरेनियम को ग्रह की पूरी मोटाई में समान रूप से वितरित किया जाता है, कम से कम सतह पर समान एकाग्रता के साथ, तो यह बहुत अधिक गर्मी जारी करेगा। इसके अलावा, यूरेनियम की खपत के रूप में इसका प्रवाह कम होना चाहिए। चूंकि ऐसा कुछ भी नहीं देखा गया है, भूवैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कम से कम एक तिहाई यूरेनियम, और शायद यह सब, पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, जहां इसकी सामग्री 2.5∙10 -4% है। ऐसा क्यों हुआ इस पर चर्चा नहीं हुई है।

यूरेनियम का खनन कहाँ होता है?पृथ्वी पर यूरेनियम इतना छोटा नहीं है - व्यापकता के मामले में यह 38 वें स्थान पर है। और सबसे अधिक यह तत्व तलछटी चट्टानों में है - कार्बोनेस शैल्स और फॉस्फोराइट्स: क्रमशः 8∙10 -3 और 2.5∙10 -2% तक। कुल मिलाकर, पृथ्वी की पपड़ी में 10 14 टन यूरेनियम होता है, लेकिन मुख्य समस्या यह है कि यह बहुत बिखरा हुआ है और शक्तिशाली जमा नहीं करता है। लगभग 15 यूरेनियम खनिज औद्योगिक महत्व के हैं। यह यूरेनियम पिच है - इसका आधार टेट्रावेलेंट यूरेनियम ऑक्साइड, यूरेनियम अभ्रक - विभिन्न सिलिकेट्स, फॉस्फेट और वैनेडियम या टाइटेनियम के साथ हेक्सावलेंट यूरेनियम पर आधारित अधिक जटिल यौगिक हैं।

बेकरेल किरणें क्या हैं?वोल्फगैंग रोएंटजेन द्वारा एक्स-रे की खोज के बाद, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-हेनरी बेकरेल को यूरेनियम लवण की चमक में दिलचस्पी हो गई, जो सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत होती है। वह समझना चाहता था कि क्या यहां भी एक्स-रे होते हैं। दरअसल, वे मौजूद थे - नमक ने काले कागज के माध्यम से फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन किया। हालांकि, एक प्रयोग में, नमक को प्रकाशित नहीं किया गया था, और फोटोग्राफिक प्लेट अभी भी अंधेरा कर रही थी। नमक और फोटोग्राफिक प्लेट के बीच जब कोई धातु की वस्तु रखी जाती थी तो उसके नीचे का कालापन कम होता था। नतीजतन, प्रकाश द्वारा यूरेनियम की उत्तेजना के कारण नई किरणें बिल्कुल उत्पन्न नहीं हुईं और आंशिक रूप से धातु से नहीं गुजरीं। उन्हें पहले "बेक्यूरल किरणें" कहा जाता था। इसके बाद, यह पाया गया कि ये मुख्य रूप से बीटा किरणों के एक छोटे से जोड़ के साथ अल्फा किरणें हैं: तथ्य यह है कि यूरेनियम के मुख्य समस्थानिक क्षय के दौरान एक अल्फा कण का उत्सर्जन करते हैं, और बेटी उत्पाद भी बीटा क्षय का अनुभव करते हैं।

यूरेनियम की रेडियोधर्मिता कितनी अधिक है?यूरेनियम का कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है, वे सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला यूरेनियम -238 4.4 अरब वर्षों के आधे जीवन के साथ है। अगला यूरेनियम -235 - 0.7 बिलियन वर्ष है। दोनों ही अल्फा क्षय से गुजरते हैं और थोरियम के संबंधित समस्थानिक बन जाते हैं। यूरेनियम -238 सभी प्राकृतिक यूरेनियम का 99% से अधिक बनाता है। इसके लंबे आधे जीवन के कारण, इस तत्व की रेडियोधर्मिता कम है, और इसके अलावा, अल्फा कण मानव शरीर की सतह पर स्ट्रेटम कॉर्नियम को दूर करने में सक्षम नहीं हैं। वे कहते हैं कि IV कुरचटोव ने यूरेनियम के साथ काम करने के बाद, बस अपने हाथों को रूमाल से पोंछ लिया और रेडियोधर्मिता से जुड़ी किसी भी बीमारी से पीड़ित नहीं हुए।

शोधकर्ताओं ने बार-बार यूरेनियम खानों और प्रसंस्करण संयंत्रों में श्रमिकों की बीमारियों के आंकड़ों की ओर रुख किया है। उदाहरण के लिए, यहाँ कनाडाई और अमेरिकी विशेषज्ञों का एक हालिया लेख है, जिन्होंने कनाडा के सस्केचेवान प्रांत में एल्डोरैडो खदान में 1950-1999 के वर्षों के लिए 17,000 से अधिक श्रमिकों के स्वास्थ्य डेटा का विश्लेषण किया है ( पर्यावरण अनुसंधान, 2014, 130, 43–50, डीओआई:10.1016/j.envres.2014.01.002)। वे इस तथ्य से आगे बढ़े कि विकिरण का तेजी से गुणा करने वाली रक्त कोशिकाओं पर सबसे मजबूत प्रभाव पड़ता है, जिससे संबंधित प्रकार के कैंसर होते हैं। आंकड़ों से यह भी पता चला है कि औसत कनाडाई की तुलना में खान श्रमिकों में विभिन्न प्रकार के रक्त कैंसर की घटनाएं कम होती हैं। इसी समय, विकिरण का मुख्य स्रोत यूरेनियम ही नहीं, बल्कि इसके द्वारा उत्पन्न गैसीय रेडॉन और इसके क्षय उत्पादों को माना जाता है, जो फेफड़ों के माध्यम से शरीर में प्रवेश कर सकते हैं।

यूरेनियम हानिकारक क्यों है?? यह, अन्य भारी धातुओं की तरह, अत्यधिक विषैला होता है और गुर्दे और यकृत की विफलता का कारण बन सकता है। दूसरी ओर, यूरेनियम, एक बिखरा हुआ तत्व होने के नाते, पानी, मिट्टी में अनिवार्य रूप से मौजूद होता है और खाद्य श्रृंखला में केंद्रित होकर मानव शरीर में प्रवेश करता है। यह मान लेना उचित है कि विकास की प्रक्रिया में, जीवित प्राणियों ने प्राकृतिक सांद्रता में यूरेनियम को बेअसर करना सीख लिया है। सबसे खतरनाक यूरेनियम पानी में है, इसलिए WHO ने एक सीमा निर्धारित की: पहले यह 15 µg/l थी, लेकिन 2011 में मानक को बढ़ाकर 30 µg/g कर दिया गया। एक नियम के रूप में, पानी में बहुत कम यूरेनियम है: संयुक्त राज्य अमेरिका में, औसतन 6.7 μg / l, चीन और फ्रांस में - 2.2 μg / l। लेकिन मजबूत विचलन भी हैं। तो कैलिफ़ोर्निया के कुछ क्षेत्रों में यह मानक से सौ गुना अधिक है - 2.5 mg / l, और दक्षिणी फ़िनलैंड में यह 7.8 mg / l तक पहुँच जाता है। शोधकर्ता यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या जानवरों पर यूरेनियम के प्रभाव का अध्ययन करके डब्ल्यूएचओ का मानक बहुत सख्त है। यहाँ एक विशिष्ट कार्य है बायोमेड रिसर्च इंटरनेशनल, 2014, आईडी 181989; डीओआई:10.1155/2014/181989)। फ्रांसीसी वैज्ञानिकों ने चूहों को नौ महीने तक पानी के साथ पूरक यूरेनियम के साथ खिलाया, और अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में - 0.2 से 120 मिलीग्राम / एल तक। निचला मान खदान के पास पानी है, जबकि ऊपरी कहीं नहीं पाया जाता है - यूरेनियम की अधिकतम सांद्रता, उसी फ़िनलैंड में मापी गई, 20 mg / l है। लेखकों के आश्चर्य के लिए - लेख का शीर्षक है: "शारीरिक प्रणालियों पर यूरेनियम के ध्यान देने योग्य प्रभाव की अप्रत्याशित अनुपस्थिति ..." - चूहों के स्वास्थ्य पर यूरेनियम का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ा। जानवरों ने अच्छा खाया, ठीक से वजन बढ़ाया, बीमारी की शिकायत नहीं की और कैंसर से नहीं मरे। यूरेनियम, जैसा कि होना चाहिए, मुख्य रूप से गुर्दे और हड्डियों में जमा किया गया था, और सौ गुना छोटी मात्रा में - यकृत में, और इसका संचय, जैसा कि अपेक्षित था, पानी में सामग्री पर निर्भर करता था। हालांकि, इससे गुर्दे की विफलता नहीं हुई, या यहां तक ​​कि सूजन के किसी भी आणविक मार्करों की ध्यान देने योग्य उपस्थिति भी नहीं हुई। लेखकों ने सख्त डब्ल्यूएचओ दिशानिर्देशों की समीक्षा शुरू करने का सुझाव दिया। हालांकि, एक चेतावनी है: मस्तिष्क पर प्रभाव। चूहों के दिमाग में यकृत की तुलना में कम यूरेनियम था, लेकिन इसकी सामग्री पानी में मात्रा पर निर्भर नहीं थी। लेकिन यूरेनियम ने मस्तिष्क की एंटीऑक्सीडेंट प्रणाली के काम को प्रभावित किया: उत्प्रेरक की गतिविधि में 20% की वृद्धि हुई, ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज में 68-90% की वृद्धि हुई, जबकि सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज की गतिविधि खुराक की परवाह किए बिना 50% तक गिर गई। इसका मतलब है कि यूरेनियम स्पष्ट रूप से मस्तिष्क में ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बना और शरीर ने इस पर प्रतिक्रिया की। इस तरह का प्रभाव - मस्तिष्क पर यूरेनियम का एक मजबूत प्रभाव, इसके संचय के अभाव में, साथ ही साथ जननांग अंगों में - पहले देखा गया था। इसके अलावा, 75-150 mg/l की सांद्रता पर यूरेनियम युक्त पानी, जिसे नेब्रास्का विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने छह महीने तक चूहों को खिलाया ( न्यूरोटॉक्सिकोलॉजी और टेराटोलॉजी, 2005, 27, 1, 135-144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001) जानवरों के व्यवहार को प्रभावित करता है, मुख्य रूप से नर, जो मैदान में छोड़े जाते हैं: वे नियंत्रण रेखाओं के विपरीत, अपने पिछले पैरों पर खड़े होते हैं, और अपने फर को ब्रश करते हैं। इस बात के प्रमाण हैं कि यूरेनियम से पशुओं में स्मृति हानि भी होती है। मस्तिष्क में लिपिड ऑक्सीकरण के स्तर के साथ सहसंबद्ध व्यवहार में परिवर्तन। यह पता चला है कि यूरेनियम के पानी से चूहे स्वस्थ हो गए, लेकिन मूर्ख। तथाकथित फारस की खाड़ी सिंड्रोम (खाड़ी युद्ध सिंड्रोम) के विश्लेषण में ये डेटा अभी भी हमारे लिए उपयोगी होंगे।

क्या यूरेनियम शेल गैस खनन स्थलों को प्रदूषित करता है?यह इस बात पर निर्भर करता है कि गैस युक्त चट्टानों में यूरेनियम कितना है और यह उनसे कैसे जुड़ा है। उदाहरण के लिए, बफ़ेलो विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर ट्रेसी बैंक ने मार्सेलस शेल का पता लगाया है, जो पश्चिमी न्यूयॉर्क राज्य से पेंसिल्वेनिया और ओहियो से पश्चिम वर्जीनिया तक फैला हुआ है। यह पता चला कि यूरेनियम रासायनिक रूप से हाइड्रोकार्बन के स्रोत के साथ ठीक से बंधा हुआ है (याद रखें कि संबंधित कार्बोनेस शेल्स में यूरेनियम की मात्रा सबसे अधिक है)। प्रयोगों से पता चला है कि सीम को फ्रैक्चर करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला घोल यूरेनियम को पूरी तरह से घोल देता है। "जब इन पानी में यूरेनियम सतह पर होता है, तो यह आसपास के क्षेत्र के प्रदूषण का कारण बन सकता है। यह एक विकिरण जोखिम नहीं उठाता है, लेकिन यूरेनियम एक जहरीला तत्व है, ”ट्रेसी बैंक ने 25 अक्टूबर, 2010 को एक विश्वविद्यालय प्रेस विज्ञप्ति में नोट किया। शेल गैस के निष्कर्षण के दौरान यूरेनियम या थोरियम से पर्यावरण प्रदूषण के जोखिम पर विस्तृत लेख अभी तक तैयार नहीं किए गए हैं।

यूरेनियम की आवश्यकता क्यों है?पहले, इसका उपयोग सिरेमिक और रंगीन कांच के निर्माण के लिए वर्णक के रूप में किया जाता था। अब यूरेनियम परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों का आधार है। इस मामले में, इसकी अनूठी संपत्ति का उपयोग किया जाता है - विभाजित करने के लिए नाभिक की क्षमता।

परमाणु विखंडन क्या है? नाभिक का दो असमान बड़े टुकड़ों में विघटन। यह इस संपत्ति के कारण ठीक है कि न्यूट्रॉन विकिरण के कारण न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान, यूरेनियम से भारी नाभिक बड़ी मुश्किल से बनते हैं। घटना का सार इस प्रकार है। यदि नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या का अनुपात इष्टतम नहीं है, तो यह अस्थिर हो जाता है। आमतौर पर ऐसा नाभिक या तो एक अल्फा कण - दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन, या एक बीटा कण - एक पॉज़िट्रॉन को बाहर निकालता है, जो एक न्यूट्रॉन के एक प्रोटॉन में परिवर्तन के साथ होता है। पहले मामले में, आवर्त सारणी का एक तत्व प्राप्त होता है, दो कोशिकाओं को पीछे की ओर, दूसरे में - एक कोशिका आगे। हालांकि, यूरेनियम नाभिक, अल्फा और बीटा कणों को उत्सर्जित करने के अलावा, आवर्त सारणी के मध्य में दो तत्वों के नाभिक में विखंडन करने में सक्षम है, जैसे कि बेरियम और क्रिप्टन, जो यह करता है, एक नया न्यूट्रॉन प्राप्त करता है . रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद इस घटना की खोज की गई, जब भौतिकविदों ने नए खोजे गए विकिरण के लिए सब कुछ उजागर किया। यहाँ बताया गया है कि घटनाओं में भाग लेने वाले ओटो फ्रिस्क इस बारे में कैसे लिखते हैं (उस्पेखी फ़िज़िचेसिख नौक, 1968, 96, 4)। बेरिलियम किरणों की खोज के बाद - न्यूट्रॉन - एनरिको फर्मी ने उन्हें विकिरणित किया, विशेष रूप से, बीटा क्षय का कारण बनने के लिए यूरेनियम - उन्हें अपने खर्च पर अगला, 93वां तत्व, जिसे अब नेप्टुनियम कहा जाता है, प्राप्त करने की उम्मीद थी। यह वह था जिसने विकिरणित यूरेनियम में एक नए प्रकार की रेडियोधर्मिता की खोज की, जिसे उसने ट्रांसयूरेनियम तत्वों की उपस्थिति से जोड़ा। इस मामले में, न्यूट्रॉन को धीमा करना, जिसके लिए बेरिलियम स्रोत पैराफिन की एक परत के साथ कवर किया गया था, ने इस प्रेरित रेडियोधर्मिता को बढ़ा दिया। अमेरिकी रेडियोकेमिस्ट एरिस्टाइड वॉन ग्रोसे ने सुझाव दिया कि इनमें से एक तत्व प्रोटैक्टीनियम था, लेकिन वह गलत था। लेकिन ओटो हैन, जो तब वियना विश्वविद्यालय में काम कर रहे थे और 1917 में खोजे गए प्रोटैक्टीनियम को अपने दिमाग की उपज मानते थे, ने फैसला किया कि वह यह पता लगाने के लिए बाध्य थे कि इस मामले में कौन से तत्व प्राप्त हुए थे। 1938 की शुरुआत में, लीज़ मीटनर के साथ, हैन ने सुझाव दिया, प्रयोगों के परिणामों के आधार पर, रेडियोधर्मी तत्वों की पूरी श्रृंखला बनती है, जो यूरेनियम -238 के नाभिक के कई बीटा क्षय से उत्पन्न होती है जो न्यूट्रॉन और उसके बेटी तत्वों को अवशोषित करती है। ऑस्ट्रिया के एंस्क्लस के बाद नाजियों से संभावित प्रतिशोध के डर से जल्द ही लिज़ मीटनर को स्वीडन भागने के लिए मजबूर होना पड़ा। फ़्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन के साथ अपने प्रयोगों को जारी रखते हुए गण ने पाया कि उत्पादों में बेरियम भी था, तत्व संख्या 56, जिसे यूरेनियम से किसी भी तरह से प्राप्त नहीं किया जा सकता था: यूरेनियम अल्फा क्षय की सभी श्रृंखलाएं बहुत भारी सीसे में समाप्त होती हैं। परिणाम से शोधकर्ता इतने हैरान थे कि उन्होंने इसे प्रकाशित नहीं किया, उन्होंने केवल दोस्तों को पत्र लिखे, विशेष रूप से गोथेनबर्ग में लिसे मीटनर। वहाँ, क्रिसमस 1938 में, उनके भतीजे, ओटो फ्रिस्क ने उनसे मुलाकात की, और, सर्दियों के शहर के आसपास के क्षेत्र में चलते हुए - वह स्की पर हैं, उनकी चाची पैदल हैं - उन्होंने विकिरण के दौरान बेरियम की उपस्थिति की संभावना पर चर्चा की परमाणु विखंडन के कारण यूरेनियम (लिस मीटनर पर अधिक जानकारी के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2013, संख्या 4 देखें)। कोपेनहेगन लौटते हुए, फ्रिस्क, सचमुच संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए प्रस्थान करने वाले स्टीमर के गैंगवे पर, नील्स बोह्र को पकड़ा और उन्हें विभाजन के विचार के बारे में सूचित किया। बोर ने अपना माथा पीटते हुए कहा: “ओह, हम क्या मूर्ख थे! हमें इस पर जल्द गौर करना चाहिए था।" जनवरी 1939 में, फ्रिस्क और मीटनर ने न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत यूरेनियम नाभिक के विखंडन पर एक लेख प्रकाशित किया। उस समय तक, ओटो फ्रिस्क ने पहले ही एक नियंत्रण प्रयोग स्थापित कर लिया था, साथ ही साथ कई अमेरिकी समूह जिन्हें बोह्र से संदेश प्राप्त हुआ था। वे कहते हैं कि सैद्धांतिक भौतिकी पर वार्षिक सम्मेलन में वाशिंगटन में 26 जनवरी, 1939 को अपनी रिपोर्ट के दौरान भौतिकविदों ने अपनी प्रयोगशालाओं को फैलाना शुरू किया, जब उन्होंने विचार का सार समझा। विखंडन की खोज के बाद, हैन और स्ट्रैसमैन ने अपने प्रयोगों को संशोधित किया और अपने सहयोगियों की तरह पाया कि विकिरणित यूरेनियम की रेडियोधर्मिता ट्रांसयूरेनियम से जुड़ी नहीं है, लेकिन आवर्त सारणी के मध्य से विखंडन के दौरान बनने वाले रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के साथ है।

यूरेनियम में चेन रिएक्शन कैसे काम करता है?प्रायोगिक तौर पर यूरेनियम और थोरियम नाभिक के विखंडन की संभावना सिद्ध होने के तुरंत बाद (और किसी भी महत्वपूर्ण मात्रा में पृथ्वी पर कोई अन्य विखंडनीय तत्व नहीं हैं), प्रिंसटन में काम करने वाले नील्स बोह्र और जॉन व्हीलर, साथ ही साथ स्वतंत्र रूप से सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हां I. फ्रेनकेल और जर्मन सिगफ्रीड फ्लग और गॉटफ्रीड वॉन ड्रॉस्ते ने परमाणु विखंडन के सिद्धांत का निर्माण किया। इसके पीछे दो तंत्र थे। एक तेज न्यूट्रॉन के दहलीज अवशोषण से संबंधित है। उनके अनुसार, विखंडन शुरू करने के लिए, न्यूट्रॉन में मुख्य आइसोटोप - यूरेनियम -238 और थोरियम -232 के नाभिक के लिए 1 MeV से अधिक उच्च ऊर्जा होनी चाहिए। कम ऊर्जा पर, यूरेनियम -238 द्वारा न्यूट्रॉन के अवशोषण में गुंजयमान चरित्र होता है। इस प्रकार, 25 eV की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन में एक कैप्चर क्रॉस सेक्शन होता है जो अन्य ऊर्जाओं की तुलना में हजारों गुना बड़ा होता है। इस मामले में, कोई विखंडन नहीं होगा: यूरेनियम -238 यूरेनियम -239 बन जाएगा, जो 23.54 मिनट के आधे जीवन के साथ नेपच्यूनियम -239 में बदल जाएगा, जो 2.33 दिनों के आधे जीवन के साथ लंबे समय में बदल जाएगा- प्लूटोनियम -239 रहते थे। थोरियम-232 यूरेनियम-233 बन जाएगा।

दूसरा तंत्र एक न्यूट्रॉन का गैर-दहलीज अवशोषण है, इसके बाद तीसरा अधिक या कम सामान्य फिशाइल आइसोटोप - यूरेनियम -235 (साथ ही प्लूटोनियम -239 और यूरेनियम -233, जो प्रकृति में अनुपस्थित हैं): किसी भी न्यूट्रॉन को अवशोषित करके , यहां तक ​​​​कि एक धीमी गति से, तथाकथित थर्मल, थर्मल गति में भाग लेने वाले अणुओं की ऊर्जा के साथ - 0.025 ईवी, ऐसे नाभिक को विभाजित किया जाएगा। और यह बहुत अच्छा है: थर्मल न्यूट्रॉन के लिए, तेज, मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट वाले की तुलना में कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र चार गुना अधिक है। यह परमाणु ऊर्जा के पूरे बाद के इतिहास के लिए यूरेनियम -235 का महत्व है: यह वह है जो प्राकृतिक यूरेनियम में न्यूट्रॉन के गुणन को सुनिश्चित करता है। न्यूट्रॉन से टकराने के बाद, यूरेनियम -235 नाभिक अस्थिर हो जाता है और जल्दी से दो असमान भागों में विभाजित हो जाता है। रास्ते में, कई (औसतन 2.75) नए न्यूट्रॉन बाहर निकलते हैं। यदि वे एक ही यूरेनियम के नाभिक से टकराते हैं, तो वे न्यूट्रॉन को तेजी से गुणा करने का कारण बनेंगे - एक चेन रिएक्शन शुरू हो जाएगा, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी के तेजी से निकलने के कारण विस्फोट होगा। न तो यूरेनियम -238 और न ही थोरियम -232 इस तरह काम कर सकते हैं: आखिरकार, विखंडन के दौरान, 1-3 MeV की औसत ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं, अर्थात, यदि 1 MeV की ऊर्जा सीमा होती है, तो इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा न्यूट्रॉन निश्चित रूप से प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं होंगे, और कोई प्रजनन नहीं होगा। इसका मतलब यह है कि इन समस्थानिकों को भुला दिया जाना चाहिए और न्यूट्रॉन को तापीय ऊर्जा तक धीमा करना होगा ताकि वे यूरेनियम -235 नाभिकों के साथ यथासंभव कुशलता से संपर्क कर सकें। इसी समय, यूरेनियम -238 द्वारा उनके गुंजयमान अवशोषण की अनुमति नहीं दी जा सकती है: आखिरकार, प्राकृतिक यूरेनियम में यह आइसोटोप 99.3% से थोड़ा कम है, और न्यूट्रॉन अधिक बार इसके साथ टकराते हैं, न कि लक्ष्य यूरेनियम -235 के साथ। और एक मंदक के रूप में कार्य करते हुए, न्यूट्रॉन गुणन को एक स्थिर स्तर पर बनाए रखना और एक विस्फोट को रोकना - एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करना संभव है।

हां बी ज़ेल्डोविच और यू बी खरितोन द्वारा उसी भाग्यवादी 1939 में की गई गणना से पता चला कि इसके लिए भारी पानी या ग्रेफाइट के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करना और यूरेनियम -235 के साथ प्राकृतिक यूरेनियम को समृद्ध करना आवश्यक है। कम से कम 1.83 बार। तब यह विचार उन्हें शुद्ध कल्पना प्रतीत हुआ: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि श्रृंखला विस्फोट करने के लिए आवश्यक यूरेनियम की काफी महत्वपूर्ण मात्रा का संवर्धन लगभग दोगुना है,<...>व्यावहारिक असंभवता के करीब, एक बेहद बोझिल काम है।" अब यह समस्या हल हो गई है, और परमाणु उद्योग बिजली संयंत्रों के लिए 3.5% तक यूरेनियम -235 से समृद्ध यूरेनियम का बड़े पैमाने पर उत्पादन कर रहा है।

सहज परमाणु विखंडन क्या है? 1940 में, G. N. Flerov और K. A. Petrzhak ने पाया कि यूरेनियम विखंडन बिना किसी बाहरी प्रभाव के अनायास हो सकता है, हालांकि आधा जीवन सामान्य अल्फा क्षय की तुलना में बहुत लंबा है। चूंकि इस तरह के विखंडन से न्यूट्रॉन भी पैदा होते हैं, अगर उन्हें प्रतिक्रिया क्षेत्र से दूर उड़ने की अनुमति नहीं दी जाती है, तो वे श्रृंखला प्रतिक्रिया के आरंभकर्ता के रूप में काम करेंगे। यह वह घटना है जिसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता क्यों है?ज़ेल्डोविच और खारितोन परमाणु ऊर्जा के आर्थिक प्रभाव की गणना करने वाले पहले लोगों में से थे (उस्पेखी फ़िज़िचशेकिख नौक, 1940, 23, 4)। "... फिलहाल, यूरेनियम में असीमित शाखाओं वाली श्रृंखलाओं के साथ परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया को लागू करने की संभावना या असंभवता के बारे में अंतिम निष्कर्ष निकालना अभी भी असंभव है। यदि ऐसी प्रतिक्रिया संभव है, तो प्रयोगकर्ता के निपटान में भारी मात्रा में ऊर्जा के बावजूद, यह सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया दर स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है। प्रतिक्रिया के ऊर्जा उपयोग के लिए यह परिस्थिति असाधारण रूप से अनुकूल है। इसलिए, हालांकि यह एक अकुशल भालू की त्वचा का एक विभाजन है, हम कुछ संख्याएँ प्रस्तुत करते हैं जो यूरेनियम के ऊर्जा उपयोग की संभावनाओं को दर्शाती हैं। यदि विखंडन प्रक्रिया तेज न्यूट्रॉन पर आगे बढ़ती है, तो प्रतिक्रिया यूरेनियम के मुख्य समस्थानिक (U238) को पकड़ लेती है, तब<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>यूरेनियम के मुख्य समस्थानिक से एक कैलोरी की लागत कोयले की तुलना में लगभग 4000 गुना सस्ती हो जाती है (जब तक, निश्चित रूप से, "जलने" और गर्मी हटाने की प्रक्रिया यूरेनियम की तुलना में बहुत अधिक महंगी हो जाती है। कोयले के मामले में)। धीमे न्यूट्रॉन के मामले में, "यूरेनियम" कैलोरी (उपर्युक्त आंकड़ों के आधार पर) की लागत, इस बात को ध्यान में रखते हुए कि आइसोटोप U235 की प्रचुरता 0.007 है, पहले से ही "कोयला" कैलोरी की तुलना में केवल 30 गुना सस्ता है, अन्य सभी चीजें समान होना।

पहली नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया 1942 में शिकागो विश्वविद्यालय में एनरिको फर्मी द्वारा की गई थी, और रिएक्टर को मैन्युअल रूप से ग्रेफाइट की छड़ों को धकेलने और बाहर निकालने के द्वारा नियंत्रित किया गया था क्योंकि न्यूट्रॉन प्रवाह बदल गया था। पहला बिजली संयंत्र 1954 में ओबनिंस्क में बनाया गया था। ऊर्जा पैदा करने के अलावा, पहले रिएक्टरों ने हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए भी काम किया।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र कैसे काम करता है?अधिकांश रिएक्टर अब धीमे न्यूट्रॉन पर काम करते हैं। धातु के रूप में समृद्ध यूरेनियम, एक मिश्र धातु, उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम के साथ, या ऑक्साइड के रूप में लंबे सिलेंडरों - ईंधन तत्वों में डाल दिया जाता है। उन्हें रिएक्टर में एक निश्चित तरीके से स्थापित किया जाता है, और मॉडरेटर से छड़ें उनके बीच पेश की जाती हैं, जो श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती हैं। समय के साथ, रिएक्टर जहर ईंधन तत्व में जमा हो जाता है - यूरेनियम विखंडन उत्पाद, न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में भी सक्षम। जब यूरेनियम -235 की सांद्रता महत्वपूर्ण स्तर से नीचे गिर जाती है, तो तत्व को निष्क्रिय कर दिया जाता है। हालांकि, इसमें मजबूत रेडियोधर्मिता के साथ कई विखंडन के टुकड़े होते हैं, जो वर्षों में कम हो जाते हैं, यही वजह है कि तत्व लंबे समय तक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी का उत्सर्जन करते हैं। उन्हें कूलिंग पूल में रखा जाता है, और फिर उन्हें या तो दफन कर दिया जाता है या वे उन्हें संसाधित करने की कोशिश करते हैं - असंतुलित यूरेनियम -235, संचित प्लूटोनियम (इसका उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया जाता था) और अन्य समस्थानिक जिनका उपयोग किया जा सकता है। अप्रयुक्त भाग को कब्रिस्तान में भेज दिया जाता है।

तथाकथित फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों, या ब्रीडर रिएक्टरों में, तत्वों के चारों ओर यूरेनियम -238 या थोरियम -232 के परावर्तक स्थापित होते हैं। वे धीमे हो जाते हैं और बहुत तेज़ न्यूट्रॉन को प्रतिक्रिया क्षेत्र में वापस भेज देते हैं। गुंजयमान गति के लिए धीमा, न्यूट्रॉन इन समस्थानिकों को अवशोषित करते हैं, क्रमशः प्लूटोनियम -239 या यूरेनियम -233 में बदल जाते हैं, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए ईंधन के रूप में काम कर सकते हैं। चूंकि तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम -235 के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, इसलिए इसकी एकाग्रता में काफी वृद्धि करना आवश्यक है, लेकिन यह एक मजबूत न्यूट्रॉन प्रवाह के साथ भुगतान करता है। इस तथ्य के बावजूद कि ब्रीडर रिएक्टरों को परमाणु ऊर्जा का भविष्य माना जाता है, क्योंकि वे खपत से अधिक परमाणु ईंधन प्रदान करते हैं, प्रयोगों से पता चला है कि उन्हें प्रबंधित करना मुश्किल है। अब दुनिया में केवल एक ही ऐसा रिएक्टर बचा है - बेलोयार्स्क एनपीपी की चौथी बिजली इकाई में।

परमाणु ऊर्जा की आलोचना कैसे की जाती है?यदि हम दुर्घटनाओं के बारे में बात नहीं करते हैं, तो आज परमाणु ऊर्जा के विरोधियों के तर्कों में मुख्य बिंदु इसकी दक्षता की गणना में संयंत्र को बंद करने और ईंधन के साथ काम करने के बाद पर्यावरण की रक्षा की लागत को जोड़ने का प्रस्ताव था। दोनों ही मामलों में, रेडियोधर्मी कचरे के विश्वसनीय निपटान का कार्य उत्पन्न होता है, और ये वे लागतें हैं जो राज्य वहन करता है। एक राय है कि यदि उन्हें ऊर्जा की लागत में स्थानांतरित कर दिया जाता है, तो इसका आर्थिक आकर्षण गायब हो जाएगा।

परमाणु ऊर्जा के समर्थकों में भी विरोध है। इसके प्रतिनिधि यूरेनियम -235 की विशिष्टता की ओर इशारा करते हैं, जिसका कोई प्रतिस्थापन नहीं है, क्योंकि थर्मल न्यूट्रॉन - प्लूटोनियम -239 और यूरेनियम -233 द्वारा विखंडित वैकल्पिक आइसोटोप हजारों वर्षों के आधे जीवन के कारण प्रकृति में अनुपस्थित हैं। और ये यूरेनियम-235 के विखंडन के फलस्वरूप ही प्राप्त होते हैं। यदि यह समाप्त हो जाता है, तो परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए न्यूट्रॉन का एक उत्कृष्ट प्राकृतिक स्रोत गायब हो जाएगा। इस तरह की फिजूलखर्ची के परिणामस्वरूप, मानव जाति भविष्य में ऊर्जा चक्र में थोरियम -232 को शामिल करने का अवसर खो देगी, जिसके भंडार यूरेनियम की तुलना में कई गुना अधिक हैं।

सैद्धांतिक रूप से, कण त्वरक का उपयोग मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा के साथ तीव्र न्यूट्रॉन के प्रवाह को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, अगर हम बात कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, एक परमाणु इंजन पर इंटरप्लानेटरी उड़ानों के बारे में, तो भारी त्वरक के साथ योजना को लागू करना बहुत मुश्किल होगा। यूरेनियम-235 की कमी ऐसी परियोजनाओं पर विराम लगा देती है।

हथियार-ग्रेड यूरेनियम क्या है?यह अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम-235 है। इसका महत्वपूर्ण द्रव्यमान - यह पदार्थ के एक टुकड़े के आकार से मेल खाता है जिसमें एक चेन रिएक्शन अनायास होता है - एक युद्ध सामग्री बनाने के लिए काफी छोटा है। इस तरह के यूरेनियम का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया जा सकता है, साथ ही थर्मोन्यूक्लियर बम के लिए फ्यूज भी किया जा सकता है।

यूरेनियम के उपयोग से कौन-सी आपदाएँ जुड़ी हैं?विखण्डनीय तत्वों के नाभिकों में संचित ऊर्जा बहुत अधिक होती है। किसी चूक या इरादे की वजह से नियंत्रण से बाहर होने पर यह ऊर्जा बहुत परेशानी कर सकती है। 6 और 8 अगस्त, 1945 को दो सबसे खराब परमाणु आपदाएँ हुईं, जब अमेरिकी वायु सेना ने हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बम गिराए, जिसमें सैकड़ों हज़ारों नागरिक मारे गए और घायल हुए। छोटे पैमाने की तबाही परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु चक्र उद्यमों में दुर्घटनाओं से जुड़ी है। पहली बड़ी दुर्घटना 1949 में यूएसएसआर में चेल्याबिंस्क के पास मायाक संयंत्र में हुई, जहां प्लूटोनियम का उत्पादन होता था; तरल रेडियोधर्मी कचरा टेचा नदी में मिल गया। सितंबर 1957 में, बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री की रिहाई के साथ उस पर एक विस्फोट हुआ। ग्यारह दिन बाद, विंडस्केल में ब्रिटिश प्लूटोनियम रिएक्टर जल गया, विस्फोट उत्पादों का एक बादल पश्चिमी यूरोप में फैल गया। 1979 में, पेंसिल्वेनिया में त्रिमेल द्वीप परमाणु ऊर्जा संयंत्र में रिएक्टर जलकर खाक हो गया। चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1986) और फुकुशिमा (2011) में परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटनाओं के सबसे व्यापक परिणाम हुए, जब लाखों लोग विकिरण के संपर्क में आए। विस्फोट के परिणामस्वरूप क्षय उत्पादों के साथ 8 टन यूरेनियम ईंधन फेंकने वाली पहली विशाल भूमि, जो पूरे यूरोप में फैल गई। दूसरा प्रदूषित और, दुर्घटना के तीन साल बाद, मत्स्य पालन के क्षेत्रों में प्रशांत महासागर को प्रदूषित करना जारी है। इन दुर्घटनाओं के परिणामों का उन्मूलन बहुत महंगा था, और यदि इन लागतों को बिजली की लागत में विघटित कर दिया जाए, तो यह काफी बढ़ जाएगी।

एक अलग मुद्दा मानव स्वास्थ्य के लिए परिणाम है। आधिकारिक आंकड़ों के अनुसार, कई लोग जो बमबारी से बच गए थे या दूषित क्षेत्रों में रहते थे, जोखिम से लाभान्वित हुए - पूर्व में उच्च जीवन प्रत्याशा है, बाद वाले में कम कैंसर है, और विशेषज्ञ सामाजिक तनाव में मृत्यु दर में एक निश्चित वृद्धि का श्रेय देते हैं। दुर्घटनाओं के परिणामों से या उनके परिसमापन के परिणामस्वरूप मरने वालों की संख्या का अनुमान सैकड़ों लोगों पर है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विरोधियों का कहना है कि दुर्घटनाओं के कारण यूरोपीय महाद्वीप पर कई मिलियन समय से पहले मौतें हुई हैं, वे सांख्यिकीय पृष्ठभूमि के खिलाफ बस अदृश्य हैं।

दुर्घटना क्षेत्रों में मानव उपयोग से भूमि की वापसी एक दिलचस्प परिणाम की ओर ले जाती है: वे एक प्रकार के भंडार बन जाते हैं, जहाँ जैव विविधता बढ़ती है। सच है, कुछ जानवर विकिरण से जुड़ी बीमारियों से पीड़ित हैं। बढ़ी हुई पृष्ठभूमि के लिए वे कितनी जल्दी अनुकूल होंगे, यह सवाल खुला रहता है। एक राय यह भी है कि पुरानी विकिरण का परिणाम "एक मूर्ख के लिए चयन" है (रसायन विज्ञान और जीवन, 2010, संख्या 5 देखें): अधिक आदिम जीव भ्रूण अवस्था में भी जीवित रहते हैं। विशेष रूप से, लोगों के संबंध में, इससे दुर्घटना के तुरंत बाद दूषित प्रदेशों में पैदा हुई पीढ़ी की मानसिक क्षमताओं में कमी आनी चाहिए।

घटिया यूरेनियम क्या है?यह यूरेनियम-235 के निष्कर्षण से बचा हुआ यूरेनियम-238 है। हथियार-ग्रेड यूरेनियम और ईंधन तत्वों के उत्पादन से निकलने वाले कचरे की मात्रा बड़ी है - अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में, 600 हजार टन ऐसे यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड जमा हुए हैं (इसके साथ समस्याओं के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2008, नंबर 2 देखें)। 5). इसमें यूरेनियम-235 की मात्रा 0.2% है। इन कचरे को या तो बेहतर समय तक संग्रहित किया जाना चाहिए, जब तेजी से न्यूट्रॉन रिएक्टर बनाए जाएंगे और यूरेनियम -238 को प्लूटोनियम में संसाधित करना संभव होगा, या किसी तरह इस्तेमाल किया जाएगा।

उन्हें इसका एक उपयोग मिला। यूरेनियम, अन्य संक्रमण तत्वों की तरह, उत्प्रेरक के रूप में प्रयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक लेख के लेखक एसीएस नैनोदिनांक 30 जून 2014, वे लिखते हैं कि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कमी के लिए ग्राफीन के साथ एक यूरेनियम या थोरियम उत्प्रेरक "ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए काफी संभावनाएं हैं।" अपने उच्च घनत्व के कारण, यूरेनियम जहाजों के लिए गिट्टी और विमानों के लिए काउंटरवेट के रूप में कार्य करता है। यह धातु विकिरण स्रोतों वाले चिकित्सा उपकरणों में विकिरण सुरक्षा के लिए भी उपयुक्त है।

घटिया यूरेनियम से कौन से हथियार बनाए जा सकते हैं?कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए बुलेट और कोर। यहाँ गणना है। प्रक्षेप्य जितना भारी होगा, उसकी गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। लेकिन प्रक्षेप्य जितना बड़ा होगा, उसका प्रभाव उतना ही कम होगा। इसका मतलब है कि उच्च घनत्व वाली भारी धातुओं की आवश्यकता है। गोलियां सीसे से बनी होती हैं (एक समय में यूराल शिकारी भी देशी प्लेटिनम का उपयोग करते थे, जब तक कि उन्हें एहसास नहीं हुआ कि यह एक कीमती धातु है), जबकि गोले के कोर टंगस्टन मिश्र धातु से बने थे। संरक्षणवादी बताते हैं कि सीसा युद्ध या शिकार के स्थानों में मिट्टी को प्रदूषित करता है और इसे कम हानिकारक चीज़ से बदलना बेहतर होगा, उदाहरण के लिए, उसी टंगस्टन के साथ। लेकिन टंगस्टन सस्ता नहीं है, और घनत्व में समान यूरेनियम एक हानिकारक अपशिष्ट है। इसी समय, यूरेनियम के साथ मिट्टी और पानी का अनुमेय संदूषण सीसे की तुलना में लगभग दोगुना है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि घटे हुए यूरेनियम की कमजोर रेडियोधर्मिता (और यह प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में 40% कम है) की उपेक्षा की जाती है और वास्तव में खतरनाक रासायनिक कारक को ध्यान में रखा जाता है: यूरेनियम, जैसा कि हमें याद है, जहरीला है। साथ ही, इसका घनत्व सीसे की तुलना में 1.7 गुना अधिक है, जिसका अर्थ है कि यूरेनियम की गोलियों का आकार आधे से कम किया जा सकता है; यूरेनियम सीसे की तुलना में बहुत अधिक दुर्दम्य और कठोर है - जब इसे निकाल दिया जाता है, तो यह कम वाष्पित हो जाता है, और जब यह किसी लक्ष्य से टकराता है, तो यह कम सूक्ष्म कण पैदा करता है। सामान्य तौर पर, एक यूरेनियम की गोली एक सीसे की तुलना में कम पर्यावरण को प्रदूषित करती है, हालांकि, यूरेनियम का यह उपयोग निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

लेकिन यह ज्ञात है कि अमेरिकी टैंकों के कवच को मजबूत करने के लिए घटे हुए यूरेनियम प्लेटों का उपयोग किया जाता है (यह इसके उच्च घनत्व और गलनांक द्वारा सुगम होता है), और कवच-भेदी प्रक्षेप्य के लिए कोर में टंगस्टन मिश्र धातु के बजाय भी। यूरेनियम कोर भी अच्छा है क्योंकि यूरेनियम पायरोफोरिक है: इसके गर्म छोटे कण, जब वे कवच से टकराते हैं, भड़क जाते हैं और चारों ओर सब कुछ आग लगा देते हैं। दोनों अनुप्रयोगों को विकिरण सुरक्षित माना जाता है। इसलिए, गणना से पता चला कि यूरेनियम गोला बारूद से भरे यूरेनियम कवच के साथ एक टैंक में बाहर निकले बिना एक साल बिताने के बाद भी, चालक दल को स्वीकार्य खुराक का केवल एक चौथाई प्राप्त होगा। और एक वार्षिक स्वीकार्य खुराक प्राप्त करने के लिए, इस तरह के गोला-बारूद को 250 घंटे के लिए त्वचा की सतह पर खराब कर देना चाहिए।

यूरेनियम कोर के साथ प्रोजेक्टाइल - 30 मिमी विमान बंदूकें या तोपखाने उप-कैलिबर के लिए - अमेरिकियों द्वारा हाल के युद्धों में उपयोग किया गया था, जो वर्ष के 1991 के इराक अभियान से शुरू हुआ था। उस वर्ष, उन्होंने कुवैत में इराकी बख़्तरबंद इकाइयों पर 300 टन घटिया यूरेनियम डाला, और उनके पीछे हटने के दौरान, 250 टन, या 780,000 राउंड विमान बंदूकों पर गिरे। बोस्निया और हर्ज़ेगोविना में, गैर-मान्यता प्राप्त रिपब्लिक सर्पस्का की सेना की बमबारी के दौरान, 2.75 टन यूरेनियम का इस्तेमाल किया गया था, और कोसोवो और मेटोहिजा प्रांत में यूगोस्लाव सेना की गोलाबारी के दौरान - 8.5 टन, या 31,000 राउंड। चूंकि डब्ल्यूएचओ ने उस समय तक यूरेनियम के उपयोग के परिणामों का ध्यान रखा था, निगरानी की गई थी। उन्होंने दिखाया कि एक वॉली में लगभग 300 राउंड होते हैं, जिनमें से 80% में कम यूरेनियम होता है। 10% निशाने पर लगे और 82% उनके 100 मीटर के दायरे में गिरे। बाकी 1.85 किमी के भीतर बिखर गए। टैंक से टकराने वाला खोल जलकर खाक हो गया और एक एरोसोल में बदल गया, बख़्तरबंद कर्मियों के वाहक जैसे हल्के लक्ष्यों को यूरेनियम खोल से छेद दिया गया। इस तरह इराक में ज्यादा से ज्यादा डेढ़ टन गोले यूरेनियम की धूल में बदल सकते हैं। अमेरिकी रणनीतिक अनुसंधान केंद्र रैंड कॉर्पोरेशन के विशेषज्ञों के अनुसार, प्रयुक्त यूरेनियम का 10 से 35% से अधिक एरोसोल में बदल गया है। रियाद के किंग फैसल अस्पताल से लेकर वाशिंगटन यूरेनियम मेडिकल रिसर्च सेंटर तक कई संगठनों में काम कर चुके क्रोएशियाई यूरेनियम युद्धक सेनानी असफ दुराकोविच का मानना ​​है कि 1991 में अकेले दक्षिणी इराक में 3-6 टन सबमाइक्रोन यूरेनियम कण बने थे, जो एक विस्तृत क्षेत्र में बिखरा हुआ है, यानी वहां यूरेनियम प्रदूषण की तुलना चेरनोबिल से की जा सकती है।

यूरेनियम परमाणु संख्या 92 के साथ एक्टिनाइड परिवार का एक रासायनिक तत्व है। यह सबसे महत्वपूर्ण परमाणु ईंधन है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सांद्रता लगभग 2 भाग प्रति मिलियन है। महत्वपूर्ण यूरेनियम खनिजों में यूरेनियम ऑक्साइड (यू 3 ओ 8), यूरेनियम (यूओ 2), कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वनाडेट), ओटेनाइट (पोटेशियम यूरेनिल फॉस्फेट), और टॉर्बेनाइट (हाइड्रस कॉपर और यूरेनिल फॉस्फेट) शामिल हैं। ये और अन्य यूरेनियम अयस्क परमाणु ईंधन के स्रोत हैं और इसमें सभी ज्ञात पुनर्प्राप्त करने योग्य जीवाश्म ईंधन जमा की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा होती है। 1 किलो यूरेनियम 92यू 30 लाख किलो कोयले जितनी ऊर्जा देता है।

डिस्कवरी इतिहास

रासायनिक तत्व यूरेनियम एक घनी, ठोस चांदी-सफेद धातु है। यह नमनीय, निंदनीय है और इसे पॉलिश किया जा सकता है। धातु हवा में ऑक्सीकरण करती है और कुचलने पर प्रज्वलित होती है। बिजली के अपेक्षाकृत खराब कंडक्टर। यूरेनियम का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 7s2 6d1 5f3 है।

यद्यपि इस तत्व की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने की थी, जिन्होंने इसका नाम नए खोजे गए ग्रह यूरेनस के नाम पर रखा था, धातु को 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ यूजीन-मेल्चियोर पेलिगोट द्वारा यूरेनियम टेट्राक्लोराइड (यूसीएल 4) से घटाकर अलग कर दिया गया था। पोटैशियम।

रेडियोधर्मिता

1869 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव द्वारा आवर्त सारणी के निर्माण ने यूरेनियम पर सबसे भारी ज्ञात तत्व के रूप में ध्यान केंद्रित किया, जो 1940 में नेप्टुनियम की खोज तक बना रहा। 1896 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी हेनरी बेकरेल ने इसमें रेडियोधर्मिता की घटना की खोज की। . यह गुण बाद में कई अन्य पदार्थों में पाया गया। अब यह ज्ञात है कि अपने सभी समस्थानिकों में रेडियोधर्मी यूरेनियम में 238 U (99.27%, अर्ध-जीवन - 4,510,000,000 वर्ष), 235 U (0.72%, अर्ध-जीवन - 713,000,000 वर्ष) और 234 U (0.006%) का मिश्रण होता है। आधा जीवन - 247,000 वर्ष)। यह संभव बनाता है, उदाहरण के लिए, भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं और पृथ्वी की उम्र का अध्ययन करने के लिए चट्टानों और खनिजों की उम्र निर्धारित करना। ऐसा करने के लिए, वे सीसे की मात्रा को मापते हैं, जो यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय का अंतिम उत्पाद है। इस मामले में, 238 यू प्रारंभिक तत्व है, और 234 यू उत्पादों में से एक है। 235 यू एक्टीनियम क्षय श्रृंखला को जन्म देता है।

एक चेन रिएक्शन खोलना

रासायनिक तत्व यूरेनियम व्यापक रुचि और गहन अध्ययन का विषय बन गया जब जर्मन रसायनशास्त्री ओटो हैन और फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन ने 1938 के अंत में इसमें परमाणु विखंडन की खोज की जब इसे धीमी न्यूट्रॉन के साथ बमबारी की। 1939 की शुरुआत में, इतालवी मूल के अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी ने सुझाव दिया कि परमाणु विखंडन के उत्पादों में प्राथमिक कण हो सकते हैं जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम हैं। 1939 में, अमेरिकी भौतिकविदों लियो स्ज़ीलार्ड और हर्बर्ट एंडरसन, साथ ही फ्रांसीसी रसायनज्ञ फ्रेडरिक जूलियट-क्यूरी और उनके सहयोगियों ने इस भविष्यवाणी की पुष्टि की। बाद के अध्ययनों से पता चला है कि एक परमाणु के विखंडन के दौरान औसतन 2.5 न्यूट्रॉन निकलते हैं। इन खोजों ने पहली आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया (12/02/1942), पहला परमाणु बम (07/16/1945), सैन्य संचालन में इसका पहला उपयोग (08/06/1945), पहली परमाणु पनडुब्बी का नेतृत्व किया (1955) और पहला पूर्ण पैमाने पर परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1957)।

ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

रासायनिक तत्व यूरेनियम, एक मजबूत इलेक्ट्रोपोसिटिव धातु होने के कारण, पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह अम्ल में घुल जाता है, लेकिन क्षार में नहीं। महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण अवस्थाएं +4 हैं (जैसा कि यूओ 2 ऑक्साइड, टेट्राहैलाइड्स जैसे यूसीएल 4 और हरा पानी आयन यू 4+) और +6 (जैसा कि यूओ 3 ऑक्साइड, यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड, और यूओ 2 2+ यूरेनिल आयन) . एक जलीय घोल में, यूरेनियम यूरेनिल आयन की संरचना में सबसे अधिक स्थिर होता है, जिसकी एक रैखिक संरचना [O = U = O] 2+ होती है। तत्व में +3 और +5 अवस्थाएँ भी हैं, लेकिन वे अस्थिर हैं। लाल U 3+ बिना ऑक्सीजन वाले पानी में धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होता है। यूओ 2 + आयन का रंग अज्ञात है क्योंकि यह अनुपातहीनता से गुजरता है (यूओ 2 + एक साथ यू 4+ तक कम हो जाता है और यूओ 2 2+ में ऑक्सीकृत हो जाता है) यहां तक ​​​​कि बहुत तनु विलयनों में भी।

परमाणु ईंधन

धीमे न्यूट्रॉन के संपर्क में आने पर, यूरेनियम परमाणु का विखंडन अपेक्षाकृत दुर्लभ आइसोटोप 235 यू में होता है। यह एकमात्र प्राकृतिक फ्यूसाइल सामग्री है, और इसे आइसोटोप 238 यू से अलग किया जाना चाहिए। हालांकि, अवशोषण और नकारात्मक बीटा क्षय के बाद, यूरेनियम -238 एक सिंथेटिक तत्व प्लूटोनियम में बदल जाता है, जो धीमे न्यूट्रॉन की क्रिया से विभाजित होता है। इसलिए, कनवर्टर और ब्रीडर रिएक्टरों में प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें दुर्लभ 235 यू द्वारा विखंडन का समर्थन किया जाता है और 238 यू के रूपांतरण के साथ-साथ प्लूटोनियम का उत्पादन होता है। विखंडनीय 233यू को थोरियम-232 समस्थानिक से संश्लेषित किया जा सकता है, जो परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग के लिए प्रकृति में व्यापक है। यूरेनियम प्राथमिक सामग्री के रूप में भी महत्वपूर्ण है जिससे सिंथेटिक ट्रांसयूरेनियम तत्व प्राप्त होते हैं।

यूरेनियम के अन्य उपयोग

रासायनिक तत्व के यौगिकों को पहले सिरेमिक के लिए रंजक के रूप में उपयोग किया जाता था। हेक्साफ्लोराइड (यूएफ 6) 25 डिग्री सेल्सियस पर असामान्य रूप से उच्च वाष्प दबाव (0.15 एटीएम = 15,300 पा) के साथ एक ठोस है। UF 6 रासायनिक रूप से बहुत प्रतिक्रियाशील है, लेकिन वाष्प अवस्था में इसकी संक्षारक प्रकृति के बावजूद, समृद्ध यूरेनियम प्राप्त करने के लिए UF 6 का व्यापक रूप से गैस प्रसार और गैस अपकेंद्रित्र विधियों में उपयोग किया जाता है।

ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक यौगिकों का एक दिलचस्प और महत्वपूर्ण समूह है जिसमें धातु-कार्बन बांड एक धातु को कार्बनिक समूहों से जोड़ते हैं। यूरेनोसिन एक ऑर्गोरेनियम यौगिक यू (सी 8 एच 8) 2 है जिसमें यूरेनियम परमाणु सी 8 एच 8 साइक्लोएक्टेटेट्राईन से बंधे कार्बनिक रिंगों की दो परतों के बीच सैंडविच होता है। 1968 में इसकी खोज ने ऑर्गोनोमेटिक रसायन विज्ञान के एक नए क्षेत्र को खोल दिया।

घटे हुए प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल और टैंक कवच में विकिरण सुरक्षा, गिट्टी के साधन के रूप में किया जाता है।

पुनर्चक्रण

रासायनिक तत्व, हालांकि बहुत घना (19.1 ग्राम / सेमी 3), अपेक्षाकृत कमजोर, गैर-ज्वलनशील पदार्थ है। दरअसल, यूरेनियम के धात्विक गुण इसे चांदी और अन्य असली धातुओं और गैर-धातुओं के बीच कहीं रखते हैं, इसलिए इसका उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में नहीं किया जाता है। यूरेनियम का मुख्य मूल्य इसके समस्थानिकों के रेडियोधर्मी गुणों और विखंडन की उनकी क्षमता में निहित है। प्रकृति में, धातु के लगभग सभी (99.27%) में 238 U होते हैं। बाकी 235 U (0.72%) और 234 U (0.006%) होते हैं। इन प्राकृतिक समस्थानिकों में से केवल 235 U न्यूट्रॉन किरणन द्वारा प्रत्यक्ष रूप से विखंडित होता है। हालाँकि, जब 238 U को अवशोषित किया जाता है, तो यह 239 U बनाता है, जो अंततः 239 Pu में बदल जाता है, जो परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों के लिए बहुत महत्वपूर्ण सामग्री है। 232 Th के साथ न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा एक और विखंडनीय आइसोटोप, 233 U, का उत्पादन किया जा सकता है।

क्रिस्टलीय रूप

यूरेनियम की विशेषताएं सामान्य परिस्थितियों में भी ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करने का कारण बनती हैं। उच्च तापमान पर, यह मिश्रित धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ इंटरमेटेलिक यौगिक बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है। तत्व के परमाणुओं द्वारा गठित विशेष क्रिस्टल संरचनाओं के कारण अन्य धातुओं के साथ ठोस समाधान का निर्माण दुर्लभ है। कमरे के तापमान और 1132 डिग्री सेल्सियस के गलनांक के बीच, यूरेनियम धातु 3 क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद है जिन्हें अल्फा (α), बीटा (β) और गामा (γ) के रूप में जाना जाता है। Α- से β-राज्य में परिवर्तन 668 डिग्री सेल्सियस और β से γ - 775 डिग्री सेल्सियस पर होता है। γ-यूरेनियम में एक शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल संरचना होती है, जबकि β में एक टेट्रागोनल होता है। α चरण में अत्यधिक सममित ऑर्थोरोम्बिक संरचना में परमाणुओं की परतें होती हैं। यह अनिसोट्रोपिक विकृत संरचना मिश्रधातु धातु के परमाणुओं को यूरेनियम परमाणुओं को बदलने या क्रिस्टल जाली में उनके बीच की जगह पर कब्जा करने से रोकती है। यह पाया गया कि केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम ही ठोस विलयन बनाते हैं।

अयस्कों

पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 2 भाग प्रति मिलियन यूरेनियम होता है, जो प्रकृति में इसके व्यापक वितरण का संकेत देता है। इस रासायनिक तत्व के महासागरों में 4.5 x 109 टन होने का अनुमान है। यूरेनियम 150 से अधिक विभिन्न खनिजों का एक महत्वपूर्ण घटक है और अन्य 50 का एक मामूली घटक है। आग्नेय हाइड्रोथर्मल नसों और पेगमाटाइट्स में पाए जाने वाले प्राथमिक खनिजों में यूरेनाइट और इसकी विविधता पिचब्लेंड शामिल हैं। इन अयस्कों में, तत्व डाइऑक्साइड के रूप में होता है, जो ऑक्सीकरण के कारण यूओ 2 से यूओ 2.67 तक भिन्न हो सकता है। यूरेनियम खानों से अन्य आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पाद ऑटुनाइट (हाइड्रेटेड कैल्शियम यूरेनिल फॉस्फेट), टोबेनाइट (हाइड्रेटेड कॉपर यूरेनिल फॉस्फेट), कॉफिनिट (ब्लैक हाइड्रेटेड यूरेनियम सिलिकेट) और कार्नोटाइट (हाइड्रेटेड पोटेशियम यूरेनिल वनाडेट) हैं।

यह अनुमान लगाया गया है कि ऑस्ट्रेलिया, कजाकिस्तान, कनाडा, रूस, दक्षिण अफ्रीका, नाइजर, नामीबिया, ब्राजील, चीन, मंगोलिया और उजबेकिस्तान में 90% से अधिक ज्ञात कम लागत वाले यूरेनियम भंडार पाए जाते हैं। ओंटारियो, कनाडा में ह्यूरोन झील के उत्तर में स्थित इलियट झील के समूह रॉक संरचनाओं और दक्षिण अफ्रीकी विटवाटरसैंड सोने की खान में बड़ी मात्रा में जमा पाए जाते हैं। कोलोराडो पठार और पश्चिमी संयुक्त राज्य के व्योमिंग बेसिन में रेत संरचनाओं में महत्वपूर्ण यूरेनियम भंडार भी शामिल हैं।

खुदाई

यूरेनियम अयस्क निकट-सतह और गहरे (300-1200 मीटर) दोनों जमाओं में पाए जाते हैं। भूमिगत, सीम की मोटाई 30 मीटर तक पहुंच जाती है, जैसा कि अन्य धातुओं के अयस्कों के मामले में, सतह पर यूरेनियम का खनन बड़े पृथ्वी-चालित उपकरणों द्वारा किया जाता है, और गहरी जमाओं का विकास ऊर्ध्वाधर और झुकाव के पारंपरिक तरीकों से किया जाता है। खानों। 2013 में यूरेनियम का विश्व उत्पादन 70 हजार टन था। सबसे अधिक उत्पादक यूरेनियम खदानें कजाकिस्तान (कुल उत्पादन का 32%), कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, नाइजर, नामीबिया, उजबेकिस्तान और रूस में स्थित हैं।

यूरेनियम अयस्कों में आमतौर पर यूरेनियम युक्त खनिजों की थोड़ी मात्रा होती है, और उन्हें सीधे पायरोमेटालर्जिकल तरीकों से गलाना नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, यूरेनियम निकालने और शुद्ध करने के लिए हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाना चाहिए। एकाग्रता बढ़ाने से प्रसंस्करण सर्किट पर भार बहुत कम हो जाता है, लेकिन खनिज प्रसंस्करण के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक लाभकारी तरीकों में से कोई भी लागू नहीं होता है, जैसे गुरुत्वाकर्षण, प्लवनशीलता, इलेक्ट्रोस्टैटिक और यहां तक ​​​​कि हाथ की छंटाई। कुछ अपवादों के साथ, इन विधियों के परिणामस्वरूप यूरेनियम का महत्वपूर्ण नुकसान होता है।

जलता हुआ

यूरेनियम अयस्कों का हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रसंस्करण अक्सर उच्च तापमान कैल्सीनेशन चरण से पहले होता है। फायरिंग मिट्टी को निर्जलित करती है, कार्बोनेस सामग्री को हटाती है, सल्फर यौगिकों को हानिरहित सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करती है, और किसी भी अन्य कम करने वाले एजेंटों को ऑक्सीकरण करती है जो बाद के प्रसंस्करण में हस्तक्षेप कर सकती हैं।

लीचिंग

यूरेनियम भुने हुए अयस्कों से अम्लीय और क्षारीय दोनों जलीय घोलों से निकाला जाता है। सभी लीचिंग प्रणालियों के सफलतापूर्वक कार्य करने के लिए, रासायनिक तत्व या तो प्रारंभ में अधिक स्थिर 6-वैलेंट रूप में मौजूद होना चाहिए या प्रसंस्करण के दौरान इस अवस्था में ऑक्सीकृत होना चाहिए।

अम्लीय निक्षालन आमतौर पर परिवेश के तापमान पर 4-48 घंटों के लिए अयस्क और लिक्विविएंट के मिश्रण को हिलाकर किया जाता है। विशेष परिस्थितियों को छोड़कर सल्फ्यूरिक अम्ल का प्रयोग किया जाता है। पीएच 1.5 पर अंतिम शराब प्राप्त करने के लिए इसे पर्याप्त मात्रा में परोसा जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड लीचिंग स्कीम आमतौर पर टेट्रावेलेंट यू 4+ से 6-वैलेंट यूरेनिल (यूओ 2 2+) को ऑक्सीकरण करने के लिए या तो मैंगनीज डाइऑक्साइड या क्लोरेट का उपयोग करते हैं। एक नियम के रूप में, लगभग 5 किलो मैंगनीज डाइऑक्साइड या 1.5 किलो सोडियम क्लोरेट प्रति टन यू 4+ के ऑक्सीकरण के लिए पर्याप्त है। किसी भी स्थिति में, ऑक्सीकृत यूरेनियम सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके 4-यूरेनिल सल्फेट कॉम्प्लेक्स आयन बनाता है।

कैल्साइट या डोलोमाइट जैसे बुनियादी खनिजों की एक महत्वपूर्ण मात्रा वाले अयस्क को 0.5-1 मोलर सोडियम कार्बोनेट घोल से निक्षालित किया जाता है। हालांकि विभिन्न अभिकर्मकों का अध्ययन और परीक्षण किया गया है, यूरेनियम के लिए मुख्य ऑक्सीकरण एजेंट ऑक्सीजन है। अयस्कों को आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव और 75-80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हवा में निक्षालित किया जाता है, जो विशिष्ट रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। क्षार यूरेनियम के साथ प्रतिक्रिया करके आसानी से घुलनशील जटिल आयन 4- बनाता है।

आगे की प्रक्रिया से पहले, एसिड या कार्बोनेट लीचिंग से उत्पन्न समाधान को स्पष्ट किया जाना चाहिए। मिट्टी और अन्य अयस्क स्लरी के बड़े पैमाने पर पृथक्करण को प्रभावी फ़्लोकुलेटिंग एजेंटों के उपयोग के माध्यम से पूरा किया जाता है, जिसमें पॉलीएक्रिलामाइड्स, ग्वार गम और पशु गोंद शामिल हैं।

निष्कर्षण

कॉम्प्लेक्स आयन 4- और 4- को आयन एक्सचेंज रेजिन के उनके संबंधित लीचिंग समाधान से सोख लिया जा सकता है। इन विशेष रेजिन, जो उनके अवशोषण और क्षालन कैनेटीक्स, कण आकार, स्थिरता और हाइड्रोलिक गुणों की विशेषता है, का उपयोग विभिन्न प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों में किया जा सकता है, जैसे फिक्स्ड और मूविंग बेड, टोकरी प्रकार और निरंतर स्लरी आयन एक्सचेंज राल विधि। आमतौर पर, सोडियम क्लोराइड और अमोनिया या नाइट्रेट के घोल का उपयोग सोखने वाले यूरेनियम को खत्म करने के लिए किया जाता है।

सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन द्वारा यूरेनियम को एसिड अयस्क शराब से अलग किया जा सकता है। उद्योग में, अल्काइल फॉस्फोरिक एसिड, साथ ही द्वितीयक और तृतीयक एल्केलामाइन का उपयोग किया जाता है। एक सामान्य नियम के रूप में, सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन को 1 g/l यूरेनियम से अधिक वाले अम्लीय फिल्ट्रेट्स के लिए आयन एक्सचेंज विधियों से अधिक पसंद किया जाता है। हालाँकि, यह विधि कार्बोनेट लीचिंग पर लागू नहीं होती है।

यूरेनियम को तब नाइट्रिक एसिड में घोलकर यूरेनिल नाइट्रेट बनाने के लिए शुद्ध किया जाता है, निकाला जाता है, क्रिस्टलीकृत किया जाता है और यूओ 3 ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए कैलक्लाइंड किया जाता है। कम किया गया UO2 डाइऑक्साइड हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके टेट्राफ्लोराइड UF4 बनाता है, जिससे धात्विक यूरेनियम 1300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मैग्नीशियम या कैल्शियम द्वारा कम हो जाता है।

यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड बनाने के लिए टेट्राफ्लोराइड को 350 डिग्री सेल्सियस पर फ्लोराइड किया जा सकता है, जिसका उपयोग समृद्ध यूरेनियम -235 को गैस प्रसार, गैस सेंट्रीफ्यूगेशन या तरल थर्मल प्रसार द्वारा अलग करने के लिए किया जाता है।

यूरेनियम, तत्व 92, प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे भारी तत्व है। इसका उपयोग हमारे युग की शुरुआत में किया गया था, पोम्पेई और हरकुलेनियम के खंडहरों में पीले शीशे का आवरण (1% से अधिक यूरेनियम ऑक्साइड युक्त) के साथ सिरेमिक के टुकड़े थे।

यूरेनियम की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टन हेनरिक क्लैप्रोथ द्वारा यूरेनियम पिच में की गई थी, जिन्होंने 1781 में खोजे गए यूरेनियम ग्रह के नाम पर इसका नाम रखा था। फ्रांसीसी रसायनज्ञ यूजीन पेलीगोट ने पहली बार 1841 में पोटेशियम के साथ निर्जल यूरेनियम टेट्राक्लोराइड को कम करके धात्विक यूरेनियम प्राप्त किया था। 1896 में, एंटोनी-हेनरी बेकरेल ने पास में मौजूद यूरेनियम नमक के एक टुकड़े से आयनकारी विकिरण के साथ गलती से फोटोग्राफिक प्लेटों को उजागर करके यूरेनियम रेडियोधर्मिता की घटना की खोज की।

भौतिक और रासायनिक गुण

यूरेनियम एक बहुत भारी, चांदी-सफेद, चमकदार धातु है। अपने शुद्ध रूप में, यह स्टील की तुलना में थोड़ा नरम, निंदनीय, लचीला होता है और इसमें मामूली अनुचुंबकीय गुण होते हैं। यूरेनियम के तीन अलॉट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (प्रिज्मीय, 667.7 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), बीटा (चतुर्भुज, 667.7 से 774.8 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), गामा (774.8 डिग्री सेल्सियस से गलनांक तक विद्यमान शरीर-केंद्रित घन संरचना के साथ) जिसमें यूरेनियम सबसे निंदनीय और प्रक्रिया में आसान है। अल्फा चरण एक बहुत ही उल्लेखनीय प्रकार की प्रिज्मीय संरचना है, जिसमें एक अत्यंत असममित प्रिज्मीय जाली में परमाणुओं की लहरदार परतें होती हैं। यह अनिसोट्रोपिक संरचना यूरेनियम को अन्य धातुओं के साथ मिश्रित करना मुश्किल बनाती है। केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम यूरेनियम के साथ ठोस-अवस्था मिश्रधातु बना सकते हैं। सच है, धात्विक यूरेनियम कई मिश्र धातुओं के साथ परस्पर क्रिया कर सकता है, जिससे इंटरमेटेलिक यौगिक बन सकते हैं।

यूरेनियम के मूल भौतिक गुण:
गलनांक 1132.2 डिग्री सेल्सियस (+/- 0.8);
क्वथनांक 3818 डिग्री सेल्सियस;
घनत्व 18.95 (अल्फा चरण में);
विशिष्ट ऊष्मा 6.65 कैलोरी/मोल/डिग्री सेल्सियस (25 डिग्री सेल्सियस);
तन्य शक्ति 450 एमपीए।

रासायनिक रूप से, यूरेनियम एक बहुत ही सक्रिय धातु है। हवा में तेजी से ऑक्सीकरण, यह इंद्रधनुषी ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया गया है। महीन यूरेनियम पाउडर अनायास हवा में प्रज्वलित हो जाता है, यह 150-175 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्रज्वलित होता है, जिससे यू बनता है 3 हे 8 . 1000 डिग्री सेल्सियस पर, यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ मिलकर पीला यूरेनियम नाइट्राइड बनाता है। पानी धातु को धीरे-धीरे कम तापमान पर और तेजी से उच्च तापमान पर संक्षारित कर सकता है। यूरेनियम हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और अन्य अम्लों में घुल जाता है, टेट्रावेलेंट लवण बनाता है, लेकिन क्षार के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। यूरेनियम पारा, चांदी, तांबा, टिन, प्लेटिनम और सोने जैसी धातुओं के अकार्बनिक एसिड और नमक के घोल से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है। तेज झटकों से यूरेनियम के धातु के कण चमकने लगते हैं।
यूरेनियम की चार ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हैं - III-VI। हेक्सावलेंट यौगिकों में यूरेनिल ट्राइऑक्साइड यूओ शामिल है 3 और यूरेनियम क्लोराइड यूओ 2 क्लोरीन 2 . यूरेनियम टेट्राक्लोराइड यूसीएल 4 और यूरेनियम डाइऑक्साइड यूओ 2 टेट्रावैलेंट यूरेनियम के उदाहरण हैं। टेट्रावैलेंट यूरेनियम युक्त पदार्थ आमतौर पर अस्थिर होते हैं और लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहने पर हेक्सावैलेंट में बदल जाते हैं। यूरेनिल लवण जैसे यूरेनिल क्लोराइड उज्ज्वल प्रकाश या ऑर्गेनिक्स की उपस्थिति में विघटित हो जाते हैं।

यूरेनियम का कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है, लेकिन 33 रेडियोधर्मी समस्थानिक ज्ञात हैं। प्राकृतिक यूरेनियम तीन रेडियोधर्मी समस्थानिकों से बना है: 238 यू (99.2739%, टी=4.47⋅10 9 वर्ष, α- उत्सर्जक, रेडियोधर्मी श्रृंखला के पूर्वज (4n + 2)), 235 यू (0.7205%, टी = 7.04⋅10 9 वर्ष, रेडियोधर्मी श्रृंखला के संस्थापक (4n + 3)) और 234 यू (0.0056%, टी = 2.48⋅10 5 वर्ष, α- उत्सर्जक)। अंतिम आइसोटोप प्राथमिक नहीं है, लेकिन रेडियोधर्मी है, यह रेडियोधर्मी श्रृंखला का हिस्सा है 238 यू। प्राकृतिक यूरेनियम का परमाणु द्रव्यमान 238.0289 + 0.0001 है।

प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता मुख्यतः समस्थानिकों के कारण होती है 238 यू और 234 यू, संतुलन में उनकी विशिष्ट गतिविधियां बराबर होती हैं। प्राकृतिक यूरेनियम की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 0.67 माइक्रोक्यूरी/जी है, जो लगभग आधे में विभाजित है 234 यू और 238 यू; 235 यू एक छोटा सा योगदान देता है (आइसोटोप की विशिष्ट गतिविधि 235 यू प्राकृतिक यूरेनियम में 21 गुना कम सक्रिय है 238 यू)। प्राकृतिक यूरेनियम इतना रेडियोधर्मी है कि एक फोटोग्राफिक प्लेट को लगभग एक घंटे में रोशन कर सकता है। थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन 233 यू 4.6 10 -27 एम 2, 235 यू 9.8 10 -27 एम 2, 238 यू 2.7 10 -28 एम 2; विखंडन क्रॉस सेक्शन 233 यू 5.27 10 -26 एम 2, 235 यू 5.84 10 -26 एम 2, समस्थानिकों का प्राकृतिक मिश्रण 4.2 10-28 एम 2।

यूरेनियम के समस्थानिक, एक नियम के रूप में, α- उत्सर्जक होते हैं। α-विकिरण की औसत ऊर्जा 230 यू, 231 यू, 232 यू, 233 यू, 234 यू, 235 यू, 236 यू, 238 यू क्रमशः 5.97 के बराबर है; 3.05⋅10 -4 ; 5.414; 4.909; 4.859; 4.679; 4.572; 4.270 मेव। इसी समय, आइसोटोप जैसे 233U, 238U और 239 यू अल्फा-अनुभव के अलावा एक अन्य प्रकार के क्षय - सहज विखंडन, हालांकि विखंडन की संभावना α-क्षय की संभावना से बहुत कम है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों के दृष्टिकोण से, यह महत्वपूर्ण है कि प्राकृतिक समस्थानिक 233 यू और 235 थर्मल और फास्ट न्यूट्रॉन दोनों की कार्रवाई के तहत यू विखंडन ( 235 यू सहज विखंडन में सक्षम है), और नाभिक 238 U केवल तभी विखंडन करने में सक्षम होते हैं जब वे 1 MeV से अधिक ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को पकड़ते हैं। कम परमाणु ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को कैप्चर करते समय 238 यू पहले नाभिक में बदल जाता है 239 यू, जो तब β-क्षय का अनुभव करते हैं और पहले जाते हैं 239 एनपी, और फिर - 239 में पु, जिसके परमाणु गुण करीब हैं 235 यू। नाभिक द्वारा थर्मल न्यूट्रॉन पर कब्जा करने के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 234 यू, 235 यू और 238 यू 98⋅10 -28, 683⋅10 -28 और 2.7⋅10 -28 हैं एम 2 क्रमशः। पूर्ण विभाजन 235 यू "तापीय ऊर्जा समकक्ष" 2⋅10 के आवंटन की ओर जाता है 7 किलोवाट घंटा / किग्रा।

यूरेनियम के मानव निर्मित समस्थानिक

आधुनिक परमाणु रिएक्टरों में, 227 से 240 तक द्रव्यमान संख्या वाले 11 कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक उत्पन्न होते हैं, जिनमें से सबसे लंबे समय तक रहने वाला समस्थानिक है 233 यू (टी = 1.62 10 5 साल); यह थोरियम के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। 240 से अधिक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम समस्थानिकों के पास रिएक्टरों में बनने का समय नहीं है। यूरेनियम-240 का जीवनकाल बहुत कम है, और न्यूट्रॉन को पकड़ने के लिए समय मिलने से पहले ही यह क्षय हो जाता है। हालांकि, एक थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के सुपर-शक्तिशाली न्यूट्रॉन प्रवाह में, यूरेनियम नाभिक एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से में 19 न्यूट्रॉन तक कब्जा करने का प्रबंधन करता है। इस मामले में, 239 से 257 तक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम समस्थानिक पैदा होते हैं। उनके अस्तित्व को दूर के ट्रांसयूरेनियम तत्वों के थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के उत्पादों में उपस्थिति से सीखा गया था - यूरेनियम के भारी समस्थानिकों के वंशज। "जीनस के संस्थापक" स्वयं β-क्षय के खिलाफ बहुत अस्थिर हैं और विस्फोट से मिश्रित चट्टान से परमाणु प्रतिक्रिया उत्पादों के निष्कर्षण से बहुत पहले उच्च तत्वों में प्रवेश करते हैं।

थर्मल न्यूट्रॉन पावर रिएक्टरों में आइसोटोप का उपयोग परमाणु ईंधन के रूप में किया जाता है। 235 यू और 233 यू और फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में 238 यू, यानी विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने में सक्षम समस्थानिक।

यू-232

232 यू - टेक्नोजेनिक न्यूक्लाइड, प्रकृति में नहीं होता है, α- उत्सर्जक, टी = 68.9 वर्ष, माता-पिता के समस्थानिक 236 पु(α), 232 एनपी(β+) और 232 पा (β-), बेटी न्यूक्लाइड 228 वां। सहज विभाजन करने में सक्षम। 232 U की सहज विखंडन दर 0.47 विखंडन/s⋅kg है। परमाणु उद्योग में 232 यू को थोरियम ईंधन चक्र में फिशाइल (हथियार-ग्रेड) न्यूक्लाइड 233U के संश्लेषण में उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है। जब विकिरणित 232 गु मुख्य प्रतिक्रिया होती है:

232 वें + एन → 233 गु → (22.2 मिनट, β-क्षय) → 233 Pa → (27.0 दिन, β--क्षय) → 233 यू

और साइड टू-स्टेप रिएक्शन:

232 थ + एन → 231 थ + 2एन, 231 थ → (25.5 एच, β) → 231 पा + एन → 232 पा → (1.31 दिन, β) → 232यू।

ऑपरेटिंग समय 232 यू दो चरण की प्रतिक्रिया के दौरान तेज न्यूट्रॉन की उपस्थिति पर निर्भर करता है (कम से कम 6 मेव की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है), क्योंकि थर्मल वेग के लिए पहली प्रतिक्रिया का क्रॉस सेक्शन छोटा होता है। विखंडन न्यूट्रॉन की एक छोटी संख्या में 6 MeV से ऊपर की ऊर्जा होती है, और यदि थोरियम प्रजनन क्षेत्र रिएक्टर के एक हिस्से में स्थित है, जहां इसे मध्यम तेज न्यूट्रॉन (~ 500 keV) से विकिरणित किया जाता है, तो इस प्रतिक्रिया को व्यावहारिक रूप से बाहर रखा जा सकता है। यदि मूल पदार्थ शामिल है 230 गु फिर शिक्षा 232 यू प्रतिक्रिया द्वारा पूरक है: 230 वें + एन → 231 गु और इतने पर ऊपर के रूप में। यह प्रतिक्रिया थर्मल न्यूट्रॉन के साथ भी उत्कृष्ट रूप से आगे बढ़ती है। इसलिए शिक्षा का दमन 232 यू (और यह नीचे के कारणों के लिए आवश्यक है) को न्यूनतम एकाग्रता के साथ थोरियम लोड करने की आवश्यकता है 230ठा।

पावर रिएक्टर में बनने वाला आइसोटोप 232 यू श्रम सुरक्षा के लिए एक समस्या प्रस्तुत करता है क्योंकि यह टूट जाती है 212 बीआई और 208 टी, जो उच्च-ऊर्जा γ-क्वांटा का उत्सर्जन करता है। इसलिए, इस आइसोटोप की बड़ी मात्रा वाली तैयारी को गर्म कक्ष में संसाधित किया जाना चाहिए। उपलब्धता 232 विकिरणित यूरेनियम में यू परमाणु हथियारों को संभालने की दृष्टि से भी खतरनाक है।

संचय 232 आप उत्पादन में अपरिहार्य हैं 233 यू थोरियम ऊर्जा चक्र में, जो ऊर्जा क्षेत्र में इसकी शुरूआत में बाधा डालता है। यह असामान्य है कि एक आइसोटोप भी 232 यू में एक उच्च न्यूट्रॉन विखंडन क्रॉस सेक्शन (थर्मल न्यूट्रॉन के लिए 75 खलिहान, गुंजयमान इंटीग्रल 380), साथ ही एक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन, 73 बार्न (रेजोनेंस इंटीग्रल 280) है।

232 से भी लाभ है यू: यह अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर की विधि में प्रयोग किया जाता है।

यू-233

233 U की खोज Seaborg, Hoffmann और Stoughton ने की थी। यूरेनियम-233 - α-उत्सर्जक, Т=1.585⋅105 वर्ष, मूल न्यूक्लाइड 237 पु (α) 233 एनपी (बीटा +) 233 पा (β-), बेटी न्यूक्लाइड 229 वां। यूरेनियम-233 परमाणु रिएक्टरों में थोरियम से प्राप्त होता है: 232Th एक न्यूट्रॉन को पकड़कर यूरेनियम-233 में बदल जाता है। 233 थ, जो टूट जाता है 233 रा, और फिर 233 यू। नाभिक 233 यू (विषम आइसोटोप) किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन की कार्रवाई के तहत सहज विखंडन और विखंडन दोनों में सक्षम है, जो इसे परमाणु हथियारों और रिएक्टर ईंधन दोनों के उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाता है (परमाणु ईंधन का विस्तारित प्रजनन संभव है)। यूरेनियम-233 भी गैस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन के लिए सबसे आशाजनक ईंधन है। तीव्र न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 533 खलिहान है, आधा जीवन 1585000 वर्ष है, यह प्रकृति में नहीं होता है। क्रांतिक द्रव्यमान 233 U क्रांतिक द्रव्यमान से तीन गुना कम है 235 यू (लगभग 16 किलो)। 233 U की सहज विखंडन दर 720 विखंडन/s⋅kg है। 235U न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा 232Th से प्राप्त किया जा सकता है:

232 वें + एन → 233 गु → (22.2 मिनट, β-क्षय) → 233 पा → (27.0 दिन, β-क्षय) → 233यू

एक न्यूट्रॉन के अवशोषण पर, नाभिक 233 यू आमतौर पर विखंडन करता है, लेकिन कभी-कभी एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है 234 यू, हालांकि गैर-विखंडन प्रक्रियाओं का अंश अन्य विखंडनीय ईंधनों की तुलना में छोटा है ( 235यू, 239पु, 241 पु) यह सभी न्यूट्रॉन ऊर्जाओं में छोटा रहता है। ध्यान दें कि एक पिघला हुआ नमक रिएक्टर के लिए एक डिज़ाइन है जिसमें न्यूट्रॉन को अवशोषित करने का समय होने से पहले प्रोटैक्टीनियम भौतिक रूप से पृथक होता है। यद्यपि 233 यू, एक न्यूट्रॉन को अवशोषित कर लेता है, आमतौर पर विखंडन करता है, फिर भी यह कभी-कभी एक न्यूट्रॉन को बचाता है, में बदल जाता है 234 यू (यह प्रक्रिया विखंडन की तुलना में बहुत कम होने की संभावना है)।

ऑपरेटिंग समय 233 यू थोरियम उद्योग के लिए कच्चे माल से - भारत में परमाणु उद्योग के विकास के लिए एक दीर्घकालिक रणनीति, जिसमें थोरियम के महत्वपूर्ण भंडार हैं। प्रजनन तेज या थर्मल रिएक्टरों में किया जा सकता है। भारत के बाहर, थोरियम आधारित ईंधन चक्र में रुचि बहुत अधिक नहीं है, हालांकि थोरियम का विश्व भंडार यूरेनियम की तुलना में तीन गुना अधिक है। परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के अलावा, इसका उपयोग करना संभव है 233 शस्त्र चार्ज में यू. हालांकि अब ऐसा कम ही होता है। 1955 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने हथियार के गुणों की जाँच की 233 यू, ऑपरेशन टीपॉट (चायदानी) में इसके आधार पर एक बम विस्फोट करना। शस्त्र की दृष्टि से 233 यू, 239 की तुलना में पु: इसकी रेडियोधर्मिता 1/7 है (प्लूटोनियम के लिए T=159200 वर्ष बनाम 24100 वर्ष), इसका महत्वपूर्ण द्रव्यमान 60% अधिक है (16 किग्रा बनाम 10 किग्रा), और सहज विखंडन की दर 20 गुना अधिक है (6⋅10)-9 बनाम 3⋅10 -10 ). हालाँकि, लेकिन चूंकि इसकी विशिष्ट रेडियोधर्मिता कम है, न्यूट्रॉन घनत्व 233 U, U से तीन गुना अधिक है 239 पु. पर आधारित परमाणु आवेश का निर्माण 233 यू प्लूटोनियम की तुलना में अधिक प्रयास की आवश्यकता है, लेकिन तकनीकी प्रयास लगभग समान है।

मुख्य अंतर में उपस्थिति है 233 यू अशुद्धता 232 यू जिसके साथ काम करना मुश्किल हो जाता है 233 यू और तैयार हथियारों का पता लगाना आसान बनाता है।

शस्त्रागार 233 में सामग्री 232 यू यू 5 पीपीएम (0.0005%) से अधिक नहीं होना चाहिए। वाणिज्यिक परमाणु ईंधन चक्र में उपस्थिति 232 यू एक बड़ा नुकसान नहीं है, यहां तक ​​​​कि वांछनीय भी है, क्योंकि यह यूरेनियम को हथियारों के उद्देश्यों के लिए वितरित करने की क्षमता को कम करता है। ईंधन बचाने के लिए, इसके प्रसंस्करण और पुन: उपयोग के बाद, स्तर 232 यू 0.1-0.2% तक पहुंचता है। विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सिस्टम में, यह आइसोटोप 0.5-1% की सांद्रता में जमा होता है।

उत्पादन के बाद पहले दो वर्षों के दौरान 233 यू युक्त 232 यू, 228 Th एक स्थिर स्तर पर रहता है, अपने स्वयं के क्षय के साथ संतुलन में रहता है। इस अवधि में, γ-विकिरण का पृष्ठभूमि मूल्य स्थापित और स्थिर होता है। इसलिए, पहले कुछ वर्षों के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन किया 233 यू महत्वपूर्ण γ-विकिरण का उत्सर्जन करता है। दस किलोग्राम का गोला 233 हथियार-ग्रेड यू (5 पीपीएम 232यू) उत्पादन के 1 महीने बाद 1 मीटर पर 11 मिलीरेम/घंटा की पृष्ठभूमि बनाता है, 110

एक साल बाद मिलीरेम/एच, 2 साल बाद 200 मिलीरेम/एच। ऐसी सामग्री के साथ केवल 25 घंटे के काम के बाद 5 रेम की वार्षिक खुराक सीमा पार हो गई है। ताजा भी 233 यू (निर्माण की तारीख से 1 महीने) असेंबली समय को प्रति सप्ताह दस घंटे तक सीमित करता है। पूरी तरह से इकट्ठे हथियार में, शरीर द्वारा आवेश के अवशोषण से विकिरण का स्तर कम हो जाता है। आधुनिक हल्के उपकरणों में, सुरक्षा समस्याएं पैदा करते हुए, कमी 10 गुना से अधिक नहीं होती है। भारी आवेशों में, अवशोषण अधिक मजबूत होता है - 100 - 1000 गुना। बेरिलियम परावर्तक न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि के स्तर को बढ़ाता है: 9Be + γ-क्वांटम → 8Be + n। γ किरणें 232 यू एक विशिष्ट हस्ताक्षर बनाता है, उन्हें गति के लिए पता लगाया जा सकता है और एक परमाणु आवेश की उपस्थिति को ट्रैक किया जा सकता है। थोरियम चक्र द्वारा निर्मित, विशेष रूप से विकृतीकृत 233 यू (0.5 - 1.0% 232 यू) और भी बड़ा खतरा पैदा करता है। 1 महीने के बाद 1 मीटर की दूरी पर ऐसी सामग्री से बना 10 किलोग्राम का गोला 11 रेम/घंटा, एक वर्ष के बाद 110 रेम/घंटा और 2 साल बाद 200 रेम/घंटा की पृष्ठभूमि बनाता है। ऐसे परमाणु बम से संपर्क, भले ही विकिरण 1000 के कारक से कम हो, प्रति वर्ष 25 घंटे तक सीमित है। महत्वपूर्ण हिस्सेदारी रही है 232 विखंडनीय सामग्री में यू इसे सैन्य उपयोग के लिए बेहद असुविधाजनक बनाता है।

यूरेनियम के प्राकृतिक समस्थानिक

U-234

यूरेनियम-234 (यूरेनियम II) प्राकृतिक यूरेनियम (0.0055%) का हिस्सा है, Т=2.445⋅10 5 साल, α-उत्सर्जक, मूल रेडियोन्यूक्लाइड्स: 238 पु(α), 234 पा(β-), 234 Np(β+), एक संतति समस्थानिक है 230ठा। सामग्री 234 तुलनात्मक रूप से कम अर्ध-आयु के कारण अयस्क में U बहुत नगण्य है। 234 यू प्रतिक्रियाओं से बनता है:

238 यू → (4.51 अरब वर्ष, अल्फा क्षय) → 234

234 गु → (24.1 दिन, बीटा क्षय) → 234पा

234 Pa → (6.75 घंटे, बीटा क्षय) → 234 यू

आमतौर पर 234 U के साथ संतुलन में है 238 यू, क्षय और एक ही दर पर बन रहा है। हालांकि, परमाणुओं का क्षय 238 यू कुछ समय के लिए थोरियम और प्रोटैक्टीनियम के रूप में मौजूद है, इसलिए उन्हें रासायनिक या भौतिक रूप से अयस्क से अलग किया जा सकता है (भूजल द्वारा निक्षालित)। क्योंकि 234 U का आधा जीवन अपेक्षाकृत कम है, अयस्क में पाए जाने वाले इस समस्थानिक का निर्माण पिछले कुछ मिलियन वर्षों में हुआ था। प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता में लगभग आधा योगदान है 234यू।

एकाग्रता 234 प्रकाश समस्थानिकों में तरजीही संवर्धन के कारण अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम में यू काफी अधिक है। क्योंकि 234 यू एक मजबूत γ-उत्सर्जक है, और ईंधन में प्रसंस्करण के लिए यूरेनियम में इसकी एकाग्रता पर प्रतिबंध हैं। मूल रूप से, उच्च स्तर 234 यू आधुनिक रिएक्टरों के लिए स्वीकार्य है, लेकिन पुनर्संसाधित खर्च किए गए ईंधन में इस आइसोटोप के अस्वीकार्य स्तर होते हैं।

अवशोषण क्रॉस सेक्शन 234 थर्मल न्यूट्रॉन का यू 100 खलिहान है, और अनुनाद इंटीग्रल के लिए विभिन्न मध्यवर्ती न्यूट्रॉन, 700 खलिहान पर औसत है। इसलिए, रिएक्टरों में

थर्मल न्यूट्रॉन, इसे फिशाइल में परिवर्तित किया जाता है 235 यू बहुत अधिक से अधिक गति के साथ 238 यू (2.7 खलिहान के एक क्रॉस सेक्शन के साथ) में परिवर्तित हो जाता है 239 पु. नतीजतन, खर्च किए गए परमाणु ईंधन में कम होता है 234 यू ताजा से।

यू -235

यूरेनियम -235 (एक्टिनौरेनियम) एक आइसोटोप है जो तेजी से विकसित होने वाली विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम है। 1935 में डेम्पस्टर (आर्थर जेफरी डेम्पस्टर) द्वारा खोजा गया।

यह पहला आइसोटोप है जिस पर न्यूट्रॉन की कार्रवाई के तहत नाभिकों के जबरन विखंडन की प्रतिक्रिया का पता चला था। एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करना 235 यू 236 पर जाता है यू, जो दो भागों में विभाजित हो जाता है, ऊर्जा जारी करता है और कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है। किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन द्वारा विखंडनीय, सहज विखंडन में सक्षम, आइसोटोप 235 U प्राकृतिक यूरेनियम (0.72%), α-उत्सर्जक (ऊर्जा 4.679 MeV), Т=7.038⋅10 का एक हिस्सा है 8 साल, मातृ न्यूक्लाइड 235 पा, 235 एनपी और 239 पु, बेटी - 231 वां। सहज विखंडन तीव्रता 235 यू 0.16 डिवीजन/वर्ग किग्रा. जब एक केंद्रक विभाजित होता है 235 U ने 200 MeV ऊर्जा = 3.2⋅10 जारी की -11 जे, यानी 18 टीजे/मोल=77 टीजे/किग्रा। हालाँकि, इस ऊर्जा का 5% वस्तुतः undetectable न्यूट्रॉन द्वारा दूर किया जाता है। थर्मल न्यूट्रॉन के लिए परमाणु क्रॉस सेक्शन लगभग 1000 खलिहान है, और तेज़ न्यूट्रॉन के लिए यह लगभग 1 खलिहान है।

नेट 60 किलो वजन 235 यू केवल 9.6 विखंडन/एस उत्पन्न करता है, जिससे तोप-शैली परमाणु बम बनाना काफी आसान हो जाता है। 238 यू प्रति किलोग्राम 35 गुना अधिक न्यूट्रॉन बनाता है, इसलिए इस आइसोटोप का एक छोटा प्रतिशत भी इस आंकड़े को कई गुना बढ़ा देता है। 234 U 22 गुना अधिक न्यूट्रॉन बनाता है और एक समान होता है 238 यू अवांछित कार्रवाई। निश्चित गतिविधि 235 यू केवल 2.1 माइक्रोक्यूरी/जी; इसका प्रदूषण 0.8% है 234 आप इसे 51 माइक्रोक्यूरी/जी तक बढ़ा सकते हैं। हथियार-ग्रेड यूरेनियम का गंभीर द्रव्यमान। (93.5% 235 U) जलीय घोल में 1 किग्रा से कम है, एक खुली गेंद के लिए - लगभग 50 किग्रा, एक परावर्तक वाली गेंद के लिए - 15 - 23 किग्रा।

प्राकृतिक यूरेनियम में, केवल एक, अपेक्षाकृत दुर्लभ, आइसोटोप एक परमाणु बम का कोर बनाने या पावर रिएक्टर में प्रतिक्रिया का समर्थन करने के लिए उपयुक्त है। के अनुसार संवर्धन की डिग्री 235 परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए परमाणु ईंधन में यू 2-4.5% तक होता है, हथियारों के उपयोग के लिए - कम से कम 80%, और अधिक अधिमानतः 90%। संयुक्त राज्य अमेरिका में 235 हथियार ग्रेड यू 93.5% तक समृद्ध है (उद्योग 97.65% उत्पादन करने में सक्षम है)। इस तरह के यूरेनियम का इस्तेमाल नौसेना के रिएक्टरों में होता है।

टिप्पणी. यूरेनियम सामग्री 235 यू 85% से अधिक को हथियार-ग्रेड यूरेनियम कहा जाता है, जिसमें 20% से अधिक और 85% से कम सामग्री होती है - हथियारों के उपयोग के लिए उपयुक्त यूरेनियम, क्योंकि इसका उपयोग "खराब" (अप्रभावी बम) बनाने के लिए किया जा सकता है। लेकिन आप इससे एक "अच्छा" बम भी बना सकते हैं, यदि आप विस्फोट, न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर और कुछ अतिरिक्त तरकीबों का उपयोग करते हैं। सौभाग्य से, दुनिया के केवल 2-3 देश ही इस तरह की तरकीबों को व्यवहार में ला सकते हैं। अब, यूरेनियम से बम, जाहिरा तौर पर, कहीं भी उत्पादित नहीं किए जा रहे हैं (परमाणु हथियारों से प्लूटोनियम विस्थापित यूरेनियम), लेकिन यूरेनियम -235 की संभावनाएं यूरेनियम बम बंदूक डिजाइन की सादगी और ऐसे बमों के विस्तारित उत्पादन की संभावना के कारण बनी हुई हैं जब आवश्यकता अप्रत्याशित रूप से उत्पन्न होती है।

हल्का होना 234 U आनुपातिक रूप से इससे भी अधिक समृद्ध है 235 द्रव्यमान में अंतर के आधार पर प्राकृतिक यूरेनियम समस्थानिकों के पृथक्करण की सभी प्रक्रियाओं में यू, जो परमाणु बम आवेशों के उत्पादन में एक निश्चित समस्या प्रस्तुत करता है। अत्यधिक समृद्ध 235 यू में आमतौर पर 1.5-2.0% होता है 234यू।

मंडल 235 यू का उपयोग परमाणु हथियारों में, ऊर्जा उत्पादन के लिए और महत्वपूर्ण एक्टिनाइड्स के संश्लेषण के लिए किया जाता है। न्यूट्रॉन के उत्पादन के लिए परमाणु रिएक्टरों में प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग किया जाता है। विखंडन द्वारा उत्पादित न्यूट्रॉन की अधिकता से श्रृंखला प्रतिक्रिया बनी रहती है। 235 यू, एक ही समय में, अतिरिक्त न्यूट्रॉन, चेन रिएक्शन द्वारा लावारिस, एक अन्य प्राकृतिक आइसोटोप द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, 238 यू, जो प्लूटोनियम के उत्पादन की ओर जाता है, जो न्यूट्रॉन के प्रभाव में विखंडन करने में भी सक्षम है।

यू-236

प्रकृति में अशुद्धता मात्रा में होता है, α- उत्सर्जक, Т=2.3415⋅10 7 साल, में विभाजित 232 वां। न्यूट्रॉन से बमबारी करने पर बनता है 235 यू फिर एक बेरियम आइसोटोप और एक क्रिप्टन आइसोटोप में विभाजित हो जाता है, दो न्यूट्रॉन, गामा किरणें और ऊर्जा जारी करता है।

कम मात्रा में यह ताजा ईंधन का हिस्सा है; रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम का विकिरण होने पर जमा होता है, और इसलिए इसे खर्च किए गए यूरेनियम परमाणु ईंधन के लिए "सिग्नलिंग डिवाइस" के रूप में उपयोग किया जाता है। 236 U प्रयुक्त परमाणु ईंधन के पुनर्जनन के मामले में गैसीय प्रसार द्वारा आइसोटोप पृथक्करण के उप-उत्पाद के रूप में बनता है। परमाणु रिएक्टरों में लक्ष्य सामग्री के रूप में इस आइसोटोप का कुछ महत्व है। परमाणु रिएक्टर में पुनर्नवीनीकरण (संसाधित) यूरेनियम का उपयोग करते समय, प्राकृतिक यूरेनियम के उपयोग की तुलना में एक महत्वपूर्ण अंतर उत्पन्न होता है। खर्च किए गए परमाणु ईंधन से अलग यूरेनियम में आइसोटोप होता है 236 यू (0.5%), जो, जब ताजा ईंधन में उपयोग किया जाता है, आइसोटोप उत्पादन को उत्तेजित करता है 238 पु. इससे पावर-ग्रेड प्लूटोनियम की गुणवत्ता में गिरावट आती है, लेकिन परमाणु अप्रसार की समस्या के संदर्भ में यह एक सकारात्मक कारक हो सकता है।

एक पावर रिएक्टर में बनाया गया 236 यू - न्यूट्रॉन जहर, परमाणु ईंधन में इसकी उपस्थिति को उच्च स्तर के संवर्द्धन द्वारा मुआवजा दिया जाना है 235यू।

यू-238

यूरेनियम-238 (यूरेनियम I) - उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (1 MeV से अधिक) के साथ विखंडनीय, सहज विखंडन में सक्षम, प्राकृतिक यूरेनियम (99.27%), α- उत्सर्जक, Т=4.468⋅10 का आधार बनाता है 9 साल, सीधे में विभाजित करता है 234 गु, कई आनुवंशिक रूप से संबंधित रेडियोन्यूक्लाइड्स बनाता है, और 18 उत्पादों के माध्यम से बदल जाता है 206 पंजाब। श्रृंखला की निरंतर क्षय दर रेडियोमेट्रिक डेटिंग में बाल न्यूक्लाइड के माता-पिता न्यूक्लाइड की सांद्रता के अनुपात का उपयोग करना संभव बनाती है। सहज विखंडन के अनुसार यूरेनियम -238 का आधा जीवन निश्चित रूप से स्थापित नहीं किया गया है, लेकिन यह बहुत बड़ा है - लगभग 10 16 साल, ताकि मुख्य प्रक्रिया के संबंध में विखंडन की संभावना - अल्फा कण का उत्सर्जन - केवल 10 है -7 . एक किलोग्राम यूरेनियम प्रति सेकंड केवल 10 सहज विखंडन देता है, और उसी समय के दौरान α-कण 20 मिलियन नाभिकों का उत्सर्जन करते हैं। जनक न्यूक्लाइड्स: 242 पु(α), 238 पा(β-) 234 ठ, पुत्री - 234 गु।

हालांकि यूरेनियम-238 को प्राथमिक विखंडनीय सामग्री के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसके विखंडन के लिए आवश्यक न्यूट्रॉन की उच्च ऊर्जा के कारण परमाणु उद्योग में इसका महत्वपूर्ण स्थान है। उच्च घनत्व और परमाणु भार होने के कारण, 238 U परमाणु और हाइड्रोजन बमों में इससे आवेश/परावर्तक गोले बनाने के लिए उपयुक्त है। तथ्य यह है कि यह तेजी से न्यूट्रॉन द्वारा विभाजित होता है, चार्ज की ऊर्जा उपज को बढ़ाता है: परोक्ष रूप से, परावर्तित न्यूट्रॉन को गुणा करके, या सीधे न्यूट्रॉन (संलयन के दौरान) चार्ज खोल के नाभिक के विखंडन से। विखंडन द्वारा उत्पादित लगभग 40% न्यूट्रॉन और सभी संलयन न्यूट्रॉन विखंडन के लिए पर्याप्त होते हैं 238 यू ऊर्जा। 238 यू की सहज विखंडन दर 35 गुना अधिक है 235 यू, 5.51 डिवीजन/वर्ग किग्रा। इससे इसे तोप के बमों में आवेश/परावर्तक खोल के रूप में उपयोग करना असंभव हो जाता है, क्योंकि इसका उपयुक्त द्रव्यमान (200-300 किग्रा) बहुत अधिक न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि बनाएगा। साफ़ 238 यू में 0.333 माइक्रोक्यूरी/जी की विशिष्ट रेडियोधर्मिता है। इस यूरेनियम आइसोटोप के लिए आवेदन का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र उत्पादन है 239 पु. प्लूटोनियम एक परमाणु द्वारा कब्जा किए जाने के बाद शुरू होने वाली कई प्रतिक्रियाओं में बनता है। 238 यू न्यूट्रॉन। 235 वें समस्थानिक में प्राकृतिक या आंशिक रूप से समृद्ध यूरेनियम वाले किसी भी रिएक्टर ईंधन में ईंधन चक्र के अंत के बाद प्लूटोनियम का एक निश्चित अनुपात होता है।

समाप्त यूरेनियम

निकासी के बाद 235 यू प्राकृतिक यूरेनियम से, शेष सामग्री को "घटिया यूरेनियम" कहा जाता है, क्योंकि। यह आइसोटोप में समाप्त हो गया है 235 यू और 234 यू। कम सामग्री 234 यू (लगभग 0.001%) सामग्री को कम करते हुए प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में रेडियोधर्मिता को लगभग आधा कर देता है 235 यू का व्यावहारिक रूप से घटे हुए यूरेनियम की रेडियोधर्मिता पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

दुनिया में लगभग सभी कम हो चुके यूरेनियम को यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड के रूप में संग्रहित किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका के पास तीन गैसीय प्रसार संवर्धन सुविधाओं में 560,000 टन घटिया यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड (UF6) है, जबकि रूस के पास सैकड़ों हजारों टन है। मुख्य रूप से हटाने के कारण, कम यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम के रूप में रेडियोधर्मी के रूप में आधा है 234 यू। इस तथ्य के कारण कि यूरेनियम का मुख्य उपयोग ऊर्जा उत्पादन है, परमाणु रिएक्टरों में थर्मल न्यूट्रॉन के साथ, कम यूरेनियम कम आर्थिक मूल्य वाला एक बेकार उत्पाद है।

सुरक्षा के दृष्टिकोण से, गैसीय क्षीण यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड को यूरेनियम ऑक्साइड में परिवर्तित करना आम है, जो एक ठोस है। यूरेनियम ऑक्साइड या तो एक प्रकार के रेडियोधर्मी कचरे के रूप में निपटाया जाता है, या प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए तेजी से न्यूट्रॉन रिएक्टरों में इस्तेमाल किया जा सकता है।

यूरेनियम ऑक्साइड का निपटान कैसे किया जाए, इस पर निर्णय इस बात पर निर्भर करता है कि कोई देश घटते यूरेनियम को कैसे देखता है: रेडियोधर्मी कचरे का निपटान किया जाना है, या आगे उपयोग के लिए उपयुक्त सामग्री के रूप में। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, हाल ही में, कम यूरेनियम को आगे उपयोग के लिए कच्चे माल के रूप में माना जाता था। लेकिन 2005 के बाद से, यह दृष्टिकोण बदलना शुरू हो गया है, और अब संयुक्त राज्य अमेरिका में घटे हुए यूरेनियम ऑक्साइड का निपटान करना संभव है। फ्रांस में, घटे हुए यूरेनियम को रेडियोधर्मी अपशिष्ट नहीं माना जाता है, लेकिन यूरेनियम ऑक्साइड के रूप में संग्रहित होने की उम्मीद है। रूस में, संघीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी का नेतृत्व अपशिष्ट यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड को एक मूल्यवान सामग्री मानता है जिसे दफन नहीं किया जा सकता है। अपशिष्ट यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड को यूरेनियम ऑक्साइड में बदलने के लिए एक औद्योगिक संयंत्र के निर्माण पर काम शुरू हो गया है। परिणामी यूरेनियम ऑक्साइड को तेजी से न्यूट्रॉन रिएक्टरों या इसके आगे संवर्धन में उनके आगे के उपयोग के लिए लंबे समय तक संग्रहीत किया जाना चाहिए। 235 यू थर्मल रिएक्टरों में दहन के बाद।

समृद्ध यूरेनियम का उपयोग करने के तरीके खोजना संवर्धन कंपनियों के लिए एक बड़ी चुनौती है। मूल रूप से, इसका उपयोग यूरेनियम के उच्च घनत्व और इसकी अपेक्षाकृत कम लागत से जुड़ा है। घटे हुए यूरेनियम के दो सबसे महत्वपूर्ण उपयोग विकिरण परिरक्षण के रूप में और विमान नियंत्रण सतहों जैसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में गिट्टी के रूप में हैं। प्रत्येक बोइंग 747 में इस उद्देश्य के लिए 1,500 किलोग्राम कम यूरेनियम होता है। घटे हुए यूरेनियम का उपयोग बड़े पैमाने पर टक्कर की छड़ों (वायरलाइन ड्रिलिंग) के रूप में तेल के कुओं की ड्रिलिंग में किया जाता है, इसका वजन उपकरण को कीचड़ से भरे कुओं में डुबो देता है। इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटार, बड़े चक्का, अंतरिक्ष वंश वाहनों और रेसिंग नौकाओं में गिट्टी के रूप में किया जाता है।

लेकिन यूरेनियम का सबसे प्रसिद्ध उपयोग कवच-भेदी प्रक्षेप्य के लिए कोर के रूप में है। अन्य धातुओं और ताप उपचार के साथ एक निश्चित मिश्र धातु के साथ (2% Mo या 0.75% Ti के साथ मिश्रधातु, पानी या तेल में 850 ° तक गरम धातु की तेजी से शमन, आगे 5 घंटे के लिए 450 ° पर पकड़), धातु यूरेनियम कठिन हो जाता है और स्टील से अधिक मजबूत (गैप पर ताकत> 1600 एमपीए)। अपने उच्च घनत्व के साथ मिलकर, यह कठोर यूरेनियम को भेदने वाले कवच में बेहद प्रभावी बनाता है, जो कि अधिक महंगा एकल क्रिस्टल टंगस्टन की प्रभावशीलता के समान है। कवच के विनाश की प्रक्रिया यूरेनियम के मुख्य भाग को धूल में पीसने, संरक्षित वस्तु में धूल के प्रवेश और वहां प्रज्वलन के साथ होती है। डेजर्ट स्टॉर्म के दौरान 300 टन घटिया यूरेनियम युद्ध के मैदान में छोड़ दिया गया था (ज्यादातर A-10 30mm GAU-8 तोप के गोले के अवशेष, प्रत्येक खोल में 272 ग्राम यूरेनियम मिश्र धातु होता है)। टैंक कवच में कम यूरेनियम का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एम -1 अब्राम्स टैंक (यूएसए)। -4 द्रव्यमान द्वारा% (क्षेत्र के आधार पर 2-4 पीपीएम), अम्लीय आग्नेय चट्टानों में 3.5 10 -4 %, चिकनी मिट्टी और शैल में 3.2 10 -4 %, बुनियादी चट्टानों में 5 10 -5 %, मेंटल 3 10 की अल्ट्रामैफिक चट्टानों में -7 %। लिथोस्फीयर की 20 किमी मोटी परत में यूरेनियम की मात्रा का अनुमान 1.3⋅10 है 14 मी. यह पृथ्वी की पपड़ी बनाने वाली सभी चट्टानों का हिस्सा है, और प्राकृतिक जल और जीवित जीवों में भी मौजूद है। शक्तिशाली निक्षेप नहीं बनाता है। यूरेनियम का बड़ा हिस्सा अम्लीय, उच्च-सिलिकॉन चट्टानों में पाया जाता है। यूरेनियम की सबसे कम सांद्रता अल्ट्रामैफिक चट्टानों में होती है, अधिकतम - तलछटी चट्टानों (फॉस्फोराइट्स और कार्बोनेस शेल्स) में। महासागरों में 10 होते हैं 10 टन यूरेनियम। मिट्टी में यूरेनियम की सांद्रता 0.7 - 11 पीपीएम (फास्फेट उर्वरकों के साथ निषेचित कृषि मिट्टी में 15 पीपीएम), समुद्र के पानी में 0.003 पीपीएम की सीमा में भिन्न होती है।

यूरेनियम पृथ्वी में मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है। 1% से अधिक U सामग्री वाले 100 ज्ञात यूरेनियम खनिज हैं। इनमें से लगभग एक तिहाई खनिजों में यूरेनियम टेट्रावैलेंट है, बाकी में यह हेक्सावैलेंट है। इन यूरेनियम खनिजों में से 15 साधारण ऑक्साइड या हाइड्रॉक्सिल हैं, 20 जटिल टाइटेनेट्स और नाइओबेट्स हैं, 14 सिलिकेट्स हैं, 17 फॉस्फेट हैं, 10 कार्बोनेट्स हैं, 6 सल्फेट्स हैं, 8 वैनडेट्स हैं, और 8 आर्सेनेट हैं। यूरेनियम यौगिकों के अज्ञात रूप कुछ समुद्री कार्बोनेस शेल्स, लिग्नाइट और कोयले में और आग्नेय चट्टानों में इंटरग्रेनुलर फिल्मों में पाए जाते हैं। 15 यूरेनियम खनिज औद्योगिक महत्व के हैं।

बड़े अयस्क भंडारों में मुख्य यूरेनियम खनिजों का प्रतिनिधित्व ऑक्साइड (यूरेनियम राल, यूरेनियम, कॉफ़ीनिट), वनाडेट्स (कार्नोटाइट और ट्यूयुमुनाइट) और जटिल टाइटेनेट्स (ब्रैनेराइट और डेविडाइट) द्वारा किया जाता है। टाइटनेट भी औद्योगिक महत्व के हैं, उदाहरण के लिए, ब्रैनेराइट यूटीआई 2O6 , सिलिकेट्स - कॉफ़ी यू 1-एक्स (ओएच) 4x , टैंटालोनिओबेट्स और हाइड्रेटेड यूरेनिल फॉस्फेट और आर्सेनेट - यूरेनियम अभ्रक। यूरेनियम प्राकृतिक रूप से मूल तत्व के रूप में नहीं होता है। इस तथ्य के कारण कि यूरेनियम ऑक्सीकरण के कई चरणों में हो सकता है, यह एक बहुत ही विविध भूवैज्ञानिक सेटिंग में होता है।

यूरेनियम का अनुप्रयोग

विकसित देशों में, यूरेनियम का उत्पादन मुख्य रूप से विखंडनीय न्यूक्लाइड्स उत्पन्न करने के उद्देश्य से होता है ( 235 यू और 233 यू, 239 पु) - हथियार-श्रेणी के न्यूक्लाइड और परमाणु हथियारों के घटक (परमाणु बम और रणनीतिक और सामरिक प्रोजेक्टाइल, न्यूट्रॉन बम, हाइड्रोजन बम ट्रिगर, आदि) दोनों का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किए गए औद्योगिक रिएक्टरों के लिए ईंधन। एक परमाणु बम में, एकाग्रता 235 यू 75% से अधिक है। शेष दुनिया में, धातु यूरेनियम या इसके यौगिकों का उपयोग परमाणु ईंधन के रूप में बिजली और अनुसंधान परमाणु रिएक्टरों में किया जाता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के स्थिर रिएक्टरों में यूरेनियम समस्थानिकों के एक प्राकृतिक या कम समृद्ध मिश्रण का उपयोग किया जाता है, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (थर्मल, विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा, विकिरण या प्रकाश के स्रोत) या तेजी से चलने वाले रिएक्टरों में अत्यधिक समृद्ध उत्पाद का उपयोग किया जाता है। न्यूट्रॉन। रिएक्टर अक्सर धात्विक यूरेनियम, डोप्ड और अनडोप्ड का उपयोग करते हैं। हालांकि, कुछ प्रकार के रिएक्टर ठोस यौगिकों के रूप में ईंधन का उपयोग करते हैं (उदाहरण के लिए, UO 2 ), साथ ही यूरेनियम के जलीय यौगिक या किसी अन्य धातु के साथ यूरेनियम का एक तरल मिश्र धातु।

यूरेनियम का मुख्य उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए परमाणु ईंधन का उत्पादन है। 1400 मेगावाट की स्थापित क्षमता वाले एक दाबित जल रिएक्टर को 50 नए ईंधन तत्वों के निर्माण के लिए प्रति वर्ष 225 टन प्राकृतिक यूरेनियम की आवश्यकता होती है, जो उपयोग किए गए ईंधन तत्वों की एक समान संख्या के लिए बदले जाते हैं। इस रिएक्टर को लोड करने के लिए लगभग 130 टन SWU (पृथक्करण कार्य इकाई) और प्रति वर्ष $40 मिलियन की लागत स्तर की आवश्यकता होती है। परमाणु रिएक्टर के लिए ईंधन में यूरेनियम -235 की सांद्रता 2-5% है।

पहले की तरह, यूरेनियम अयस्क उनसे रेडियम निकालने के दृष्टिकोण से कुछ रुचि रखते हैं (जिसकी सामग्री लगभग 1 ग्राम प्रति 3 टन अयस्क है) और कुछ अन्य प्राकृतिक रेडियोन्यूक्लाइड हैं। यूरेनियम यौगिकों का उपयोग कांच उद्योग में कांच को लाल या हरे रंग में रंगने के लिए किया जाता है, या इसे एक सुंदर हरा-पीला रंग देने के लिए किया जाता है। उनका उपयोग फ्लोरोसेंट ग्लास के उत्पादन में भी किया जाता है: यूरेनियम का एक छोटा सा जोड़ ग्लास को एक सुंदर पीला-हरा प्रतिदीप्ति देता है।

1980 के दशक तक, दंत चिकित्सकों द्वारा प्राकृतिक यूरेनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था, प्राकृतिक रंग प्राप्त करने और डेन्चर और क्राउन में मूल प्रतिदीप्ति को प्रेरित करने के लिए इसे सिरेमिक में शामिल किया जाता था। (यूरेनियम जबड़ा आपकी मुस्कान को उज्जवल बनाता है!) 1942 से मूल पेटेंट 0.1% यूरेनियम सामग्री की सिफारिश करता है। इसके बाद, प्राकृतिक यूरेनियम को घटिया यूरेनियम से बदल दिया गया। इससे दो फायदे हुए - सस्ता और कम रेडियोधर्मी। यूरेनियम का उपयोग लैंप फिलामेंट्स में और चमड़े और लकड़ी के उद्योगों में डाई के रूप में भी किया जाता है। यूरेनियम लवण का उपयोग ऊन और चमड़े के अचार बनाने और रंगने के समाधान में किया जाता है। जैविक वस्तुओं के पतले वर्गों के विपरीत को बढ़ाने के लिए, और वायरस, कोशिकाओं और मैक्रोमोलेक्यूल्स को दागने के लिए, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में यूरेनिल एसीटेट और यूरेनिल फॉर्मेट का उपयोग इलेक्ट्रॉन-अवशोषित सजावटी एजेंटों के रूप में किया जाता है।

ना 2 यू 2 ओ 7 प्रकार के यूरेनेट्स ("येलो यूरेनिल") ने सिरेमिक ग्लेज़ और एनामेल्स (ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर पीले, हरे और काले रंगों में रंग) के लिए वर्णक के रूप में आवेदन पाया है। ना 2U2O7 पेंटिंग में पीले रंग के रूप में भी प्रयोग किया जाता है। कुछ यूरेनियम यौगिक सहज होते हैं। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, यूरेनिल नाइट्रेट का व्यापक रूप से नकारात्मक को बढ़ाने और टिंटेड फोटोग्राफिक प्रिंट (सकारात्मक भूरे या भूरे रंग का धुंधला) बनाने के लिए एक विरेटिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता था। यूरेनिल एसीटेट UO 2 (एच 3 सीओओएच) 2 विश्लेषणात्मक रसायन शास्त्र में प्रयोग किया जाता है - यह सोडियम के साथ एक अघुलनशील नमक बनाता है। फास्फोरस उर्वरकों में काफी मात्रा में यूरेनियम होता है। उच्च-ऊर्जा एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन की गई एक्स-रे ट्यूब में लक्ष्य के रूप में धात्विक यूरेनियम का उपयोग किया जाता है।

कुछ यूरेनियम लवण रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं जैसे सुगंधित हाइड्रोकार्बन का ऑक्सीकरण, वनस्पति तेलों का निर्जलीकरण आदि। कार्बाइड 235 नाइओबियम कार्बाइड और जिरकोनियम कार्बाइड के साथ एक मिश्र धातु में यू का उपयोग परमाणु जेट इंजनों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है (कार्यशील द्रव हाइड्रोजन + हेक्सेन है)। लोहे और घटिया यूरेनियम की मिश्र धातु ( 238 यू) शक्तिशाली मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में, चिकित्सा रेडियोथेरेपी उपकरणों के लिए विमान काउंटरवेट और एंटी-रेडिएशन स्क्रीन के निर्माण में घटे हुए यूरेनियम का उपयोग किया जाता है। रेडियोधर्मी कार्गो और परमाणु कचरे के परिवहन के लिए परिवहन कंटेनरों के निर्माण के साथ-साथ विश्वसनीय जैविक सुरक्षा के उत्पादों (उदाहरण के लिए, सुरक्षात्मक स्क्रीन) के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले यूरेनियम का उपयोग किया जाता है। γ-विकिरण के अवशोषण के दृष्टिकोण से, यूरेनियम सीसा की तुलना में पांच गुना अधिक प्रभावी है, जो सुरक्षात्मक स्क्रीन की मोटाई को काफी कम करना और रेडियोन्यूक्लाइड्स के परिवहन के लिए इच्छित कंटेनरों की मात्रा को कम करना संभव बनाता है। रेडियोधर्मी कचरे के लिए सूखी भंडारण सुविधाएं बनाने के लिए बजरी के बजाय घटे हुए यूरेनियम ऑक्साइड पर आधारित कंक्रीट का उपयोग किया जाता है।

मुख्य रूप से हटाने के कारण, कम यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम के रूप में रेडियोधर्मी के रूप में आधा है 234 यू। इसका उपयोग विशेष रूप से गोले के कवच-भेदी विशेषताओं को बेहतर बनाने के लिए कवच स्टील को मिश्र धातु के लिए किया जाता है। जब 2% मो या 0.75% टीआई के साथ मिश्रित किया जाता है और गर्मी का इलाज किया जाता है (पानी या तेल में 850 डिग्री सेल्सियस तक गरम धातु की त्वरित शमन, आगे 5 घंटे के लिए 450 डिग्री सेल्सियस पर पकड़), धातु यूरेनियम स्टील (तन्यता) की तुलना में कठिन और मजबूत हो जाता है ताकत 1600 एमपीए से अधिक है, इस तथ्य के बावजूद कि शुद्ध यूरेनियम के लिए यह 450 एमपीए है)। अपने उच्च घनत्व के साथ संयुक्त, यह कठोर यूरेनियम पिंड को एक अत्यंत प्रभावी कवच ​​भेदन उपकरण बनाता है, जो अधिक महंगे टंगस्टन की प्रभावशीलता के समान है। भारी यूरेनियम टिप भी प्रक्षेप्य में बड़े पैमाने पर वितरण को बदलता है, इसकी वायुगतिकीय स्थिरता में सुधार करता है। कवच को मारते समय, ऐसा प्रक्षेप्य (उदाहरण के लिए, टाइटेनियम के साथ यूरेनियम का एक मिश्र धातु) नहीं टूटता है, लेकिन आत्म-तीक्ष्णता, जैसा कि यह था, और यह अधिक पैठ प्राप्त करता है। कवच के विनाश की प्रक्रिया यूरेनियम को धूल में पीसकर टैंक के अंदर हवा में प्रज्वलित करने के साथ होती है। आधुनिक टैंक कवच में कम यूरेनियम का उपयोग किया जाता है।

स्टील में थोड़ी मात्रा में यूरेनियम मिलाने से इसकी कठोरता बिना भंगुर हुए बढ़ जाती है और इसके अम्ल प्रतिरोध में वृद्धि होती है। विशेष रूप से एसिड-प्रतिरोधी, यहां तक ​​कि एक्वा रेजिया के संबंध में, 1200 के पिघलने बिंदु के साथ यूरेनियम और निकल (66% यूरेनियम और 33% निकल) का मिश्र धातु हैहे . विमान नियंत्रण सतहों जैसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में गिट्टी के रूप में डिप्लेटेड यूरेनियम का भी उपयोग किया जाता है। इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटार, बड़े चक्का, अंतरिक्ष वंश वाहनों और रेसिंग नौकाओं में गिट्टी के रूप में और तेल ड्रिलिंग में किया जाता है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, हमारे समय में, यूरेनियम परमाणु बम निर्मित नहीं होते हैं। हालाँकि, आधुनिक प्लूटोनियम बमों में 238 यू (घटित यूरेनियम सहित) का अभी भी उपयोग किया जाता है। यह आवेश का खोल बनाता है, न्यूट्रॉन को दर्शाता है और एक विस्फोटक विस्फोट योजना में प्लूटोनियम आवेश के संपीड़न में जड़ता को जोड़ता है। यह हथियार की प्रभावशीलता को बहुत बढ़ाता है और महत्वपूर्ण द्रव्यमान को कम करता है (यानी विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया बनाने के लिए आवश्यक प्लूटोनियम की मात्रा कम कर देता है)। डिप्लेटेड यूरेनियम का उपयोग हाइड्रोजन बमों में भी किया जाता है, उन्हें थर्मोन्यूक्लियर चार्ज के साथ पैक किया जाता है, अल्ट्राफास्ट न्यूट्रॉन की सबसे मजबूत धारा को परमाणु विखंडन के लिए निर्देशित किया जाता है और इस तरह हथियार की ऊर्जा उपज में वृद्धि होती है। विस्फोट के तीन चरणों के बाद इस तरह के बम को विखंडन-संलयन-विखंडन हथियार कहा जाता है। इस तरह के हथियार के विस्फोट से निकलने वाली अधिकांश ऊर्जा विखंडन पर ही गिरती है 238 यू, जो महत्वपूर्ण मात्रा में रेडियोधर्मी उत्पादों का उत्पादन करता है। उदाहरण के लिए, आइवी माइक (1952) परीक्षण में 10.4 मेगाटन की उपज के साथ हाइड्रोजन बम के विस्फोट में ऊर्जा का 77% यूरेनियम खोल में विखंडन प्रक्रियाओं से आया था। चूँकि घटे हुए यूरेनियम में एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान नहीं होता है, इसे असीमित मात्रा में बम में जोड़ा जा सकता है। सोवियत हाइड्रोजन बम (ज़ार बोम्बा - कुज़किना की माँ) में, 1961 में "केवल" 50 मेगाटन की शक्ति के साथ नोवाया ज़ेमल्या पर विस्फोट किया गया था, 90% उपज थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया से आई थी, के खोल के बाद से 238 विस्फोट के अंतिम चरण में U को सीसे से बदल दिया गया। यदि खोल बनाया गया था (जैसा कि वे शुरुआत में इकट्ठे हुए थे)। 238 U, तब विस्फोट की शक्ति 100 मेगाटन से अधिक हो गई और नतीजा दुनिया के सभी परमाणु हथियारों के परीक्षणों के योग का 1/3 हो गया।

चट्टानों और खनिजों की पूर्ण आयु को मापने के लिए भू-कालानुक्रम में प्राकृतिक यूरेनियम समस्थानिकों का उपयोग किया गया है। 1904 में वापस, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने इस तथ्य की ओर ध्यान आकर्षित किया कि पृथ्वी की आयु और सबसे प्राचीन खनिज यूरेनियम के आधे जीवन के परिमाण के समान क्रम के हैं। साथ ही, उन्होंने घनी चट्टान में निहित हीलियम और यूरेनियम की मात्रा से इसकी आयु निर्धारित करने का प्रस्ताव रखा। लेकिन विधि की कमी जल्द ही सामने आ गई: अत्यधिक मोबाइल हीलियम परमाणु घने चट्टानों में भी आसानी से फैल जाते हैं। वे आसपास के खनिजों में प्रवेश करते हैं, और रेडियोधर्मी क्षय के नियमों के अनुसार मूल यूरेनियम नाभिक के पास बहुत कम हीलियम रहता है। इसलिए, चट्टानों की आयु की गणना यूरेनियम नाभिक के क्षय के अंतिम उत्पाद यूरेनियम और रेडियोजेनिक लेड के अनुपात से की जाती है। कुछ वस्तुओं की आयु, जैसे कि अभ्रक, निर्धारित करना और भी आसान है: सामग्री की आयु यूरेनियम परमाणुओं की संख्या के समानुपाती होती है, जो उसमें क्षय हो गए हैं, जो निशानों की संख्या से निर्धारित होता है - टुकड़ों द्वारा छोड़े गए ट्रैक पदार्थ। यूरेनियम सांद्रता के अनुपात से ट्रैक एकाग्रता तक, किसी भी प्राचीन खजाने (फूलदान, गहने, आदि) की आयु की गणना की जा सकती है। भूविज्ञान में, एक विशेष शब्द "यूरेनियम घड़ी" का भी आविष्कार किया गया था। यूरेनियम घड़ी एक बहुत ही बहुमुखी उपकरण है। यूरेनियम समस्थानिक कई चट्टानों में पाए जाते हैं। पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम की सांद्रता औसतन तीन भाग प्रति मिलियन है। यह यूरेनियम और लेड के अनुपात को मापने के लिए पर्याप्त है, और फिर, रेडियोधर्मी क्षय सूत्रों का उपयोग करके, खनिज के क्रिस्टलीकरण के बाद से बीते हुए समय की गणना करें। यूरेनियम-लीड पद्धति का उपयोग करते हुए, सबसे प्राचीन खनिजों की आयु को मापना संभव था, और पृथ्वी ग्रह के जन्म की तारीख उल्कापिंडों की आयु से निर्धारित की गई थी। चंद्र मिट्टी की आयु भी ज्ञात है। चंद्र मिट्टी के सबसे नए टुकड़े सबसे पुराने स्थलीय खनिजों से भी पुराने हैं।

प्लूटोनियम के उत्पादन पर प्रयासों की एकाग्रता ने एक शक्तिशाली सफलता दी, लेकिन तथ्य यह है कि बेरिया के पास यूरेनियम -235 प्राप्त करने के लिए पर्याप्त व्यक्तिगत ध्यान देने का समय नहीं था - इस दिशा में चीजें बुरी तरह से चल रही थीं। बहुत बुरा!

यह सितंबर 1949 था, पहले सोवियत परमाणु बम के सफल परीक्षण के एक महीने बाद भी नहीं, और बेरिया ने अपने क्रेमलिन कार्यालय में एक कर्मचारी की रिपोर्ट सुनी, जो यूराल संयंत्र की व्यावसायिक यात्रा से लौटा था - वह जो बनाया गया था यूरेनियम समस्थानिकों को अलग करना।

- मुझे लगता है कि प्लांट 813 की स्थिति को अब संकट नहीं कहा जा सकता है, - कर्मचारी ने बताया। “लगभग एक साल से वे यूरेनियम के प्रसार पृथक्करण के लिए एक संयंत्र चालू नहीं कर पाए हैं। वहाँ, प्रबंधकों सहित कई कार्यकर्ता, बस निराश हो गए, वे यांत्रिक रूप से काम करते हैं, सफलता में विश्वास नहीं करते। यह संकट नहीं है, यह पीड़ा जैसा है।

बेरिया बहुत देर तक और सोच-समझकर चुप रहा, फिर टेलीफोन रिसीवर उठाया और एक आदेश दिया।

- शाम तक, मेरे लिए एक कार तैयार करो, मैं उरलों के लिए जा रहा हूं।

बेरिया कम्बाइन 813 के डी-1 संयंत्र के आसपास घूमे - संयंत्र के चारों ओर, जहां विशेष मशीनों में, यूरेनियम आइसोटोप हेक्साफ्लोराइड के प्रसार द्वारा, यूरेनियम -235 आइसोटोप को आइसोटोप के मिश्रण से अलग किया जाना था।

फिर उन्होंने एक बैठक बुलाई, जिसमें संयंत्र से ही, और उपकरण आपूर्तिकर्ताओं से, और विज्ञान के प्रतिनिधियों से लगभग सौ विशेषज्ञों ने भाग लिया।

जब अधीनस्थ घबराते हैं, तो नेता को शांत रहना चाहिए। और जितना अधिक अधीनस्थ घबराते हैं, उतना ही शांत नेता होना चाहिए, अन्यथा अधीनस्थों द्वारा उसकी किसी भी उग्रता को उसकी घबराहट के रूप में माना जाएगा, और फिर उनकी अपनी घबराहट और निराशा बेकाबू हो जाएगी। अपने सभी शांत और यहां तक ​​​​कि कुछ हद तक उदासीन हवा के साथ, नेता को यह दिखाना होगा कि "हमने इसे सबसे बुरी मुसीबतों से बाहर कर दिया है", और यह कि आपको बस थोड़ा दबाव बढ़ाने की जरूरत है, अपने दिमाग को थोड़ा और हिलाएं, और काम हो जाएगा सामाप्त करो।

"सामान्य तौर पर, मैं आपके पौधे की समस्याओं से परिचित हूं," बेरिया ने शांति से शुरू किया, "लेकिन अब मैं उन्हें आपके मुंह से सुनना चाहता हूं। आइए स्थिति में सबसे कनिष्ठ के साथ शुरू करें, और संयंत्र के निदेशक के साथ समाप्त करें।

सबसे पहले, हमेशा की तरह, लोग अधिकारियों, विशेष रूप से बड़े लोगों से शर्मिंदा होते हैं, लेकिन बोलने का ऐसा दायित्व - सबसे कम उम्र से शुरू - शर्म को दूर करता है, और लोग जो कुछ भी जानते हैं उसे फैलाते हैं।

बैठक में बेरिया ने जो सुना, साथ ही उन्होंने दुकानों में जो देखा, उसने कुल मिलाकर एक धूमिल तस्वीर पेश की।

D-1 गैस पृथक्करण संयंत्र में, पहले कैस्केड के चालू होने के तुरंत बाद, जिसमें मुख्य रूप से LB-7 प्रसार मशीनें शामिल थीं, कार्यशील गैस (यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड) पर चलने वाली मशीनों की बड़े पैमाने पर विफलताएँ शुरू हुईं। भविष्य में, यह LB-8 और LB-9 मशीनों पर दोहराया गया। दुर्घटनाओं के कारण कंप्रेसर इलेक्ट्रिक ड्राइव के बॉल बेयरिंग को जाम कर रहे हैं, जो या तो तुरंत बंद हो जाता है, या बीयरिंगों के तेजी से पहनने के साथ-साथ कंप्रेसर के अस्वीकार्य कंपन के साथ होता है। लेकिन ये विशेष, उच्च गति वाले बीयरिंग थे जो दसियों हज़ार घंटों की सेवा करने वाले थे, लेकिन वास्तव में वे कई सौ घंटों के संचालन के बाद विफल हो गए, और कुछ सामान्य रूप से केवल कई दसियों घंटों तक घूमते रहे।

और डी-1 संयंत्र में, प्रति दिन 50 कम्प्रेसर विफल हो गए, और यह नई मशीनों को माउंट करने की क्षमता से अधिक था। यह एक दर्दनाक काम था, दिन या रात बाधित नहीं - नई या मरम्मत की गई मशीनों के साथ विफल मल्टी-टन कंप्रेशर्स का प्रतिस्थापन! आखिरकार, उनके आपातकालीन बंद होने से पहले, सभी मशीनें एक काम करने वाली गैस से भरी हुई थीं - रासायनिक रूप से आक्रामक रेडियोधर्मी यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड, जो पहले से ही अपनी समस्थानिक संरचना में कुछ बदलाव लाने में कामयाब रही थी।

यह स्पष्ट नहीं था कि सटीकता के प्रथम श्रेणी के अनुसार निर्मित बॉल बेयरिंग, जो एक विशेष चयन में उत्तीर्ण हुए हैं, विफल क्यों हो जाते हैं? आखिरकार, कारखाने और कमीशन स्वीकृति परीक्षणों के साथ, सब कुछ क्रम में था।

उन्होंने विधानसभा की कमियों में, मशीनिंग के लिए आवश्यकताओं के विचलन में, और नए और नए कैस्केड के कमीशन के साथ बीयरिंगों की विफलता के कारण की तलाश शुरू कर दी और बढ़ी।

कार की मरम्मत बहुत मुश्किल थी। एक विफल कंप्रेसर के कारण, कैस्केड से 12 मशीनों के एक पूरे ब्लॉक को रोकना और डिस्कनेक्ट करना आवश्यक था, उसमें से काम करने वाली गैस को पंप करें, आपातकालीन मशीन को उसके स्थान से हटा दें और इसे पुनरीक्षण कार्यशाला में ले जाएं, झरझरा पैकेजों को उजागर करें। विभाजक टैंक में स्थापित प्लेटें जो नमी और जंग के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। जब्त मशीनों के बजाय, नई या पहले से मरम्मत की गई मशीनें लगाई गईं, जो पूरे विधानसभा चक्र को बार-बार दोहराती हैं (पंपिंग आउट, वैक्यूम की जकड़न की जांच, गैस से भरना, आदि)। और फिर से विश्वास के बिना कि बदली गई मशीन लंबे समय तक काम करेगी। इस श्रमसाध्य थकाऊ कार्य ने डी-1 संयंत्र के स्टार्ट-अप को पूरी तरह से अव्यवस्थित कर दिया और यह एक वास्तविक आपदा थी, जिसके कारण कुछ नेताओं को प्रसार विधि के औद्योगिक विकास की सफलता पर विश्वास नहीं हुआ।

एक दूसरी समस्या थी, और भी गंभीर - मशीनों में काम कर रहे गैस (यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड) के जंग (अपघटन) के अस्वीकार्य उच्च स्तर की खोज की गई थी। इससे यह तथ्य सामने आया कि अत्यधिक समृद्ध गैस का प्रवाह व्यावहारिक रूप से अंतिम कैस्केड तक नहीं पहुंचा, क्योंकि यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड विघटित हो गया, इसके प्रवाह का एक महत्वपूर्ण हिस्सा पाउडर (यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड) में बदल गया और मशीनों की आंतरिक दीवारों पर जमा हो गया।

मशीनों और संचार के निर्वात आयतन में वायुमंडल से खींची गई नम हवा द्वारा संक्षारण प्रक्रियाओं को विशेष रूप से तेजी से बढ़ाया गया। यह निकला हुआ किनारा कनेक्टर्स की अपर्याप्त जकड़न के साथ मशीनों में घुस गया, जिनमें से संयंत्र में हजारों की संख्या में थे। और चूंकि आपातकालीन वाहनों की मरम्मत के लिए ब्लॉक या कैस्केड को रोकना और खोलना आवश्यक था, इसलिए नम हवा के इनलेट से छुटकारा पाना व्यावहारिक रूप से असंभव था।

समस्याओं में वियोज्य गैस संचार के कई पतली दीवारों वाले पाइपों की पर्याप्त जकड़न के बारे में संदेह जोड़ा गया था, जिसमें वेल्डेड फ्लैंगेस थे। D-1 संयंत्र में उनकी कुल लंबाई कई किलोमीटर तक पहुँच गई।

बेरिया ने एक नोटबुक में प्रमुख मुद्दों को लिखा, सबसे महत्वपूर्ण लोगों का चयन करने की कोशिश की और उन छोटी-छोटी बातों को दूर किया जो उसके बिना हल हो जाएंगी।

वह विशेष रूप से मुख्य अभियंता और निदेशक के अंतिम भाषणों को पसंद नहीं करते थे। तथ्य यह है कि पहले इन पदों पर युवा इंजीनियरों को नियुक्त किया गया था, लेकिन लॉन्च से पहले, बेरिया, इस डर से कि युवा उन्हें सवालों से भर देंगे, उन्हें अनुभवी लोगों के साथ बदल दिया। और मैं गलत था! इन अनुभवी पेशेवरों ने आवश्यक उत्साह खो दिया और अब समस्याओं के तूफान के बजाय सामान्य काम की नकल की।

उन दोनों ने अपने प्रदर्शन को लगभग एक ही तरह से समाप्त किया:

"हम मानते हैं कि उपकरण की ऐसी संरचना के साथ संयंत्र काम नहीं करेगा," लेकिन हम जानते थे कि अन्य उपकरण बस मौजूद नहीं हैं!

"अच्छा," बेरिया ने संयंत्र प्रबंधकों के निष्कर्षों पर प्रतिक्रिया किए बिना कहा। - अब मैं आपसे इस बारे में बोलने के लिए कहता हूं कि कमियों को कैसे दूर किया जाए। गोर्की मशीन-बिल्डिंग प्लांट के प्रतिनिधि। आपकी एलबी मशीनें काम नहीं करतीं। बियरिंग्स से शुरू करें। क्या आपको उनके जाम होने के कारण मिले?

"उन्होंने इसे पाया," गोर्कोवाइट ने कहा। "हम गनर हैं, इसलिए हमने सटीकता के लिए प्रयास किया। उन्होंने बहुत सटीक बियरिंग लगाई, बहुत सटीक लैंडिंग की।

नतीजतन, रोटर्स का कोई बैकलैश नहीं था। और ऑपरेशन के दौरान, असमान हीटिंग और असमान थर्मल विस्तार होता है। बियरिंग लड़खड़ाता है और जाम हो जाता है।

- एम-हाँ। हमारे पूरे जीवन में, हम रूसियों की सटीकता की कमी के लिए आलोचना की गई है, अब हमने सटीकता हासिल कर ली है, और यह फिर से अच्छा नहीं है!

जारी रखें।

- इसे कैसे खत्म करना है - यह स्पष्ट है। आइए बियरिंग और लैंडिंग को ढीला करें, हम बैकलैश हासिल करेंगे। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड का क्षरण अधिक जटिल है...

और इसलिए, विशेषज्ञ के बाद विशेषज्ञ को सुनकर, बेरिया ने पाया कि समस्याओं को हल करने के कौन से तरीके पहले ही मिल चुके हैं, और कौन सी समस्याएं अनसुलझी हैं।

"हाँ," उन्होंने अंत में याद किया, "हमारे पास अभी भी मास्को से भौतिकविदों की एक यात्रा टीम है। आप क्या कहते हैं?

- कॉमरेड बेरिया! भौतिक विज्ञानी ने प्रसन्नतापूर्वक शुरुआत की। - पहले, मैं सिद्धांत रूप में कहूंगा, और फिर मैं हमारे प्रस्तावों की सूची पढ़ूंगा।

तथ्य यह है कि संयंत्र के कर्मियों की कम वैज्ञानिक और सांस्कृतिक तैयारियों के कारण, उनके कम अनुशासन के कारण, हम जो वैज्ञानिक सिफारिशें पेश करते हैं, उन्हें लागू नहीं किया जाता है। वे यहाँ हैं…

"आपको सूची पढ़ने की आवश्यकता नहीं है, स्थिति स्पष्ट है और इन सिफारिशों को सुनने की कोई आवश्यकता नहीं है," बेरिया ने वक्ता को बाधित किया, यह महसूस करते हुए कि विज्ञान, हमेशा की तरह, कारखाने के श्रमिकों से अलग रहने की कोशिश करता है और इसलिए , उनकी समस्याओं से।

"चलो समाधान के लिए आगे बढ़ते हैं," बेरिया सोच में थोड़ा रुक गया। शुरुआत करते हैं निर्देशक से। एक ऐसे सेनापति को लड़ाई सौंपना अपराधी है जो जीत में विश्वास नहीं करता। कॉमरेड किज़िमा, हम आपके और मुख्य अभियंता के लिए आसान पद खोजेंगे। मैं फिर से कॉमरेड चुरिन को संयंत्र के निदेशक और कॉमरेड रोडियोनोव को मुख्य अभियंता नियुक्त करता हूं।

कॉमरेड एल्यावदीन सबसे भारी वर्कशॉप में काम करते हैं, और उनकी रिपोर्ट में मुझे घबराहट नहीं हुई। कॉमरेड एलयावदीन को उत्पादन प्रमुख नियुक्त किया गया है।

विज्ञान ने हमें बताया कि संयंत्र के कर्मचारी वैज्ञानिक सिफारिशों को लागू नहीं कर पा रहे हैं ...

"यह वह नहीं है जो मैं कहना चाहता था," भौतिक विज्ञानी ने विरोध किया, इस तथ्य के आदी कि "बुद्धिमान वातावरण" में वे चीजों को उनके उचित नामों से नहीं बुलाते हैं।

- लेकिन उन्होंने कहा। इसलिए, मैं मास्को के सभी दूसरे वैज्ञानिकों को संयंत्र के कर्मचारियों में शामिल करता हूं और उन्हें संयंत्र के लिए अपनी सिफारिशों को पूरा करने का निर्देश देता हूं।

हम इस तरह की सजा के लायक नहीं हैं! भौतिक विज्ञानी ने फिर विरोध किया।

- क्या आप अपने स्वयं के वैज्ञानिक विचारों को प्रस्तुत करना एक सजा मानते हैं?!

"मेरे कहने का मतलब यह नहीं था ..." वैज्ञानिक उलझन में था।

लेकिन मुझे जो कहना था मैंने कह दिया! - बेरिया ने अप्रत्याशित रूप से बर्फीले स्वर में कहा, और सभी को याद आया कि वह कौन था।

- अब। एलबी मशीनों के तत्वों का क्षरण एक बड़ी समस्या है। क्या हमारे पास यूएसएसआर में एक बुद्धिमान धातु भौतिक विज्ञानी है?

"सेवरडलोव्स्क से प्रोफेसर याकुटोविच," मौके से एक आवाज सुनाई दी।

- नाम लिखिए, हम उसे संयंत्र के उप वैज्ञानिक निदेशक नियुक्त करेंगे। हमें विश्लेषणात्मक रसायनज्ञों की आवश्यकता है। स्मार्ट कौन जानता है? - बेरिया ने अपनी सूची से समस्याओं का समाधान खोजना जारी रखा।

शाम को, जब बैठक पहले से ही काफी थकी हुई थी और कमरे की हवा लंदन के धुंध के लिए धुँआदार थी, बेरिया ने गोर्की मशीन-बिल्डिंग प्लांट के प्रतिनिधियों के साथ समय सीमा तय की।

गोर्की निवासी ने तर्क दिया, "हमें एलबी मशीनों के पुनर्निर्माण के लिए छह महीने की जरूरत है।"

- क्या आप चलते-फिरते सोने जा रहे हैं? बेरिया ने व्यंग्यात्मक ढंग से पूछा।

लेकिन उनमें से छह हजार हैं!

- कुछ नहीं, युद्ध के दौरान आपके निर्देशक एलियन ने ऐसी समस्याओं का समाधान नहीं किया - चार महीने और एक दिन भी नहीं! वैसे, आप गोर्की मशीन-बिल्डिंग हैं, और आपकी कारों का ब्रांड "L" अक्षर से शुरू होता है, जैसे कि कारें लेनिनग्राद की थीं।

और "एलबी" का क्या अर्थ है?

सभी चुप हो गए और बेरिया को आश्चर्य से देखने लगे।

"कॉमरेड बेरिया," चकित गोर्की नागरिक ने आखिरकार जवाब दिया।

- "एलबी" "लावरेंटी बेरिया" है।

- क्या?! बेरिया अपनी कुर्सी पर पीछे झुक गया। यह किसी तरह की महामारी है... पार्टी ने मुझे मास्को के चारों ओर एक हवाई रक्षा बेल्ट बनाने का निर्देश दिया, जो... हम कहें, एक नए प्रकार के हथियार से लैस हो। डिजाइनरों ने इसे "बर्कुट" नाम दिया। खैर, सुनहरी चील और सुनहरी चील एक तेज़ पक्षी है और यह हथियार भी तेज़ है। और अब वे मुझे बताते हैं कि बर्कुट बेरिया के सम्मान में है। - टेबल पर वापस जाता है।

- सो है। कॉमरेड येलन को बताएं कि उसका सिर उसमें व्यस्त नहीं है! और तीन महीने में सभी कारें तैयार हो गईं !!

संदर्भ:एल.पी. बेरिया की हत्या के बाद, गोर्की मशीन-बिल्डिंग प्लांट की प्रसार मशीनों का नाम बदलकर एलबी से ओके (अलग डिज़ाइन), और बर्कुट वायु रक्षा प्रणाली को एस -25 कर दिया गया।

1950 में, LB-6 मशीनों के साथ संयंत्र को पूरा करने और LB-7 और LB-8 मशीनों पर सभी TD इंजनों (मोटर-ट्रांसफार्मर) को बदलने के साथ-साथ मशीनों की आंतरिक सतहों और सभी मशीनों के झरझरा फिल्टरों को निष्क्रिय करने के बाद, शुष्क हवा कार्यशाला के निर्माण के बाद कम (8-10 डिग्री सेल्सियस) तापमान पर ठंडा पानी की आपूर्ति के लिए पूर्ण कमीशनिंग प्रशीतन स्टेशन, डी -1 संयंत्र का सामान्य संचालन अंततः स्थापित किया गया था और डिजाइन राशि में यूरेनियम 235 का उत्पादन , पहले 75% और फिर 90% संवर्धन।

प्रसार प्रौद्योगिकी के पूरे परिसर की विशिष्ट उत्पादन और तकनीकी कठिनाइयाँ और विशेषताएं इतनी महान और अभेद्य निकलीं कि संयुक्त राज्य अमेरिका (1945) के बाद केवल तीन औद्योगिक देश ही दुनिया में इस तकनीक में महारत हासिल कर सके: 1949 में यूएसएसआर (प्लांट डी- 1), 1956 में ग्रेट ब्रिटेन (कैपेनहर्स्ट में कारखाना) और 1967 में फ्रांस (पियरेलेट में कारखाना)।

और USSR में, D-1 संयंत्र के बाद, बाद के वर्षों में, D-3, D-4, D-5 और अन्य संयंत्रों को आत्मविश्वास से परिचालन में लाया गया।