यूरेनियम 235 का आधा जीवन कितने वर्ष है? नया रूसी परमाणु

यूरेनियम कहाँ से आया?सबसे अधिक संभावना है, यह सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान प्रकट होता है। तथ्य यह है कि लोहे से भारी तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए, एक शक्तिशाली न्यूट्रॉन प्रवाह होना चाहिए, जो सुपरनोवा विस्फोट के दौरान ही होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि बाद में, इसके द्वारा गठित 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 क्षय होने पर यह ऊष्मा 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 छोड़ेगा। इसके अलावा, जैसे-जैसे यूरेनियम की खपत होती जाएगी, इसका प्रवाह कम होना चाहिए। चूँकि ऐसा कुछ भी नहीं देखा गया है, भूवैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कम से कम एक तिहाई यूरेनियम, और शायद यह पूरा, पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, जहाँ इसकी सामग्री 2.5∙10 -4% है। ऐसा क्यों हुआ इस पर चर्चा नहीं की गई.

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

बेकरेल किरणें क्या हैं?वोल्फगैंग रोएंटगेन द्वारा एक्स-रे की खोज के बाद, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-हेनरी बेकरेल को यूरेनियम लवण की चमक में रुचि हो गई, जो सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत होती है। वह समझना चाहता था कि क्या यहां एक्स-रे भी होते हैं। दरअसल, वे मौजूद थे - नमक ने काले कागज के माध्यम से फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन कर दिया। हालाँकि, एक प्रयोग में, नमक रोशन नहीं हुआ था, और फोटोग्राफिक प्लेट अभी भी काली हो गई थी। जब नमक और फोटोग्राफिक प्लेट के बीच कोई धातु की वस्तु रखी जाती थी, तो उसके नीचे का कालापन कम होता था। नतीजतन, प्रकाश द्वारा यूरेनियम के उत्तेजना के कारण नई किरणें बिल्कुल भी उत्पन्न नहीं हुईं और आंशिक रूप से धातु से होकर नहीं गुजरीं। उन्हें पहले "बेकरेल 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 आइसोटोप क्षय के दौरान एक अल्फा कण उत्सर्जित करते हैं, और बेटी उत्पाद भी बीटा क्षय का अनुभव करते हैं।

यूरेनियम की रेडियोधर्मिता कितनी अधिक है?यूरेनियम में कोई स्थिर आइसोटोप नहीं है, वे सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला यूरेनियम-238 है जिसका आधा जीवन 4.4 अरब वर्ष है। अगला यूरेनियम-235 है - 0.7 अरब वर्ष। ये दोनों अल्फा क्षय से गुजरते हैं और थोरियम के समस्थानिक बन जाते हैं। यूरेनियम-238 समस्त प्राकृतिक यूरेनियम का 99% से अधिक बनाता है। इसके लंबे आधे जीवन के कारण, इस तत्व की रेडियोधर्मिता छोटी है, और इसके अलावा, अल्फा कण मानव शरीर की सतह पर स्ट्रेटम कॉर्नियम पर काबू पाने में सक्षम नहीं हैं। वे कहते हैं कि आईवी 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 खदानों और प्रसंस्करण संयंत्रों में श्रमिकों की बीमारियों के आंकड़ों की ओर रुख किया है। उदाहरण के लिए, यहां कनाडाई और अमेरिकी विशेषज्ञों का एक हालिया लेख है, जिसमें 1950-1999 के दौरान कनाडाई प्रांत सस्केचेवान में एल डोरैडो खदान में 17,000 से अधिक श्रमिकों के स्वास्थ्य डेटा का विश्लेषण किया गया था ( पर्यावरण अनुसंधान, 2014, 130, 43-50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002)। वे इस तथ्य से आगे बढ़े कि विकिरण का तेजी से बढ़ने वाली रक्त कोशिकाओं पर सबसे मजबूत प्रभाव पड़ता है, जिससे संबंधित प्रकार के कैंसर होते हैं। आंकड़ों से यह भी पता चला है कि खदान श्रमिकों में औसत कनाडाई की तुलना में विभिन्न प्रकार के रक्त कैंसर की घटनाएं कम होती हैं। वहीं, विकिरण का मुख्य स्रोत यूरेनियम को ही नहीं, बल्कि उससे उत्पन्न गैसीय रेडॉन और उसके 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 फैला हुआ तत्व होने के कारण, पानी, मिट्टी में अनिवार्य रूप से मौजूद होता है और खाद्य श्रृंखला में केंद्रित होकर मानव शरीर में प्रवेश करता है। यह मानना ​​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 होता है, इसलिए WHO ने एक सीमा तय 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 होता 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 मिलीग्राम/लीटर, और दक्षिणी फ़िनलैंड में यह 7.8 मिलीग्राम/लीटर तक पहुँच जाता है। शोधकर्ता जानवरों पर यूरेनियम के प्रभाव का अध्ययन करके यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या WHO 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 घटे हुए यूरेनियम के साथ पानी पिलाया, और अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में - 0.2 से 120 मिलीग्राम / लीटर तक। निचला मान खदान के पास का पानी है, जबकि ऊपरी मान कहीं नहीं पाया जाता है - उसी फ़िनलैंड में मापी गई यूरेनियम की अधिकतम सांद्रता 20 mg/l है। लेखकों को आश्चर्य हुआ - 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, वजन ठीक से बढ़ा, बीमारी की शिकायत नहीं की और कैंसर से नहीं मरे। यूरेनियम, जैसा कि होना चाहिए, मुख्य रूप से गुर्दे और हड्डियों में और सौ गुना कम मात्रा में - यकृत में जमा किया गया था, और इसका संचय, जैसा कि अपेक्षित था, पानी में सामग्री पर निर्भर था। हालाँकि, इससे गुर्दे की विफलता नहीं हुई, या यहाँ तक कि सूजन के किसी आणविक मार्कर की उल्लेखनीय उपस्थिति भी नहीं हुई। लेखकों ने WHO के कड़े दिशानिर्देशों की समीक्षा शुरू करने का सुझाव दिया। हालाँकि, एक चेतावनी है: मस्तिष्क पर प्रभाव। चूहों के मस्तिष्क में यकृत की तुलना में कम यूरेनियम था, लेकिन इसकी सामग्री पानी में मात्रा पर निर्भर नहीं थी। लेकिन यूरेनियम ने मस्तिष्क के एंटीऑक्सीडेंट सिस्टम के काम को प्रभावित किया: कैटालेज़ की गतिविधि में 20% की वृद्धि हुई, ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज़ में 68-90% की वृद्धि हुई, जबकि खुराक की परवाह किए बिना सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ की गतिविधि में 50% की गिरावट आई। इसका मतलब यह 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 में इसके संचय की अनुपस्थिति में यूरेनियम का एक मजबूत प्रभाव, वैसे, साथ ही जननांग अंगों में - पहले देखा गया था। इसके अलावा, 75-150 मिलीग्राम/लीटर की सांद्रता पर यूरेनियम वाला 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) ने मैदान में छोड़े गए जानवरों, मुख्य रूप से नर, के व्यवहार को प्रभावित किया: उन्होंने नियंत्रण रेखाओं के विपरीत, रेखाओं को पार किया, अपने पिछले पैरों पर खड़े हुए और अपने बालों को ब्रश किया। इस बात के प्रमाण हैं कि यूरेनियम जानवरों में स्मृति क्षीणता का कारण भी बनता है। व्यवहार में परिवर्तन मस्तिष्क में लिपिड ऑक्सीकरण के स्तर से संबंधित है। पता चला कि यूरेनियम के पानी से चूहे स्वस्थ तो हो गए, लेकिन मूर्ख बन गए। ये डेटा तथाकथित फारस की खाड़ी सिंड्रोम (खाड़ी युद्ध सिंड्रोम) के विश्लेषण में 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 उनके साथ कैसे जुड़ा है। उदाहरण के लिए, बफ़ेलो विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर ट्रेसी बैंक ने मार्सेलस शेल की खोज की है, जो पश्चिमी न्यूयॉर्क राज्य से पेंसिल्वेनिया और ओहियो के माध्यम से पश्चिम वर्जीनिया तक फैला है। यह पता चला कि यूरेनियम रासायनिक रूप से हाइड्रोकार्बन के स्रोत के साथ सटीक रूप से बंधा हुआ है (याद रखें कि संबंधित कार्बोनेसियस शेल्स में यूरेनियम की मात्रा सबसे अधिक है)। प्रयोगों से पता चला है कि सीवन को तोड़ने 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 में प्रदूषण का कारण बन सकता है। इसमें विकिरण का खतरा नहीं है, लेकिन यूरेनियम एक जहरीला तत्व है, ''ट्रेसी बैंक ने 25 अक्टूबर, 2010 को एक विश्वविद्यालय प्रेस विज्ञप्ति में कहा। शेल गैस के निष्कर्षण के दौरान यूरेनियम या थोरियम से पर्यावरण प्रदूषण के खतरे पर विस्तृत लेख अभी तक तैयार नहीं किया गया है।

यूरेनियम की आवश्यकता क्यों है?पहले, इसका उपयोग सिरेमिक और रंगीन कांच के निर्माण के लिए रंगद्रव्य 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 - नाभिक की विभाजित करने की क्षमता।

परमाणु विखंडन क्या है? नाभिक का दो असमान बड़े टुकड़ों में विघटित होना। यह ठीक इसी गुण के कारण है कि न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान न्यूट्रॉन विकिरण के कारण यूरेनियम से भारी नाभिक बड़ी कठिनाई 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 न्यूट्रॉन में से एक के 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 को आगे की ओर। हालाँकि, यूरेनियम नाभिक, अल्फा और बीटा कणों को उत्सर्जित करने के अलावा, विखंडन में सक्षम है - आवर्त सारणी के मध्य में दो तत्वों के नाभिक में विघटित होता है, उदाहरण के लिए, बेरियम और क्रिप्टन, जो यह एक नया प्राप्त करने के बाद करता है न्यूट्रॉन. इस घटना की खोज रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद हुई, जब भौतिकविदों ने अपने पास मौजूद सभी चीज़ों को नए खोजे गए विकिरण के संपर्क में लाया। घटनाओं में भाग लेने वाले ओटो फ्रिस्क इस बारे में इस प्रकार लिखते हैं (उस्पेखी फ़िज़िचेस्किख नौक, 1968, 96, 4)। बेरिलियम किरणों - न्यूट्रॉन - की खोज के बाद एनरिको फर्मी ने बीटा क्षय का कारण बनने के लिए उन्हें, विशेष रूप से यूरेनियम, विकिरणित किया - उन्हें अपने खर्च पर अगला, 93वां तत्व, जिसे अब नेपच्यूनियम कहा जाता है, प्राप्त करने की आशा 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 करने से, जिसके लिए बेरिलियम स्रोत को पैराफिन की एक परत से ढक दिया गया था, इस प्रेरित रेडियोधर्मिता में वृद्धि हुई। अमेरिकी रेडियोकेमिस्ट एरिस्टाइड वॉन ग्रोसे ने सुझाव दिया कि इन तत्वों में से एक प्रोटैक्टीनियम था, लेकिन वह गलत था। लेकिन ओटो हैन, जो उस समय 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 हैं कि इस मामले में कौन से तत्व प्राप्त हुए थे। 1938 की शुरुआत में, लिस मीटनर के साथ, हैन ने प्रयोगों के परिणामों के आधार पर सुझाव दिया कि रेडियोधर्मी तत्वों की पूरी श्रृंखलाएं बनती हैं, जो यूरेनियम -238 के नाभिक के कई बीटा क्षय से उत्पन्न होती हैं जो न्यूट्रॉन और इसकी बेटी तत्वों को अवशोषित करती हैं। ऑस्ट्रिया के एंस्क्लस के बाद नाज़ियों के संभावित प्रतिशोध के डर से, जल्द ही लिसे मीटनर को स्वीडन भागने के लिए मजबूर होना पड़ा। गण ने फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन के साथ अपने प्रयोगों को जारी रखते हुए पाया कि उत्पादों में बेरियम, तत्व संख्या 56 भी था, जिसे किसी भी तरह से यूरेनियम से प्राप्त नहीं किया जा सकता था: यूरेनियम अल्फा क्षय की सभी श्रृंखलाएं बहुत भारी सीसे में समाप्त होती हैं। शोधकर्ता परिणाम से इतने आश्चर्यचकित थे कि उन्होंने इसे प्रकाशित नहीं किया, उन्होंने केवल दोस्तों को पत्र लिखे, विशेष रूप से गोथेनबर्ग में लिसे मीटनर को। वहां, क्रिसमस 1938 में, उनके भतीजे, ओटो फ्रिस्क ने उनसे मुलाकात की, और, शीतकालीन शहर के आसपास घूमते 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 (लिसे मीटनर के बारे में अधिक जानकारी के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2013, संख्या 4 देखें)। कोपेनहेगन लौटते हुए, फ्रिस्क ने, वस्तुतः संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए प्रस्थान करने वाले स्टीमर के गैंगवे पर, नील्स बोह्र को पकड़ा और उसे विभाजन के विचार के बारे में बताया। बोर ने अपना माथा पीटते हुए कहा: “ओह, हम कितने मूर्ख थे! हमें इस पर पहले ही ध्यान देना 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 कई अमेरिकी समूहों को भी बोह्र से एक संदेश प्राप्त हुआ था। वे कहते हैं कि 26 जनवरी, 1939 को वाशिंगटन में सैद्धांतिक भौतिकी पर वार्षिक सम्मेलन में उनकी रिपोर्ट के दौरान ही भौतिकविदों ने अपनी प्रयोगशालाओं में तितर-बितर होना शुरू कर दिया था, जब उन्होंने इस विचार का सार समझ लिया था। 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 नहीं, बल्कि आवर्त सारणी के मध्य से विखंडन के दौरान बने रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय से जुड़ी है।

यूरेनियम में श्रृंखला अभिक्रिया कैसे कार्य करती है?यूरेनियम और थोरियम नाभिक के विखंडन की संभावना प्रयोगात्मक रूप से साबित होने के तुरंत बाद (और पृथ्वी पर किसी भी महत्वपूर्ण मात्रा में कोई अन्य विखंडन तत्व नहीं हैं), नील्स बोह्र और जॉन व्हीलर, जिन्होंने प्रिंसटन में काम किया, साथ ही स्वतंत्र रूप से सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हां I. फ्रेंकेल और जर्मन सिगफ्राइड फ्लुगे और गॉटफ्राइड वॉन ड्रोस्टे ने परमाणु विखंडन का सिद्धांत बनाया। इससे दो तंत्रों का अनुसरण हुआ। एक तेज न्यूट्रॉन के थ्रेशोल्ड अवशोषण से संबंधित है। उनके अनुसार, विखंडन शुरू करने के लिए, न्यूट्रॉन में काफी उच्च ऊर्जा होनी चाहिए, मुख्य आइसोटोप - यूरेनियम -238 और थोरियम -232 के नाभिक के लिए 1 MeV से अधिक। कम ऊर्जा पर, यूरेनियम-238 द्वारा न्यूट्रॉन के अवशोषण में एक गुंजयमान चरित्र होता है। इस प्रकार, 25 ईवी की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन में 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 नेप्च्यूनियम -239 में बदल जाएगा, 2.33 दिनों के आधे जीवन के साथ यह लंबे समय में बदल जाएगा- प्लूटोनियम-239 रहता था। थोरियम-232 यूरेनियम-233 बन जायेगा।

दूसरा तंत्र न्यूट्रॉन का गैर-दहलीज अवशोषण है, इसके बाद तीसरा कम या ज्यादा सामान्य विखंडनीय 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, कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र तेज़, मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट वाले की तुलना में चार गुना अधिक है। परमाणु ऊर्जा के पूरे बाद के इतिहास के लिए यूरेनियम-235 का यही 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 तेजी से दो असमान भागों में विभाजित हो जाता है। रास्ते में, कई (औसतन 2.75) नए न्यूट्रॉन उड़ते हैं। यदि वे एक ही यूरेनियम के नाभिक में गिरते हैं, तो वे न्यूट्रॉन को तेजी से गुणा करने का कारण बनेंगे - एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू हो जाएगी, जिससे भारी मात्रा में गर्मी के तेजी से निकलने के कारण विस्फोट हो जाएगा। 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 है, तो इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा न्यूट्रॉन निश्चित रूप से प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम नहीं होंगे, और कोई प्रजनन नहीं होगा। इसका मतलब यह है कि इन आइसोटोप को भुला दिया जाना चाहिए और न्यूट्रॉन को थर्मल ऊर्जा में धीमा करना होगा ताकि वे यूरेनियम -235 नाभिक के साथ यथासंभव कुशलतापूर्वक बातचीत कर सकें। साथ ही, यूरेनियम-238 द्वारा उनके गुंजयमान अवशोषण की अनुमति नहीं दी जा सकती: 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 मॉडरेटर 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।

उसी घातक 1939 में हां बी ज़ेल्डोविच और यू बी खारिटोन द्वारा 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 कोरी कल्पना प्रतीत हुआ: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यूरेनियम की उन काफी महत्वपूर्ण मात्राओं का संवर्धन लगभग दोगुना हो जाता है जो एक श्रृंखला विस्फोट को अंजाम देने के लिए आवश्यक हैं,<...>यह अत्यंत बोझिल कार्य है, जो व्यावहारिक असंभवता के करीब 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।

स्वतःस्फूर्त परमाणु विखंडन क्या है? 1940 में, जी.एन. फ्लेरोव और के.ए. पेट्रज़ाक ने पता लगाया कि यूरेनियम विखंडन बिना किसी बाहरी प्रभाव के अनायास हो सकता है, हालांकि आधा जीवन सामान्य अल्फा क्षय की तुलना में बहुत लंबा है। चूँकि इस तरह के विखंडन से न्यूट्रॉन भी उत्पन्न होते हैं, यदि 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 खारिटोन परमाणु ऊर्जा के आर्थिक प्रभाव की गणना करने वाले पहले लोगों में से थे (उस्पेखी फ़िज़िचेस्किख नौक, 1940, 23, 4)। “…फिलहाल, असीमित शाखाओं वाली श्रृंखलाओं वाले यूरेनियम में 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 पास उपलब्ध ऊर्जा की भारी मात्रा के बावजूद, यह सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया दर स्वचालित रूप से समायोजित की जाती है कि यह सुचारू रूप से आगे बढ़े। यह परिस्थिति प्रतिक्रिया के ऊर्जा उपयोग के लिए असाधारण रूप से अनुकूल है। इसलिए, हालांकि यह एक अकुशल भालू की त्वचा का विभाजन है, हम कुछ संख्याएँ प्रस्तुत करते हैं जो यूरेनियम के ऊर्जा उपयोग की संभावनाओं को दर्शाते हैं। यदि विखंडन प्रक्रिया तेज़ न्यूट्रॉन पर आगे बढ़ती है, तो प्रतिक्रिया यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप (U238) को पकड़ लेती है, तो<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>यूरेनियम के मुख्य आइसोटोप से एक कैलोरी की लागत कोयले की तुलना में लगभग 4000 गुना सस्ती हो जाती है (बशर्ते, निश्चित रूप से, "जलने" और गर्मी हटाने की प्रक्रियाएं यूरेनियम की तुलना में यूरेनियम के मामले में बहुत अधिक महंगी न हों कोयले के मामले में) धीमे न्यूट्रॉन के मामले में, "यूरेनियम" कैलोरी की लागत (उपरोक्त आंकड़ों के आधार पर) होगी, यह ध्यान में रखते हुए कि आइसोटोप यू235 की प्रचुरता 0.007 है, पहले से ही "कोयला" कैलोरी से केवल 30 गुना सस्ती है, अन्य सभी चीजें समान हैं।

पहली नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया 1942 में शिकागो विश्वविद्यालय में एनरिको फर्मी द्वारा की गई थी, और न्यूट्रॉन प्रवाह में परिवर्तन होने पर ग्रेफाइट छड़ों को धक्का देकर और खींचकर रिएक्टर को मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया 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 डाला जाता है। उन्हें रिएक्टर में एक निश्चित तरीके से स्थापित किया जाता है, और उनके बीच मॉडरेटर की छड़ें डाली जाती हैं, जो श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती हैं। समय के साथ, रिएक्टर जहर ईंधन तत्व में जमा हो जाता है - यूरेनियम विखंडन उत्पाद, जो न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में भी सक्षम हैं। जब यूरेनियम-235 की सांद्रता महत्वपूर्ण स्तर से नीचे आ जाती है, तो तत्व निष्क्रिय हो जाता है। हालाँकि, इसमें मजबूत रेडियोधर्मिता वाले कई विखंडन टुकड़े होते हैं, जो वर्षों में कम हो जाते हैं, यही कारण है कि तत्व लंबे समय तक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्सर्जित करते हैं। उन्हें शीतलन पूल में रखा जाता है, और फिर उन्हें या तो दफना दिया जाता है या उन्हें संसाधित करने का प्रयास किया जाता है - बिना जला हुआ यूरेनियम -235, संचित प्लूटोनियम (इसका उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था) और अन्य आइसोटोप निकालने के लिए जिनका उपयोग किया जा सकता है। अप्रयुक्त हिस्से को कब्रिस्तान में भेज दिया जाता है।

तथाकथित तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों, या ब्रीडर रिएक्टरों में, तत्वों के चारों ओर यूरेनियम-238 या थोरियम-232 के रिफ्लेक्टर स्थापित किए जाते हैं। वे धीमे हो जाते हैं और बहुत तेज़ न्यूट्रॉन को प्रतिक्रिया क्षेत्र में वापस भेज देते हैं। अनुनाद गति तक धीमा होने पर, न्यूट्रॉन इन आइसोटोप 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। चूँकि तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-235 के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, इसलिए इसकी सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि करना आवश्यक है, लेकिन इसका परिणाम एक मजबूत न्यूट्रॉन प्रवाह है। इस तथ्य के बावजूद कि ब्रीडर रिएक्टरों को परमाणु ऊर्जा का भविष्य माना जाता है, क्योंकि वे उपभोग से अधिक परमाणु ईंधन प्रदान करते हैं, प्रयोगों से पता चला है कि उन्हें नियंत्रित 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 के बाद और ईंधन के साथ काम करते समय पर्यावरण की रक्षा की लागत को जोड़ने का प्रस्ताव था। दोनों ही मामलों में, रेडियोधर्मी कचरे के विश्वसनीय निपटान का कार्य उठता है, और ये वे लागतें हैं जो राज्य वहन करता है। एक राय है कि अगर इन्हें ऊर्जा की लागत पर स्थानांतरित कर दिया जाए तो इसका आर्थिक आकर्षण ख़त्म 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 द्वारा विखंडित वैकल्पिक आइसोटोप - प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233 - हजारों वर्षों के आधे जीवन के कारण प्रकृति में अनुपस्थित हैं। और ये यूरेनियम-235 के विखंडन के परिणामस्वरूप 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 थोरियम-232 को ऊर्जा चक्र में शामिल करने का अवसर खो देगी, जिसका भंडार यूरेनियम से कई गुना अधिक है।

सैद्धांतिक रूप से, कण त्वरक का उपयोग मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा के साथ तेज न्यूट्रॉन का प्रवाह प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, अगर हम बात कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, एक परमाणु इंजन पर अंतरग्रहीय उड़ानों के बारे में, तो भारी त्वरक के साथ एक योजना को लागू करना बहुत मुश्किल होगा। यूरेनियम-235 की समाप्ति से ऐसी परियोजनाएं समाप्त हो जाती हैं।

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 श्रृंखला प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से होती है - एक हथियार बनाने के लिए काफी छोटा है। ऐसे यूरेनियम का उपयोग परमाणु बम बनाने के साथ-साथ थर्मोन्यूक्लियर बम के लिए फ्यूज बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

यूरेनियम के उपयोग से कौन सी आपदाएँ जुड़ी हुई हैं?विखंडनीय तत्वों के नाभिक में संग्रहित ऊर्जा बहुत अधिक होती है। किसी चूक या इरादे के कारण नियंत्रण से बाहर हो जाने पर, यह ऊर्जा बहुत परेशानी खड़ी कर सकती है। दो सबसे खराब परमाणु आपदाएँ 6 और 8 अगस्त, 1945 को हुईं, जब अमेरिकी वायु सेना ने हिरोशिमा और नागासाकी पर परमाणु बम गिराए, जिसमें सैकड़ों हजारों नागरिक मारे गए और घायल हो गए। छोटे पैमाने की आपदाएँ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु चक्र उद्यमों में दुर्घटनाओं से जुड़ी होती हैं। पहली बड़ी दुर्घटना 1949 में यूएसएसआर में चेल्याबिंस्क के पास मायाक संयंत्र में हुई, जहां प्लूटोनियम का उत्पादन किया जाता था; तरल रेडियोधर्मी कचरा टेचा नदी में मिल गया। सितंबर 1957 में, इस पर एक विस्फोट हुआ जिसमें बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री निकली। ग्यारह दिन बाद, विंडस्केल में ब्रिटिश प्लूटोनियम रिएक्टर जल गया, विस्फोट उत्पादों का एक बादल पश्चिमी यूरोप पर छा गया। 1979 में, पेंसिल्वेनिया में त्रिमेल द्वीप परमाणु ऊर्जा संयंत्र का रिएक्टर जल गया। चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1986) और फुकुशिमा में परमाणु ऊर्जा संयंत्र (2011) 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 बाहर फेंकते हुए, पहले विशाल भूमि को बिखेर दिया गया, जो पूरे यूरोप में फैल गया। दूसरा प्रदूषित और, दुर्घटना के तीन साल बाद, मत्स्य पालन के क्षेत्रों में प्रशांत महासागर को प्रदूषित करना जारी है। इन दुर्घटनाओं के परिणामों को समाप्त करना 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 पर पड़ने वाले परिणामों का है। आधिकारिक आँकड़ों के अनुसार, बहुत से लोग जो बमबारी से बच गए या दूषित क्षेत्रों में रहते थे, जोखिम से लाभान्वित हुए - पूर्व में जीवन प्रत्याशा अधिक होती है, बाद में कैंसर कम होता है, और विशेषज्ञ मृत्यु दर में एक निश्चित वृद्धि का कारण सामाजिक तनाव को मानते हैं। दुर्घटनाओं के परिणामस्वरूप या उनके परिसमापन के परिणामस्वरूप मरने वाले लोगों की संख्या सैकड़ों लोगों का अनुमान है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विरोधियों का कहना है कि दुर्घटनाओं के कारण यूरोपीय महाद्वीप पर कई मिलियन लोगों की अकाल मृत्यु हुई है, वे सांख्यिकीय पृष्ठभूमि के विरुद्ध बिल्कुल अदृश्य हैं।

दुर्घटना क्षेत्रों में मानव उपयोग से भूमि की वापसी से एक दिलचस्प परिणाम सामने आता है: वे एक प्रकार के भंडार बन जाते हैं, जहां जैव विविधता बढ़ती है। सच है, कुछ जानवर विकिरण से जुड़ी बीमारियों से पीड़ित हैं। यह प्रश्न खुला रहता है कि वे बढ़ी हुई पृष्ठभूमि के प्रति कितनी जल्दी अनुकूलित होंगे। एक राय यह भी है कि क्रोनिक विकिरण का परिणाम "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 क्षेत्रों में पैदा हुई पीढ़ी की मानसिक क्षमताओं में कमी आनी चाहिए।

क्षीण यूरेनियम क्या है?यह यूरेनियम-238 है, जो यूरेनियम-235 के पृथक्करण से बचा हुआ है। हथियार-ग्रेड यूरेनियम और ईंधन तत्वों के उत्पादन से अपशिष्ट की मात्रा बड़ी है - अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में, 600 हजार टन ऐसे यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड जमा हो गए हैं (इसके साथ समस्याओं के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2008, संख्या देखें। 5). इसमें यूरेनियम-235 की मात्रा 0.2% है। इन कचरे को या तो बेहतर समय तक संग्रहीत किया जाना चाहिए, जब तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टर बनाए जाएंगे और यूरेनियम -238 को प्लूटोनियम में संसाधित करना संभव होगा, या किसी तरह इसका उपयोग किया जाएगा।

उन्हें इसका एक उपयोग मिल गया। अन्य संक्रमण तत्वों की तरह यूरेनियम का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में 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 में "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।

घटते यूरेनियम से कौन से हथियार बनाए जा सकते हैं?कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए गोलियां 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 केंद्रित होगा। इसका मतलब है कि उच्च घनत्व वाली भारी धातुओं की आवश्यकता है। गोलियाँ सीसे से बनी होती हैं (यूराल शिकारी एक समय में देशी प्लैटिनम का भी उपयोग करते थे, जब तक उन्हें एहसास नहीं हुआ कि यह एक कीमती धातु है), जबकि गोले के कोर टंगस्टन मिश्र धातु से बने होते थे। संरक्षणवादियों का कहना है कि सीसा युद्ध या शिकार के स्थानों में मिट्टी को प्रदूषित करता है और इसे किसी कम हानिकारक चीज़ से बदलना बेहतर होगा, उदाहरण के लिए, उसी टंगस्टन से। लेकिन टंगस्टन सस्ता नहीं है, और यूरेनियम, इसके घनत्व के समान, 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 (और यह प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में 40% कम है) की कमजोर रेडियोधर्मिता को नजरअंदाज कर दिया जाता है और वास्तव में खतरनाक रासायनिक कारक को ध्यान में रखा जाता है: यूरेनियम, जैसा कि हम याद करते हैं, जहरीला है। वहीं, इसका घनत्व सीसे से 1.7 गुना अधिक है, जिसका अर्थ है कि यूरेनियम गोलियों का आकार आधा किया जा सकता है; यूरेनियम सीसे की तुलना में बहुत अधिक दुर्दम्य और कठोर है - जब इसे जलाया जाता है, तो यह कम वाष्पित होता है, और जब यह किसी लक्ष्य से टकराता है, तो यह कम सूक्ष्म कण पैदा करता है। सामान्य तौर पर, यूरेनियम की गोली सीसे की तुलना में पर्यावरण को कम प्रदूषित करती है, हालाँकि, यूरेनियम का यह उपयोग निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

लेकिन यह ज्ञात है कि अमेरिकी टैंकों के कवच को मजबूत करने के लिए घटी हुई यूरेनियम प्लेटों का उपयोग किया जाता है (यह इसके उच्च घनत्व और पिघलने बिंदु द्वारा सुविधाजनक है), साथ ही कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर में टंगस्टन मिश्र धातु के बजाय। यूरेनियम कोर इसलिए भी अच्छा है क्योंकि यूरेनियम पायरोफोरिक है: इसके गर्म छोटे कण, कवच से टकराने पर बनते हैं, भड़कते हैं और चारों ओर सब कुछ आग लगा देते हैं। दोनों अनुप्रयोगों को विकिरण सुरक्षित माना जाता है। तो, गणना से पता चला कि, यूरेनियम गोला-बारूद से भरे यूरेनियम कवच वाले टैंक में बाहर निकले बिना एक साल बिताने के बाद भी, चालक दल को स्वीकार्य खुराक का केवल एक चौथाई ही प्राप्त होगा। और वार्षिक स्वीकार्य खुराक प्राप्त करने के लिए, ऐसे गोला-बारूद को 250 घंटों के लिए त्वचा की सतह पर पेंच किया जाना चाहिए।

यूरेनियम कोर वाले प्रोजेक्टाइल - 30 मिमी विमान बंदूकों के लिए या तोपखाने उप-कैलिबर के लिए - अमेरिकियों द्वारा हाल के युद्धों में उपयोग किए गए थे, जिसकी शुरुआत वर्ष 1991 के इराक अभियान से हुई थी। उस वर्ष, उन्होंने कुवैत में इराकी बख्तरबंद इकाइयों पर 300 टन ख़त्म हुआ यूरेनियम डाला, और उनके पीछे हटने के दौरान, 250 टन, या 780,000 राउंड, विमान बंदूकों पर गिरे। बोस्निया और हर्जेगोविना में, गैर-मान्यता प्राप्त रिपब्लिका सर्पस्का की सेना पर 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। चूँकि WHO ने उस समय तक यूरेनियम के उपयोग के परिणामों का ध्यान रखा था, इसलिए निगरानी की गई। उन्होंने दिखाया कि एक वॉली में लगभग 300 राउंड होते थे, जिनमें से 80% में ख़त्म हो चुका यूरेनियम होता था। 10% ने लक्ष्य को भेदा, और 82% उनसे 100 मीटर के भीतर गिरे। बाकी 1.85 किमी के भीतर बिखर गए। जो गोला टैंक से टकराया वह जल गया और एयरोसोल में बदल गया, बख्तरबंद कर्मियों के वाहक जैसे हल्के लक्ष्यों को यूरेनियम गोले से छेद दिया गया। इस प्रकार, इराक में अधिकतम डेढ़ टन गोले यूरेनियम धूल में बदल सकते हैं। अमेरिकी रणनीतिक अनुसंधान केंद्र RAND Corporation 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 विभिन्न संगठनों में काम कर चुके क्रोएशियाई यूरेनियम युद्ध सामग्री सेनानी आसफ 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 का यूरेनियम प्रदूषण चेरनोबिल के बराबर है।

यूरेनियम एक्टिनाइड परिवार का एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 92 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), यूरेनिनाइट (यूओ 2), कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट), ओटेनाइट (पोटेशियम यूरेनिल फॉस्फेट), और टोरबर्नाइट (हाइड्रस कॉपर और यूरेनिल फॉस्फेट) शामिल हैं। ये और अन्य यूरेनियम अयस्क परमाणु ईंधन के स्रोत हैं और इनमें सभी ज्ञात पुनर्प्राप्ति योग्य जीवाश्म ईंधन भंडार की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा होती है। 1 किलोग्राम यूरेनियम 92 यू 3 मिलियन किलोग्राम कोयले जितनी ऊर्जा देता है।

खोज का इतिहास

रासायनिक तत्व यूरेनियम एक सघन, ठोस चांदी-सफेद धातु है। यह लचीला, लचीला है और इसे पॉलिश किया जा सकता है। धातु हवा में ऑक्सीकृत हो जाती है और कुचलने पर प्रज्वलित हो जाती है। विद्युत का अपेक्षाकृत ख़राब चालक। यूरेनियम का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 7s2 6d1 5f3 है।

हालाँकि इस तत्व की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने की थी, जिन्होंने इसे 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 किया गया था। पोटैशियम।

रेडियोधर्मिता

1869 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव द्वारा आवर्त सारणी के निर्माण ने सबसे भारी ज्ञात तत्व के रूप में यूरेनियम पर ध्यान केंद्रित किया, जो 1940 में नेपच्यूनियम 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 रेडियोधर्मी यूरेनियम के सभी समस्थानिकों में 238 यू (99.27%, आधा जीवन - 4,510,000,000 वर्ष), 235 यू (0.72%, आधा जीवन - 713,000,000 वर्ष) और 234 यू (0.006%) का मिश्रण होता है। आधा जीवन - 247,000 वर्ष)। इससे, उदाहरण के लिए, भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं और पृथ्वी की आयु का अध्ययन करने के लिए चट्टानों और खनिजों की आयु निर्धारित करना संभव हो जाता है। ऐसा करने के लिए, वे सीसे की मात्रा 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 एक्टिनियम क्षय श्रृंखला को जन्म देता है।

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया खोलना

रासायनिक तत्व यूरेनियम व्यापक रुचि और गहन अध्ययन का विषय बन गया जब जर्मन रसायनज्ञ ओटो हैन और फ्रिट्ज़ स्ट्रैसमैन ने 1938 के अंत में इसमें परमाणु विखंडन की खोज की जब इस पर धीमी गति से न्यूट्रॉन की बमबारी की गई। 1939 की शुरुआत में, इतालवी मूल के अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी ने सुझाव दिया कि परमाणु के विखंडन के उत्पादों में श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम प्राथमिक कण हो सकते 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 से पहली आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया (12/02/1942), पहला परमाणु बम (07/16/1945), सैन्य अभियानों में इसका पहला उपयोग (08/06/1945), पहली परमाणु पनडुब्बी हुई। (1955) और पहला पूर्ण पैमाने का परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1957)।

ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

रासायनिक तत्व यूरेनियम, एक मजबूत विद्युत धनात्मक धातु होने के कारण, पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह अम्लों में घुलता है, लेकिन क्षार में नहीं। महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +4 हैं (जैसा कि यूओ 2 ऑक्साइड, टेट्राहैलाइड्स जैसे यूसीएल 4 और हरे पानी के आयन यू 4+ में) और +6 (जैसा कि यूओ 3 ऑक्साइड, यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड और यूओ 2 2+ यूरेनिल आयन में) . एक जलीय घोल में, यूरेनियम यूरेनिल आयन की संरचना में सबसे अधिक स्थिर होता है, जिसकी एक रैखिक संरचना होती है [O = U = O] 2+। तत्व में +3 और +5 अवस्थाएँ भी हैं, लेकिन वे अस्थिर हैं। लाल यू 3+ उस पानी में धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करता है जिसमें ऑक्सीजन नहीं होती है। यूओ 2 + आयन का रंग अज्ञात है क्योंकि यह बहुत पतले घोल में भी अनुपातहीन हो जाता है (यूओ 2 + एक साथ यू 4+ में कम हो जाता है और यूओ 2 2+ में ऑक्सीकृत हो जाता है)।

परमाणु ईंधन

धीमे न्यूट्रॉन के संपर्क में आने पर, यूरेनियम परमाणु का विखंडन अपेक्षाकृत दुर्लभ आइसोटोप 235 यू में होता है। यह एकमात्र प्राकृतिक विखंडनीय 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 हो जाता है। इसलिए, प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग कनवर्टर और ब्रीडर रिएक्टरों में किया जा सकता है, जिसमें विखंडन दुर्लभ 235 यू द्वारा समर्थित होता है और प्लूटोनियम 238 यू के रूपांतरण के साथ-साथ उत्पन्न होता है। परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग के लिए विखंडनीय 233 यू को थोरियम-232 आइसोटोप से संश्लेषित किया जा सकता है, जो 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 का उपयोग पहले सिरेमिक के लिए रंगों के रूप में किया जाता था। हेक्साफ्लोराइड (यूएफ 6) 25 डिग्री सेल्सियस पर असामान्य रूप से उच्च वाष्प दबाव (0.15 एटीएम = 15,300 पा) वाला एक ठोस है। यूएफ 6 रासायनिक रूप से बहुत प्रतिक्रियाशील है, लेकिन वाष्प अवस्था में इसकी संक्षारक प्रकृति के बावजूद, यूएफ 6 का उपयोग समृद्ध यूरेनियम प्राप्त करने के लिए गैस प्रसार और गैस सेंट्रीफ्यूज विधियों में व्यापक रूप से किया जाता है।

ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक यौगिकों का एक दिलचस्प और महत्वपूर्ण समूह है जिसमें धातु-कार्बन बंधन एक धातु को कार्बनिक समूहों से जोड़ते हैं। यूरेनोसीन एक ऑर्गेनोरेनियम यौगिक U(C 8 H 8) 2 है जिसमें यूरेनियम परमाणु C 8 H 8 cyclooctatetraene से बंधे कार्बनिक छल्लों की दो परतों के बीच सैंडविच होता है। 1968 में इसकी खोज ने ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान का एक नया क्षेत्र 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), एक अपेक्षाकृत कमजोर, गैर-ज्वलनशील पदार्थ है। दरअसल, यूरेनियम के धात्विक गुण इसे चांदी और अन्य वास्तविक धातुओं और गैर-धातुओं के बीच रखते हैं, इसलिए इसका उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में नहीं किया जाता है। यूरेनियम का मुख्य मूल्य इसके आइसोटोप के रेडियोधर्मी गुणों और उनकी विखंडन क्षमता में निहित है। प्रकृति में, लगभग सभी (99.27%) धातु में 238 यू होते हैं। शेष 235 यू (0.72%) और 234 यू (0.006%) होते हैं। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले इन आइसोटोपों में से केवल 235 यू सीधे न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा विखंडित होता है। हालाँकि, जब 238 यू अवशोषित होता है, तो यह 239 यू बनाता है, जो अंततः 239 पु में विघटित हो जाता है, जो परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों के लिए बहुत महत्व की एक विखंडनीय सामग्री है। एक अन्य विखंडनीय आइसोटोप, 233 यू, 232 थ के साथ न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है।

क्रिस्टलीय रूप

यूरेनियम की विशेषताएं इसे सामान्य परिस्थितियों में भी ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए प्रेरित करती हैं। उच्च तापमान पर, यह विभिन्न प्रकार की मिश्र धातु धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करके इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है। तत्व के परमाणुओं द्वारा निर्मित विशेष क्रिस्टल संरचनाओं के कारण अन्य धातुओं के साथ ठोस विलयन का निर्माण दुर्लभ है। कमरे के तापमान और 1132 डिग्री सेल्सियस के पिघलने बिंदु के बीच, यूरेनियम धातु 3 क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद होती है जिन्हें अल्फा (α), बीटा (β) और गामा (γ) के रूप में जाना जाता है। α- से β-अवस्था में परिवर्तन 668 °C पर और β से γ ​​-775 °C पर होता है। γ-यूरेनियम में शरीर-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना होती है, जबकि β में चतुष्कोणीय संरचना होती है। α चरण में अत्यधिक सममित ऑर्थोरोम्बिक संरचना में परमाणुओं की परतें होती हैं। यह अनिसोट्रोपिक विकृत संरचना मिश्र धातु धातु परमाणुओं को यूरेनियम परमाणुओं को प्रतिस्थापित करने या क्रिस्टल जाली में उनके बीच की जगह पर कब्जा करने से रोकती है। यह पाया गया कि केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम ही ठोस घोल बनाते हैं।

अयस्कों

पृथ्वी की पपड़ी में प्रति मिलियन यूरेनियम के लगभग 2 भाग होते हैं, जो प्रकृति में इसके व्यापक वितरण को इंगित करता है। अनुमान है कि महासागरों में 4.5 x 109 टन यह रासायनिक तत्व मौजूद है। यूरेनियम 150 से अधिक विभिन्न खनिजों का एक महत्वपूर्ण घटक है और अन्य 50 का एक छोटा घटक है। आग्नेय हाइड्रोथर्मल नसों और पेगमाटाइट्स में पाए जाने वाले प्राथमिक खनिजों में यूरेनिनाइट और इसकी किस्म 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 खदानों से निकलने वाले अन्य आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पाद ऑटुनाइट (हाइड्रेटेड कैल्शियम यूरेनिल फॉस्फेट), टोबर्नाइट (हाइड्रेटेड कॉपर यूरेनिल फॉस्फेट), कॉफिनाइट (ब्लैक हाइड्रेटेड यूरेनियम सिलिकेट) और कार्नोटाइट (हाइड्रेटेड पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट) हैं।

यह अनुमान लगाया गया है कि 90% से अधिक ज्ञात कम लागत वाले यूरेनियम भंडार ऑस्ट्रेलिया, कजाकिस्तान, कनाडा, रूस, दक्षिण अफ्रीका, नाइजर, नामीबिया, ब्राजील, चीन, मंगोलिया और उज्बेकिस्तान में पाए जाते हैं। कनाडा के ओन्टारियो में ह्यूरन झील के उत्तर में स्थित इलियट झील की समूहीकृत चट्टान संरचनाओं और दक्षिण अफ़्रीकी विटवाटरसैंड सोने की खदान में बड़े भंडार पाए जाते हैं। कोलोराडो पठार और पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका के व्योमिंग बेसिन में रेत संरचनाओं में भी महत्वपूर्ण यूरेनियम भंडार हैं।

खुदाई

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

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

जलता हुआ

यूरेनियम अयस्कों का हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रसंस्करण अक्सर उच्च तापमान कैल्सीनेशन चरण से पहले होता है। फायरिंग से मिट्टी निर्जलित हो जाती है, कार्बनयुक्त सामग्री निकल जाती है, सल्फर यौगिकों को हानिरहित सल्फेट्स में ऑक्सीकरण हो जाता है, और किसी भी अन्य कम करने वाले एजेंट का ऑक्सीकरण हो जाता है जो बाद के प्रसंस्करण में हस्तक्षेप कर सकता है।

लीचिंग

यूरेनियम को 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 को या तो प्रारंभ में अधिक स्थिर 6-वैलेंट रूप में मौजूद होना चाहिए या प्रसंस्करण के दौरान इस अवस्था में ऑक्सीकृत होना चाहिए।

एसिड लीचिंग आमतौर पर अयस्क और लिक्सीविएंट के मिश्रण को परिवेश के तापमान पर 4-48 घंटों तक हिलाकर किया जाता है। विशेष परिस्थितियों को छोड़कर सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है। पीएच 1.5 पर अंतिम शराब प्राप्त करने के लिए इसे पर्याप्त मात्रा में परोसा जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड लीचिंग योजनाएं आमतौर पर टेट्रावैलेंट यू 4+ से 6-वैलेंट यूरेनिल (यूओ 2 2+) को ऑक्सीकरण करने के लिए या तो मैंगनीज डाइऑक्साइड या क्लोरेट का उपयोग करती हैं। एक नियम के रूप में, यू 4+ के ऑक्सीकरण के लिए प्रति टन लगभग 5 किलोग्राम मैंगनीज डाइऑक्साइड या 1.5 किलोग्राम सोडियम क्लोरेट 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 समाधान के साथ निक्षालित किया जाता है। यद्यपि 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 कुछ समय के लिए 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। पॉलीएक्रिलामाइड्स, ग्वार गम और पशु गोंद सहित प्रभावी फ्लोक्यूलेटिंग एजेंटों के उपयोग के माध्यम से मिट्टी और अन्य अयस्क घोल का बड़े पैमाने पर पृथक्करण किया जाता है।

निष्कर्षण

कॉम्प्लेक्स आयन 4- और 4- को आयन एक्सचेंज रेजिन के उनके संबंधित लीचिंग समाधान से सोख लिया जा सकता है। ये विशेष रेजिन, जो उनके सोर्शन और एल्यूशन कैनेटीक्स, कण आकार, स्थिरता और हाइड्रोलिक गुणों की विशेषता रखते हैं, का उपयोग विभिन्न प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों में किया जा सकता है, जैसे कि निश्चित और चलती बिस्तर, टोकरी प्रकार और निरंतर घोल आयन एक्सचेंज राल विधि। आमतौर पर, सोडियम क्लोराइड और अमोनिया या नाइट्रेट के घोल का उपयोग अधिशोषित यूरेनियम को पिघलाने के लिए किया जाता है।

सॉल्वेंट निष्कर्षण द्वारा यूरेनियम को अम्ल अयस्क शराब से अलग किया जा सकता है। उद्योग में, एल्काइल फॉस्फोरिक एसिड, साथ ही माध्यमिक और तृतीयक एल्काइलमाइन का उपयोग किया जाता है। एक सामान्य नियम के रूप में, 1 ग्राम/लीटर से अधिक यूरेनियम युक्त अम्लीय फ़िल्ट्रेट के लिए आयन विनिमय विधियों की तुलना में विलायक निष्कर्षण को प्राथमिकता दी जाती है। हालाँकि, यह विधि कार्बोनेट लीचिंग पर लागू नहीं है।

फिर यूरेनियम को यूरेनिल नाइट्रेट बनाने के लिए नाइट्रिक एसिड में घोलकर शुद्ध किया जाता है, निकाला जाता है, क्रिस्टलीकृत किया जाता है और यूओ 3 ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए कैल्सीन किया जाता है। कम किया गया यूओ2 डाइऑक्साइड हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके टेट्राफ्लोराइड यूएफ4 बनाता है, जिससे धात्विक यूरेनियम को 1300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मैग्नीशियम या कैल्शियम द्वारा कम किया जाता है।

यूएफ 6 हेक्साफ्लोराइड बनाने के लिए टेट्राफ्लोराइड को 350 डिग्री सेल्सियस पर फ्लोरिनेट किया जा सकता है, जिसका उपयोग गैस प्रसार, गैस सेंट्रीफ्यूजेशन या तरल थर्मल प्रसार द्वारा समृद्ध यूरेनियम -235 को 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, पीले शीशे के साथ चीनी मिट्टी के टुकड़े (1% से अधिक यूरेनियम ऑक्साइड युक्त) पोम्पेई और हरकुलेनियम के खंडहरों में से थे।

यूरेनियम की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टन हेनरिक क्लैप्रोथ द्वारा यूरेनियम पिच में की गई थी, जिन्होंने 1781 में खोजे गए ग्रह यूरेनियम के नाम पर इसका नाम रखा था। फ्रांसीसी रसायनज्ञ यूजीन पेलिगोट 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 यूरेनियम नमक के एक टुकड़े से गलती से फोटोग्राफिक प्लेटों को आयनीकृत विकिरण के संपर्क में लाकर 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, लचीला, लचीला होता है और इसमें थोड़ा पैरामैग्नेटिक गुण होते हैं। यूरेनियम के तीन एलोट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (प्रिज्मीय, 667.7 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), बीटा (चतुष्कोणीय, 667.7 से 774.8 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), गामा (774.8 डिग्री सेल्सियस से पिघलने बिंदु तक विद्यमान शरीर-केंद्रित घन संरचना के साथ) , जिसमें यूरेनियम सबसे अधिक लचीला और संसाधित करने 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 शामिल होती हैं। यह अनिसोट्रोपिक संरचना यूरेनियम को अन्य धातुओं के साथ मिश्रित करना कठिन बना देती है। केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम ही यूरेनियम के साथ ठोस-अवस्था मिश्र धातु बना सकते हैं। सच है, धात्विक यूरेनियम कई मिश्रधातुओं के साथ क्रिया करके अंतरधात्विक यौगिक बना सकता है।

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 cal/mol/°C (25 C);
तन्यता ताकत 450 एमपीए।

रासायनिक दृष्टि से यूरेनियम एक अत्यंत सक्रिय धातु है। हवा में तेजी से ऑक्सीकरण होने के कारण, यह एक इंद्रधनुषी ऑक्साइड फिल्म से ढका हुआ है। महीन यूरेनियम पाउडर स्वतः ही 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 कम तापमान पर धीरे-धीरे और उच्च तापमान पर तेजी से संक्षारित कर सकता है। यूरेनियम हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और अन्य एसिड में घुल जाता है, जिससे टेट्रावेलेंट लवण बनता है, लेकिन क्षार के साथ संपर्क नहीं करता है। यूरेनियम पारा, चांदी, तांबा, टिन, प्लैटिनम और सोना जैसी धातुओं के अकार्बनिक एसिड और नमक समाधान से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है। तेज झटकों से यूरेनियम के धातु 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 UO 2 टेट्रावेलेंट यूरेनियम के उदाहरण हैं। टेट्रावेलेंट यूरेनियम युक्त पदार्थ आमतौर पर अस्थिर होते हैं और लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहने पर हेक्सावेलेंट में बदल जाते हैं। यूरेनिल लवण जैसे यूरेनिल क्लोराइड उज्ज्वल प्रकाश या कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति में विघटित हो जाते हैं।

यूरेनियम में कोई स्थिर आइसोटोप नहीं है, लेकिन 33 रेडियोधर्मी आइसोटोप ज्ञात हैं। प्राकृतिक यूरेनियम में तीन रेडियोधर्मी समस्थानिक होते हैं: 238 यू (99.2739%, टी=4.47⋅10 9 वर्ष, α-उत्सर्जक, रेडियोधर्मी श्रृंखला का 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, बल्कि रेडियोजेनिक है, यह रेडियोधर्मी श्रृंखला का हिस्सा है 238 U. प्राकृतिक यूरेनियम का परमाणु द्रव्यमान 238.0289+0.0001 है।

प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता मुख्यतः आइसोटोप के कारण होती है 238 यू और 234 यू, संतुलन में उनकी विशिष्ट गतिविधियाँ समान होती हैं। प्राकृतिक यूरेनियम की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 0.67 माइक्रोक्यूरी/ग्राम 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 प्राकृतिक यूरेनियम में यू 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 एम2, 235 यू 9.8 10 -27 एम2, 238 यू 2.7 10 -28 एम2; विखंडन क्रॉस सेक्शन 233 यू 5.27 10 -26 एम2, 235 यू 5.84 10 -26 एम2, आइसोटोप का प्राकृतिक मिश्रण 4.2 10-28 एम2.

यूरेनियम के समस्थानिक, एक नियम के रूप में, α-उत्सर्जक 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 233यू, 238यू और 239 यू अल्फा-अनुभव के अलावा एक अन्य प्रकार के क्षय का अनुभव करता है - सहज विखंडन, हालांकि विखंडन की संभावना α-क्षय की संभावना से बहुत कम है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों के दृष्टिकोण से, यह महत्वपूर्ण है कि प्राकृतिक आइसोटोप 233 यू और 235 थर्मल और तेज़ न्यूट्रॉन दोनों की क्रिया के तहत यू विखंडन ( 235 यू सहज विखंडन में सक्षम है), और नाभिक 238 यू केवल तभी विखंडन में सक्षम होते हैं जब वे 1 मेव से अधिक ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को पकड़ते हैं। कम परमाणु ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को कैप्चर करते समय 238 आप पहले नाभिक में बदल जाते हैं 239 यू, जो तब β-क्षय का अनुभव करता है और पहले अंदर जाता है 239 एनपी, और फिर - 239 में पु, जिसके परमाणु गुण निकट हैं 235 यू. नाभिक द्वारा थर्मल न्यूट्रॉन को पकड़ने के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 234 यू, 235 यू और 238 यू 98⋅10 -28, 683⋅10 -28 और 2.7⋅10 -28 हैं एम2 क्रमशः। पूर्ण विभाजन 235 यू "थर्मल ऊर्जा समतुल्य" 2⋅10 के आवंटन की ओर ले जाता है 7 किलोवाट/किग्रा.

यूरेनियम के मानव निर्मित आइसोटोप

आधुनिक परमाणु रिएक्टरों में 227 से 240 तक द्रव्यमान संख्या वाले 11 कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप का उत्पादन किया जाता है, जिनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला आइसोटोप 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 को रिएक्टरों में बनने का समय नहीं मिलता है। यूरेनियम-240 का जीवनकाल बहुत छोटा है, और यह न्यूट्रॉन ग्रहण करने से पहले ही नष्ट हो जाता है। हालाँकि, 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 का पता दूर के ट्रांसयूरेनियम तत्वों के थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के उत्पादों में उपस्थिति से पता चला - भारी यूरेनियम समस्थानिकों के वंशज। "जीनस के संस्थापक" स्वयं β-क्षय के प्रति बहुत अस्थिर हैं और विस्फोट द्वारा मिश्रित चट्टान से परमाणु प्रतिक्रिया उत्पादों के निष्कर्षण से बहुत पहले उच्च तत्वों में चले जाते हैं।

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

यू-232

232 यू - टेक्नोजेनिक न्यूक्लाइड, प्रकृति में नहीं होता है, α-उत्सर्जक, Т=68.9 वर्ष, पैतृक आइसोटोप 236 पु(α), 232 एनपी(β+) और 232 पा(β-), पुत्री न्यूक्लाइड 228 वां। सहज विभाजन में सक्षम. 232 U की सहज विखंडन दर 0.47 विखंडन/s⋅kg है। परमाणु उद्योग में 232 यू का उत्पादन थोरियम ईंधन चक्र में विखंडनीय (हथियार-ग्रेड) न्यूक्लाइड 233यू के संश्लेषण में उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है। जब विकिरणित हो 232 मुख्य प्रतिक्रिया तब होती है:

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

और पार्श्व दो-चरणीय प्रतिक्रिया:

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

परिचालन समय 232 दो चरणों वाली प्रतिक्रिया के दौरान यू तेज़ न्यूट्रॉन की उपस्थिति पर निर्भर करता है (कम से कम 6 MeV 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 अधिक ऊर्जा होती है, और यदि थोरियम प्रजनन क्षेत्र रिएक्टर के एक हिस्से में स्थित है जहां इसे मध्यम तेज न्यूट्रॉन (~ 500 केवी) के साथ विकिरणित किया जाता है, तो इस प्रतिक्रिया को व्यावहारिक रूप से बाहर रखा जा सकता है। यदि मूल पदार्थ में शामिल है 230 फिर शिक्षा 232 यू प्रतिक्रिया द्वारा पूरक है: 230 थ + एन → 231 थ इत्यादि जैसा कि ऊपर बताया गया है। यह प्रतिक्रिया थर्मल न्यूट्रॉन के साथ भी उत्कृष्ट रूप से आगे बढ़ती है। अत: शिक्षा का दमन 232 यू (और यह नीचे दिए गए कारणों से आवश्यक है) के लिए न्यूनतम सांद्रता के साथ थोरियम की लोडिंग की आवश्यकता होती है 230वां.

पावर रिएक्टर में आइसोटोप बनता है 232 यू श्रम सुरक्षा के लिए एक समस्या प्रस्तुत करता है क्योंकि यह टूट जाता है 212 द्वि और 208 Te, जो उच्च-ऊर्जा γ-क्वांटा उत्सर्जित करता है। इसलिए, इस आइसोटोप की बड़ी मात्रा वाली तैयारी को गर्म कक्ष में संसाधित किया जाना चाहिए। उपलब्धता 232 विकिरणित यूरेनियम में मौजूद यू परमाणु हथियारों के संचालन की दृष्टि से भी खतरनाक है।

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

232 से भी फायदा है यू: इसका उपयोग अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर की विधि में किया जाता है।

यू-233

233 यू की खोज सीबॉर्ग, हॉफमैन और स्टॉटन ने की थी। यूरेनियम-233 - α-उत्सर्जक, Т=1.585⋅105 वर्ष, मूल न्यूक्लाइड 237 पु(α) 233 एनपी(β+) 233 पा(β-), पुत्री न्यूक्लाइड 229 वां। यूरेनियम-233 परमाणु रिएक्टरों में थोरियम से प्राप्त किया जाता है: 232Th एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है और 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)। गैस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन के लिए यूरेनियम-233 भी सबसे आशाजनक ईंधन है। तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 533 बार्न है, आधा जीवन 1585000 वर्ष है, यह प्रकृति में नहीं होता है। क्रांतिक द्रव्यमान 233 यू क्रांतिक द्रव्यमान से तीन गुना कम है 235 यू (लगभग 16 किग्रा)। 233 U की सहज विखंडन दर 720 विखंडन/s⋅kg है। न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा 232Th से 235U प्राप्त किया जा सकता है:

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

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

परिचालन समय 233 थोरियम उद्योग के लिए कच्चे माल से यू - भारत में परमाणु उद्योग के विकास के लिए एक दीर्घकालिक रणनीति, जिसमें थोरियम के महत्वपूर्ण भंडार हैं। प्रजनन तेज़ 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 संभव है 233 यू एक हथियार आरोप में. हालाँकि अब ऐसा कम ही किया जाता है. 1955 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने हथियार की गुणवत्ता की जाँच की 233 यू, ऑपरेशन टीपोट (चायदानी) में इसके आधार पर एक बम विस्फोट कर रहा है। शस्त्र की दृष्टि से 233 यू, 239 के बराबर पु: इसकी रेडियोधर्मिता 1/7 है (प्लूटोनियम के लिए टी = 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, चूँकि इसकी विशिष्ट रेडियोधर्मिता कम है, न्यूट्रॉन घनत्व 233 U, U से तीन गुना अधिक है 239 पू. के आधार पर परमाणु आवेश का निर्माण 233 यू को प्लूटोनियम की तुलना में अधिक प्रयास की आवश्यकता है, लेकिन तकनीकी प्रयास लगभग समान है।

मुख्य अंतर उपस्थिति में है 233 यू अशुद्धियाँ 232 यू जिसके साथ काम करना कठिन 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 कोई बड़ा नुकसान नहीं है, वांछनीय भी नहीं है, क्योंकि यह हथियार उद्देश्यों के लिए यूरेनियम वितरित करने की क्षमता को कम कर देता है। ईंधन बचाने के लिए, इसके प्रसंस्करण और पुन: उपयोग के बाद, स्तर 232 यू 0.1-0.2% तक पहुँच जाता है। विशेष रूप से डिज़ाइन की गई प्रणालियों 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 मान स्थापित और स्थिर हो जाता है। इसलिए, पहले कुछ वर्षों तक बड़े पैमाने पर उत्पादन हुआ 233 यू महत्वपूर्ण γ-विकिरण उत्सर्जित करता है। दस किलोग्राम का गोला 233 हथियार-ग्रेड यू (5 पीपीएम 232यू) उत्पादन के बाद 1 मीटर 1 महीने पर 11 मिलीमीटर/घंटा की पृष्ठभूमि बनाता है, 110

एक वर्ष के बाद मिलीरेम/घंटा, 2 वर्ष के बाद 200 मिलीरेम/घंटा। ऐसी सामग्री के साथ केवल 25 घंटे के काम के बाद 5 रेम की वार्षिक खुराक सीमा पार हो जाती है। ताजा भी 233 यू (निर्माण की तारीख से 1 महीना) असेंबली समय को प्रति सप्ताह दस घंटे तक सीमित करता है। पूरी तरह से इकट्ठे हथियार में, शरीर द्वारा चार्ज के अवशोषण से विकिरण का स्तर कम हो जाता है। आधुनिक हल्के उपकरणों में, कटौती 10 गुना से अधिक नहीं होती है, जिससे सुरक्षा समस्याएं पैदा होती हैं। 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 बनाते हैं, उन्हें आंदोलन और परमाणु चार्ज की उपस्थिति के लिए पता लगाया और ट्रैक किया जा सकता है। थोरियम चक्र द्वारा निर्मित, विशेष रूप से विकृत 233 यू (0.5 - 1.0% 232 यू) और भी बड़ा खतरा पैदा करता है। ऐसी सामग्री से बना 10 किलोग्राम का गोला 1 महीने के बाद 1 मीटर की दूरी पर 11 रेम/घंटा, एक साल के बाद 110 रेम/घंटा और 2 साल के बाद 200 रेम/घंटा की पृष्ठभूमि बनाता है। ऐसे परमाणु बम से संपर्क, भले ही विकिरण 1000 के कारक से कम हो जाए, प्रति वर्ष 25 घंटे तक सीमित है। अच्छी-खासी हिस्सेदारी है 232 विखंडनीय सामग्री में यू इसे सैन्य उपयोग के लिए बेहद असुविधाजनक बनाता है।

यूरेनियम के प्राकृतिक समस्थानिक

यू-234

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

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

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

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

सामान्यतः 234 U के साथ संतुलन है 238 यू, एक ही दर से क्षय और निर्माण। हालाँकि, क्षयकारी परमाणु 238 यू कुछ समय के लिए थोरियम और प्रोटैक्टीनियम के रूप में मौजूद होता है, इसलिए उन्हें अयस्क से रासायनिक या भौतिक रूप से अलग किया जा सकता है (भूजल द्वारा निक्षालित)। क्योंकि 234 यू का आधा जीवन अपेक्षाकृत कम है, अयस्क में पाए जाने वाले सभी आइसोटोप पिछले कुछ मिलियन वर्षों में बने थे। रेडियोधर्मिता में लगभग आधा योगदान प्राकृतिक यूरेनियम का है 234यू.

एकाग्रता 234 हल्के आइसोटोप 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। मूलतः, उच्च स्तर 234 यू आधुनिक रिएक्टरों के लिए स्वीकार्य है, लेकिन पुनर्संसाधित प्रयुक्त ईंधन में इस आइसोटोप का अस्वीकार्य स्तर होता है।

अवशोषण पार अनुभाग 234 थर्मल न्यूट्रॉन का यू 100 बार्न है, और विभिन्न मध्यवर्ती न्यूट्रॉन पर औसत अनुनाद अभिन्न के लिए, 700 बार्न है। इसलिए, रिएक्टरों में

थर्मल न्यूट्रॉन, यह विखंडनीय में परिवर्तित हो जाता है 235 यू बहुत अधिक से भी अधिक गति के साथ 238 यू (2.7 बार्न के क्रॉस सेक्शन के साथ) में परिवर्तित किया गया है 239 पू. परिणामस्वरूप, खर्च किए गए परमाणु ईंधन में कम मात्रा होती हैताजा से 234 यू.

यू -235

यूरेनियम-235 (एक्टिनोरेनियम) 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 क्रिया के तहत नाभिक के मजबूर विखंडन की प्रतिक्रिया की खोज की गई थी। न्यूट्रॉन को अवशोषित करना 235 यू 236 पर जाता है यू, जो दो भागों में विभाजित हो जाता है, ऊर्जा मुक्त करता है और कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है। किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन, सहज विखंडन में सक्षम, आइसोटोप 235 यू प्राकृतिक यूरेनियम (0.72%) का एक हिस्सा है, α-उत्सर्जक (ऊर्जा 4.679 MeV), Т=7.038⋅10 8 वर्ष, मातृ न्यूक्लाइड्स 235 पा, 235 एनपी और 239 पु, बेटी - 231 वां। सहज विखंडन तीव्रता 235 यू 0.16 डिवीजन/एस⋅किग्रा. जब एक केन्द्रक विभाजित होता है 235 यू ने 200 MeV ऊर्जा = 3.2⋅10 जारी की -11 जे, यानी 18 टीजे/मोल=77 टीजे/किग्रा. हालाँकि, इस ऊर्जा का 5% वस्तुतः अज्ञात न्यूट्रॉन द्वारा ले जाया जाता है। थर्मल न्यूट्रॉन के लिए परमाणु क्रॉस सेक्शन लगभग 1000 बार्न है, और तेज़ न्यूट्रॉन के लिए यह लगभग 1 बार्न है।

कुल 60 किलो वजन 235 यू केवल 9.6 विखंडन/सेकंड उत्पन्न करता है, जिससे तोप-शैली का परमाणु बम बनाना काफी आसान हो जाता है। 238 यू प्रति किलोग्राम 35 गुना अधिक न्यूट्रॉन बनाता है, इसलिए इस आइसोटोप का एक छोटा सा प्रतिशत भी इस आंकड़े को कई गुना बढ़ा देता है। 234 यू 22 गुना अधिक न्यूट्रॉन बनाता है और उसके पास भी ऐसा ही है 238 यू अवांछित कार्रवाई. निश्चित गतिविधि 235 यू केवल 2.1 माइक्रोक्यूरी/जी; इसका प्रदूषण 0.8% है 234 आप इसे बढ़ाकर 51 माइक्रोक्यूरीज़/ग्राम करें। हथियार-ग्रेड यूरेनियम का महत्वपूर्ण द्रव्यमान। (93.5% 235 यू) जलीय घोल में 1 किलो से कम है, एक खुली गेंद के लिए - लगभग 50 किलो, एक परावर्तक वाली गेंद के लिए - 15 - 23 किलो।

प्राकृतिक यूरेनियम में, केवल एक, अपेक्षाकृत दुर्लभ, आइसोटोप परमाणु बम का कोर बनाने या पावर रिएक्टर में प्रतिक्रिया का समर्थन करने के लिए उपयुक्त है। संवर्धन की डिग्री के अनुसार 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)। ऐसे यूरेनियम का उपयोग नौसेना के रिएक्टरों में किया जाता है।

टिप्पणी. यूरेनियम सामग्री 235 85% से अधिक यूरेनियम को हथियार-ग्रेड यूरेनियम कहा जाता है, 20% से अधिक और 85% से कम सामग्री वाले यूरेनियम को हथियारों के उपयोग के लिए उपयुक्त कहा जाता है, 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 में केवल 2-3 देश ही ऐसी युक्तियों को व्यवहार में लागू कर सकते हैं। अब, जाहिरा तौर पर, यूरेनियम से बम कहीं भी उत्पादित नहीं किए जा रहे हैं (परमाणु हथियारों से प्लूटोनियम विस्थापित यूरेनियम), लेकिन यूरेनियम बम गन डिजाइन की सादगी और ऐसे बमों के विस्तारित उत्पादन की संभावना के कारण यूरेनियम -235 की संभावनाएं बनी हुई हैं। आवश्यकता अप्रत्याशित रूप से उत्पन्न होती है।

हल्का होना 234 यू आनुपातिक रूप से और भी अधिक समृद्ध है 235 यू द्रव्यमान में अंतर के आधार पर प्राकृतिक यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने की सभी प्रक्रियाओं में, जो परमाणु बम चार्ज के उत्पादन में एक निश्चित समस्या प्रस्तुत करता है। अत्यधिक समृद्ध 235 यू में आमतौर पर 1.5-2.0% होता है 234यू.

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

यू-236

प्रकृति में अशुद्धता मात्रा में होता है, α-उत्सर्जक, Т=2.3415⋅10 7 वर्ष, में विभाजित 232 वां। न्यूट्रॉन की बमबारी से इसका निर्माण हुआ 235 फिर यू एक बेरियम आइसोटोप और एक क्रिप्टन आइसोटोप में विभाजित हो जाता है, जिससे दो न्यूट्रॉन, गामा किरणें निकलती हैं और ऊर्जा निकलती है।

कम मात्रा में यह ताजा ईंधन का हिस्सा है; जब यूरेनियम रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित होता है तो जमा हो जाता है, और इसलिए इसका उपयोग खर्च किए गए यूरेनियम परमाणु ईंधन के लिए "सिग्नलिंग डिवाइस" के रूप में किया जाता है। 236 यू का निर्माण प्रयुक्त परमाणु ईंधन के पुनर्जनन के मामले में गैसीय प्रसार द्वारा आइसोटोप पृथक्करण के उप-उत्पाद के रूप में होता है। परमाणु रिएक्टरों में लक्ष्य सामग्री के रूप में इस आइसोटोप का कुछ महत्व है। परमाणु रिएक्टर में पुनर्चक्रित (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 किए गए यूरेनियम में आइसोटोप होता है 236 यू (0.5%), जो ताजा ईंधन में उपयोग किए जाने पर आइसोटोप उत्पादन को उत्तेजित करता है 238 पू. 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 निर्मित 236 यू - न्यूट्रॉन जहर, परमाणु ईंधन में इसकी उपस्थिति की भरपाई उच्च स्तर के संवर्धन द्वारा की जानी चाहिए 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 बनता है 9 वर्ष, सीधे विभाजित हो जाते हैं 234 थ, कई आनुवंशिक रूप से संबंधित रेडियोन्यूक्लाइड बनाता है, और 18 उत्पादों में बदल जाता है 206 पंजाब. श्रृंखला की निरंतर क्षय दर रेडियोमेट्रिक डेटिंग में मूल न्यूक्लाइड और चाइल्ड न्यूक्लाइड की सांद्रता के अनुपात का उपयोग करना संभव बनाती है। स्वतःस्फूर्त विखंडन के अनुसार यूरेनियम-238 का आधा जीवन ठीक से स्थापित नहीं किया गया है, लेकिन यह बहुत बड़ा है - लगभग 10 16 वर्ष, ताकि मुख्य प्रक्रिया के संबंध में विखंडन की संभावना - एक अल्फा कण का उत्सर्जन - केवल 10 हो -7 . एक किलोग्राम यूरेनियम प्रति सेकंड केवल 10 सहज विखंडन देता है, और उसी समय के दौरान, α-कण 20 मिलियन नाभिक उत्सर्जित करते हैं। जनक न्यूक्लाइड: 242 पु(α), 238 पा(β-) 234 गु, पुत्री - 234 गु.

यद्यपि यूरेनियम-238 का उपयोग प्राथमिक विखंडनीय सामग्री के रूप में नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसके विखंडन के लिए आवश्यक न्यूट्रॉन की उच्च ऊर्जा के कारण, इसका परमाणु उद्योग में एक महत्वपूर्ण स्थान है। उच्च घनत्व और परमाणु भार होने के कारण, 238 यू परमाणु और हाइड्रोजन बम में इससे चार्ज/रिफ्लेक्टर शेल बनाने के लिए उपयुक्त है। तथ्य यह है कि इसे तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा विभाजित किया जाता है, जिससे चार्ज की ऊर्जा उपज बढ़ जाती है: परोक्ष रूप से, परावर्तित न्यूट्रॉन को गुणा करके, या सीधे तेज़ न्यूट्रॉन द्वारा चार्ज शेल के नाभिक के विखंडन द्वारा (संलयन के दौरान)। विखंडन से उत्पन्न 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 डिविजन/वर्ग किग्रा। इससे इसे तोप बमों में चार्ज/रिफ्लेक्टर शेल के रूप में उपयोग करना असंभव हो जाता है, क्योंकि इसका उपयुक्त द्रव्यमान (200-300 किलोग्राम) बहुत अधिक न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि तैयार करेगा। साफ 238 यू में 0.333 माइक्रोक्यूरी/जी की विशिष्ट रेडियोधर्मिता है। इस यूरेनियम आइसोटोप के अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र उत्पादन है 239 पू. प्लूटोनियम एक परमाणु द्वारा कब्जा किए जाने के बाद शुरू होने वाली कई प्रतिक्रियाओं में बनता है। 238 यू न्यूट्रॉन. 235वें आइसोटोप में प्राकृतिक या आंशिक रूप से समृद्ध यूरेनियम युक्त किसी भी रिएक्टर ईंधन में ईंधन चक्र की समाप्ति के बाद प्लूटोनियम का एक निश्चित अनुपात होता है।

समाप्त यूरेनियम

निष्कर्षण के बाद 235 यू प्राकृतिक यूरेनियम से, शेष सामग्री को "क्षीण यूरेनियम" कहा जाता है, क्योंकि। इसमें आइसोटोप की कमी हो गई 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 कम कर देता है 235 घटे हुए यूरेनियम की रेडियोधर्मिता पर यू का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

दुनिया में लगभग सभी नष्ट हुए 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 क्षत-विक्षत यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड (यूएफ6) है, जबकि रूस के पास सैकड़ों-हजारों टन है। क्षरित यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में आधा रेडियोधर्मी है, मुख्य रूप से हटाने के कारण 234 यू. इस तथ्य के कारण कि यूरेनियम का मुख्य उपयोग ऊर्जा उत्पादन है, थर्मल न्यूट्रॉन वाले परमाणु रिएक्टरों में, क्षीण यूरेनियम कम आर्थिक मूल्य वाला एक बेकार उत्पाद है।

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

यूरेनियम ऑक्साइड का निपटान कैसे किया जाए, इसका निर्णय इस बात पर निर्भर करता है कि कोई देश घटते यूरेनियम को कैसे देखता है: रेडियोधर्मी कचरे के निपटान के रूप में, या आगे के उपयोग के लिए उपयुक्त सामग्री के रूप में। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, हाल तक, घटे हुए यूरेनियम को आगे के 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 संभव है। फ़्रांस में, ख़त्म हुए यूरेनियम को रेडियोधर्मी अपशिष्ट नहीं माना जाता है, लेकिन उम्मीद की जाती है कि इसे यूरेनियम ऑक्साइड के रूप में संग्रहित किया जाएगा। रूस में, संघीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी का नेतृत्व अपशिष्ट यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड को एक मूल्यवान सामग्री मानता है जिसे दफनाया नहीं जा सकता। 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 तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों में उनके आगे उपयोग या इसके आगे संवर्धन के लिए लंबे समय तक संग्रहीत किया जाना चाहिए। 235 यू के बाद थर्मल रिएक्टरों में दहन होता है।

ख़त्म हुए 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 ढाल 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 क्षीण यूरेनियम होता है। घटे हुए यूरेनियम का उपयोग बड़े पैमाने पर तेल के कुएं की ड्रिलिंग में पर्कशन रॉड्स (वायरलाइन ड्रिलिंग) के रूप में किया जाता है, इसका वजन उपकरण को कीचड़ से भरे कुओं में गिरा देता है। इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटार, बड़े फ्लाईव्हील, अंतरिक्ष में उतरने वाले वाहनों और रेसिंग नौकाओं में गिट्टी के रूप में किया जाता है।

लेकिन यूरेनियम का सबसे प्रसिद्ध उपयोग कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर के रूप में है। अन्य धातुओं के साथ एक निश्चित मिश्रधातु और ताप उपचार (2% Mo या 0.75% Ti के साथ मिश्रधातु, पानी या तेल में 850° तक गर्म की गई धातु का तेजी से शमन, 5 घंटे के लिए 450° पर रखने से) के साथ, धात्विक यूरेनियम कठोर हो जाता है और स्टील से अधिक मजबूत (अंतराल 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 महंगे सिंगल क्रिस्टल टंगस्टन की प्रभावशीलता के समान है। कवच के विनाश की प्रक्रिया के साथ यूरेनियम के मुख्य भाग को धूल में पीसना, संरक्षित वस्तु में धूल का प्रवेश और वहां उसका प्रज्वलन होता है। डेजर्ट स्टॉर्म के दौरान युद्ध के मैदान में 300 टन नष्ट हुआ यूरेनियम छोड़ दिया गया था (ज्यादातर A-10 30mm GAU-8 तोप के गोले के अवशेष, प्रत्येक गोले में 272 ग्राम यूरेनियम मिश्र धातु थी)। घटे हुए यूरेनियम का उपयोग टैंक कवच में किया जाता है, उदाहरण के लिए, एम-1 अब्राम्स टैंक (यूएसए)। -4 द्रव्यमान के अनुसार % (क्षेत्र के आधार पर 2-4 पीपीएम), अम्लीय आग्नेय चट्टानों में 3.5 10 -4 %, मिट्टी और शैल्स में 3.2 10 -4 %, मूल चट्टानों में 5 10 -5 %, मेंटल 3 10 की अल्ट्रामैफिक चट्टानों में -7 %. स्थलमंडल की 20 किमी मोटी परत में यूरेनियम की मात्रा 1.3⋅10 अनुमानित है 14 एम. यह उन सभी चट्टानों का हिस्सा है जो पृथ्वी की पपड़ी बनाते हैं, और प्राकृतिक जल और जीवित जीवों में भी मौजूद हैं। शक्तिशाली निक्षेप नहीं बनाता. यूरेनियम का अधिकांश भाग अम्लीय, उच्च-सिलिकॉन चट्टानों में पाया जाता है। यूरेनियम की सबसे कम सांद्रता अल्ट्रामैफिक चट्टानों में होती है, अधिकतम - तलछटी चट्टानों (फॉस्फोराइट्स और कार्बोनेसियस शेल्स) में। महासागरों में 10 होते हैं 10 टन यूरेनियम. मिट्टी में यूरेनियम की सांद्रता 0.7 - 11 पीपीएम (फॉस्फेट उर्वरकों के साथ उर्वरित कृषि मिट्टी में 15 पीपीएम), समुद्री जल में 0.003 पीपीएम की सीमा में भिन्न होती है।

यूरेनियम पृथ्वी में मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है। 1% से अधिक यू सामग्री वाले 100 ज्ञात यूरेनियम खनिज हैं। इन खनिजों में से लगभग एक तिहाई में यूरेनियम चतुष्संयोजक है, शेष में यह हेक्सावेलेंट है। इन यूरेनियम खनिजों में से 15 सरल ऑक्साइड या हाइड्रॉक्सिल हैं, 20 जटिल टाइटेनेट्स और नाइओबेट्स हैं, 14 सिलिकेट्स हैं, 17 फॉस्फेट हैं, 10 कार्बोनेट्स हैं, 6 सल्फेट्स हैं, 8 वेनाडेट्स हैं, और 8 आर्सेनेट हैं। यूरेनियम यौगिकों के अज्ञात रूप कुछ समुद्री कार्बोनेसियस शेल्स, लिग्नाइट और कोयले और आग्नेय चट्टानों में इंटरग्रेन्युलर फिल्मों में पाए जाते हैं। 15 यूरेनियम खनिज औद्योगिक महत्व के हैं।

बड़े अयस्क भंडार में मुख्य यूरेनियम खनिज ऑक्साइड (यूरेनियम राल, यूरेनिनाइट, कॉफिनिट), वैनाडेट्स (कार्नोटाइट और ट्युयामुनाइट), और जटिल टाइटेनेट्स (ब्रानेराइट और डेविडाइट) द्वारा दर्शाए जाते हैं। टाइटेनेट्स भी औद्योगिक महत्व के हैं, उदाहरण के लिए, ब्रैनराइट यूटीआई 2O6 , सिलिकेट्स - ताबूत यू 1-x (OH) 4x , टैंटालोनोबेट्स और हाइड्रेटेड यूरेनिल फॉस्फेट और आर्सेनेट - यूरेनियम अभ्रक। यूरेनियम प्राकृतिक रूप से मूल तत्व के रूप में नहीं पाया जाता है। इस तथ्य के कारण कि यूरेनियम ऑक्सीकरण के कई चरणों में हो सकता है, यह बहुत ही विविध भूवैज्ञानिक सेटिंग में होता है।

यूरेनियम का अनुप्रयोग

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

यूरेनियम का मुख्य उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए परमाणु ईंधन का उत्पादन है। 1400 मेगावाट की स्थापित क्षमता वाले एक दबावयुक्त जल रिएक्टर को 50 नए ईंधन तत्वों के निर्माण के लिए प्रति वर्ष 225 टन प्राकृतिक यूरेनियम की आवश्यकता होती है, जो प्रयुक्त ईंधन तत्वों की इसी 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 के लागत स्तर की आवश्यकता होती है। परमाणु रिएक्टर के ईंधन में यूरेनियम-235 की सांद्रता 2-5% होती है।

पहले की तरह, यूरेनियम अयस्क उनसे रेडियम (जिनकी सामग्री लगभग 1 ग्राम प्रति 3 टन अयस्क है) और कुछ अन्य प्राकृतिक रेडियोन्यूक्लाइड निकालने के दृष्टिकोण से कुछ रुचि के हैं। कांच उद्योग में यूरेनियम यौगिकों का उपयोग कांच को लाल या हरा रंगने या उसे सुंदर हरा-पीला रंग देने के लिए किया जाता है। इनका उपयोग फ्लोरोसेंट ग्लास के उत्पादन में भी किया जाता है: यूरेनियम का एक छोटा सा मिश्रण ग्लास को एक सुंदर पीला-हरा फ्लोरोसेंस 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 उत्पन्न करने के लिए इसे सिरेमिक में शामिल किया जाता था। (यूरेनियम जबड़ा आपकी मुस्कान को उज्जवल बनाता है!) 1942 का मूल पेटेंट 0.1% की यूरेनियम सामग्री की सिफारिश करता है। इसके बाद, प्राकृतिक यूरेनियम को घटते यूरेनियम से बदल दिया गया। इससे दो फायदे हुए - सस्ता और कम रेडियोधर्मी। यूरेनियम का उपयोग लैंप फिलामेंट्स और चमड़े और लकड़ी के उद्योगों में डाई के रूप में भी किया गया है। यूरेनियम लवण का उपयोग ऊन और चमड़े के अचार बनाने और रंगने के घोल में किया जाता है। यूरेनिल एसीटेट और यूरेनिल फॉर्मेट का उपयोग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में इलेक्ट्रॉन-अवशोषित सजावटी एजेंटों के रूप में किया जाता है, ताकि जैविक वस्तुओं के पतले वर्गों के विपरीत को बढ़ाया जा सके और वायरस, कोशिकाओं और मैक्रोमोलेक्यूल्स को दाग दिया जा सके।

Na 2 U 2 O 7 प्रकार के यूरेनेट्स ("पीला यूरेनिल") ने सिरेमिक ग्लेज़ और एनामेल्स (ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर पीले, हरे और काले रंगों में रंगे) के लिए रंगद्रव्य के रूप में आवेदन पाया है। ना 2U2O7 पेंटिंग में पीले रंग के रूप में भी उपयोग किया जाता है। कुछ यूरेनियम यौगिक प्रकाश-संवेदनशील होते हैं। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, यूरेनिल नाइट्रेट का व्यापक रूप से नकारात्मकता को बढ़ाने और रंगीन फोटोग्राफिक प्रिंट (सकारात्मकता को भूरे या भूरे रंग में रंगना) उत्पन्न करने के लिए एक वायरिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता था। यूरेनिल एसीटेट यूओ 2 (एच 3 कूह) 2 विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग 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 धात्विक यूरेनियम का उपयोग एक लक्ष्य के रूप में किया जाता है।

कुछ यूरेनियम लवणों का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है जैसे सुगंधित हाइड्रोकार्बन का ऑक्सीकरण, वनस्पति तेलों का निर्जलीकरण, आदि। कार्बाइड 235 नाइओबियम कार्बाइड और ज़िरकोनियम कार्बाइड के साथ मिश्र धातु में यू का उपयोग परमाणु जेट इंजनों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है (कार्यशील द्रव हाइड्रोजन + हेक्सेन है)। लौह और घटे हुए यूरेनियम की मिश्रधातु ( 238 यू) का उपयोग शक्तिशाली मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के रूप में किया जाता है।

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में, क्षीण यूरेनियम का उपयोग चिकित्सा रेडियोथेरेपी उपकरणों के लिए विमान काउंटरवेट और एंटी-रेडिएशन स्क्रीन के निर्माण में किया जाता है। घटे हुए यूरेनियम का उपयोग रेडियोधर्मी कार्गो और परमाणु कचरे के परिवहन के लिए परिवहन कंटेनरों के निर्माण के साथ-साथ विश्वसनीय जैविक संरक्षण के उत्पादों (उदाहरण के लिए, सुरक्षात्मक स्क्रीन) के निर्माण के लिए किया जाता है। γ-विकिरण को अवशोषित करने के दृष्टिकोण से, यूरेनियम सीसे की तुलना में पांच गुना अधिक कुशल है, जो सुरक्षात्मक स्क्रीन की मोटाई को काफी कम करना और रेडियोन्यूक्लाइड 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।

क्षरित यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम की तुलना में आधा रेडियोधर्मी है, मुख्य रूप से हटाने के कारण 234 यू. इसका उपयोग कवच स्टील को मिश्रधातु बनाने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से, गोले की कवच-भेदी विशेषताओं को बेहतर बनाने के लिए। जब 2% Mo या 0.75% Ti के साथ मिश्रित किया जाता है और ताप उपचार किया जाता है (पानी या तेल में 850°C तक गर्म की गई धातु का त्वरित शमन, 5 घंटे के लिए 450°C पर रखा जाता है), तो धात्विक यूरेनियम स्टील (तन्यता) की तुलना में अधिक कठोर 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 मिलकर, 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 प्रक्षेप्य में द्रव्यमान वितरण को भी बदल देती है, जिससे इसकी वायुगतिकीय स्थिरता में सुधार होता है। कवच से टकराने पर, ऐसा प्रक्षेप्य (उदाहरण के लिए, टाइटेनियम के साथ यूरेनियम का एक मिश्र धातु) टूटता नहीं है, लेकिन स्व-तीक्ष्ण हो जाता है, और इससे अधिक पैठ प्राप्त होती है। कवच को नष्ट करने की प्रक्रिया यूरेनियम ब्लैंक को धूल में पीसने और टैंक के अंदर हवा में प्रज्वलित करने के साथ होती है। आधुनिक टैंक कवच में घटे हुए यूरेनियम का उपयोग किया जाता है।

स्टील में थोड़ी मात्रा में यूरेनियम मिलाने से यह बिना भंगुर हुए इसकी कठोरता बढ़ जाती है और इसका एसिड प्रतिरोध बढ़ जाता 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 एक मिश्र धातु है।हे . घटे हुए यूरेनियम का उपयोग विमान नियंत्रण सतहों जैसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में गिट्टी के रूप में भी किया जाता है। इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटर्स, बड़े फ्लाईव्हील, अंतरिक्ष में उतरने वाले 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 का निर्माण नहीं किया जाता है। हालाँकि, आधुनिक प्लूटोनियम बमों में 238 यू (क्षीण यूरेनियम सहित) का अभी भी उपयोग किया जाता है। यह आवेश का आवरण बनाता है, न्यूट्रॉन को प्रतिबिंबित करता है और एक विस्फोटक विस्फोट योजना में प्लूटोनियम आवेश के संपीड़न में जड़ता जोड़ता है। इससे हथियार की प्रभावशीलता बहुत बढ़ जाती है और महत्वपूर्ण द्रव्यमान कम हो जाता है (यानी विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया बनाने के लिए आवश्यक प्लूटोनियम की मात्रा कम हो जाती है)। घटे हुए 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 जिससे हथियार की ऊर्जा उपज बढ़ जाती है। विस्फोट के तीन चरणों के बाद ऐसे बम को विखंडन-संलयन-विखंडन हथियार कहा जाता है। ऐसे हथियार के विस्फोट से अधिकांश ऊर्जा उत्पादन केवल विखंडन पर पड़ता 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 क्षमता वाले हाइड्रोजन बम के विस्फोट में 77% ऊर्जा यूरेनियम शेल में विखंडन प्रक्रियाओं से आई थी। चूँकि क्षीण यूरेनियम का कोई क्रांतिक द्रव्यमान नहीं होता, इसलिए इसे असीमित मात्रा में बम में जोड़ा जा सकता है। 1961 में नोवाया ज़ेमल्या पर "केवल" 50 मेगाटन की शक्ति के साथ विस्फोटित सोवियत हाइड्रोजन बम (ज़ार बोम्बा - कुज़्किना की माँ) में, 90% उपज थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया से आई थी, क्योंकि शेल के 238 विस्फोट के अंतिम चरण में यू को सीसे से बदल दिया गया। यदि खोल बनाया गया था (जैसा कि उन्हें शुरुआत में इकट्ठा किया गया था)। 238 यू, तब विस्फोट की शक्ति 100 मेगाटन से अधिक हो गई और नतीजा दुनिया के सभी परमाणु हथियार परीक्षणों के योग का 1/3 था।

चट्टानों और खनिजों की पूर्ण आयु को मापने के लिए भू-कालक्रम में प्राकृतिक यूरेनियम समस्थानिकों का उपयोग किया गया है। 1904 में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित किया कि पृथ्वी और सबसे प्राचीन खनिजों की आयु यूरेनियम के आधे जीवन के समान परिमाण के क्रम में है। 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: अत्यंत गतिशील 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 और रेडियोजेनिक लेड के अनुपात से की जाती है, जो यूरेनियम नाभिक के क्षय का अंतिम उत्पाद है। कुछ वस्तुओं, जैसे अभ्रक, की आयु निर्धारित करना और भी आसान है: सामग्री की आयु उसमें क्षय हुए यूरेनियम परमाणुओं की संख्या के समानुपाती होती है, जो कि पदार्थ में टुकड़ों द्वारा छोड़े गए निशानों की संख्या से निर्धारित होती है। . यूरेनियम सांद्रता और ट्रैक सांद्रता के अनुपात से, 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 अत्यंत 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 सीसे के अनुपात को मापने के लिए पर्याप्त है, और फिर, रेडियोधर्मी क्षय सूत्रों का उपयोग करके, खनिज के क्रिस्टलीकरण के बाद से बीते समय की गणना करें। यूरेनियम-सीसा विधि का उपयोग करके, सबसे प्राचीन खनिजों की आयु को मापना संभव था, और ग्रह पृथ्वी के जन्म की तारीख उल्कापिंडों की उम्र से निर्धारित की गई थी। चन्द्रमा की मिट्टी की आयु भी ज्ञात की जाती है। चंद्र मिट्टी के सबसे छोटे 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, इसका प्रभाव पड़ा - इस दिशा में चीजें बुरी तरह से चल रही थीं। बहुत बुरा!

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

कर्मचारी ने बताया, "मेरा मानना ​​​​है कि प्लांट 813 की स्थिति को अब संकट नहीं कहा जा सकता है।" “लगभग एक साल से वे यूरेनियम के प्रसार पृथक्करण के लिए एक संयंत्र चालू नहीं कर पाए हैं। वहां, प्रबंधकों सहित कई कर्मचारी बस निराश हो गए, वे सफलता में विश्वास न करते हुए यंत्रवत् काम करते हैं। यह कोई संकट नहीं, पीड़ा जैसा है.

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

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

बेरिया कंबाइन 813 के डी-1 संयंत्र के चारों ओर 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, उपकरण आपूर्तिकर्ताओं 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 घबराएंगे, नेता को उतना ही शांत होना चाहिए, अन्यथा उसकी कोई भी उग्रता अधीनस्थों द्वारा उसकी घबराहट के रूप में मानी जाएगी, और फिर उनकी अपनी घबराहट और निराशा बेकाबू हो जाएगी। अपनी पूरी शांति और यहां तक ​​कि कुछ हद तक उदासीन भाव के साथ, नेता को यह दिखाना होगा कि "हमने इसे सबसे बुरी परेशानियों से बाहर निकाला है", और 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 संयंत्र की समस्याओं से परिचित हूं," बेरिया ने शांति से शुरुआत की, "लेकिन मैं उन्हें अब आपके होठों से सुनना चाहूंगा। आइए सबसे कनिष्ठ पद से 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 की ऐसी बाध्यता - सबसे छोटे से शुरू करना - शर्म को दूर करता है, और लोग जो कुछ भी जानते हैं उसे फैलाते हैं।

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

डी-1 गैस पृथक्करण संयंत्र में, पहले कैस्केड के चालू होने के तुरंत बाद, जिसमें मुख्य रूप से एलबी-7 प्रसार मशीनें शामिल थीं, काम करने वाली गैस (यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड) पर चलने वाली मशीनों की बड़े पैमाने पर विफलताएं शुरू हुईं। भविष्य में, इसे LB-8 और LB-9 मशीनों पर दोहराया गया। दुर्घटनाओं का कारण कंप्रेसर इलेक्ट्रिक ड्राइव के बॉल बेयरिंग का जाम होना है, जिसके कारण या तो यह तुरंत बंद हो जाता है, या कंप्रेसर के अस्वीकार्य कंपन के साथ बीयरिंग तेजी से खराब हो जाते हैं। लेकिन ये विशेष, उच्च गति वाले बीयरिंग थे जो हजारों घंटों तक काम 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 कंप्रेसर विफल हो जाते थे, और यह नई मशीनें स्थापित करने की क्षमता से कहीं अधिक था। यह एक कष्टदायक काम था, जिसमें दिन या रात कोई रुकावट नहीं आती थी - असफल मल्टी-टन कम्प्रेसर को नई या मरम्मत की गई मशीनों से बदलना! आखिरकार, उनके आपातकालीन रोक से पहले, सभी मशीनें एक कामकाजी गैस - रासायनिक रूप से आक्रामक रेडियोधर्मी यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड से भरी हुई थीं, जो पहले से ही अपनी आइसोटोपिक संरचना में कुछ बदलाव लाने में कामयाब रही थी।

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

उन्होंने असेंबली की कमियों में, मशीनिंग के लिए आवश्यकताओं के विचलन में, और नए और नए कैस्केड के कमीशन के साथ बीयरिंग की विफलता में कारण ढूंढना शुरू कर दिया।

कार की मरम्मत बहुत कठिन थी। एक असफल कंप्रेसर के कारण, कैस्केड से 12 मशीनों के एक पूरे ब्लॉक को रोकना और अलग करना, उसमें से काम कर रही गैस को बाहर निकालना, आपातकालीन मशीन को उसके स्थान से हटाना और उसे पुनरीक्षण कार्यशाला में ले जाना आवश्यक था, जिससे झरझरा पैकेज उजागर हो गए। विभाजक टैंक में ऐसी प्लेटें स्थापित की जाती हैं जो नमी और जंग के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। जब्त की गई मशीनों के बजाय, नई या पहले से ही मरम्मत की गई मशीनें लगाई गईं, पूरे असेंबली चक्र को बार-बार दोहराया गया (पंप आउट करना, वैक्यूम की जकड़न की जांच करना, गैस भरना आदि)। और फिर बिना इस विश्वास के कि बदली गई मशीन लंबे समय तक काम करेगी। इस श्रमसाध्य थका देने वाले काम 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 पद्धति के औद्योगिक विकास की सफलता पर अविश्वास हुआ।

एक दूसरी मुसीबत थी, जो और भी गंभीर थी - मशीनों में काम करने वाली गैस (यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड) के अस्वीकार्य रूप से उच्च स्तर के संक्षारण (अपघटन) की खोज की गई थी। इससे यह तथ्य सामने आया कि अत्यधिक समृद्ध गैस का प्रवाह व्यावहारिक रूप से अंतिम कैस्केड तक नहीं पहुंच पाया, 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।

संक्षारण प्रक्रियाओं को विशेष रूप से वायुमंडल से मशीनों और संचार के वैक्यूम वॉल्यूम में खींची गई आर्द्र हवा द्वारा तेजी से बढ़ाया गया था। 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 ब्लॉकों या कैस्केड को रोकना और खोलना आवश्यक था, इसलिए नम हवा के प्रवेश से छुटकारा पाना व्यावहारिक रूप से असंभव था।

समस्याओं में वियोज्य गैस संचार के कई पतली दीवार वाले पाइपों की पर्याप्त जकड़न के बारे में संदेह जोड़ा गया था, जिनमें वेल्डेड फ्लैंज थे। डी-1 संयंत्र में उनकी कुल लंबाई कई किलोमीटर तक पहुंच गई।

बेरिया ने मुख्य मुद्दों को एक नोटबुक में लिखा, सबसे महत्वपूर्ण मुद्दों को चुनने की कोशिश की और उन छोटी-छोटी बातों को हटा दिया जिन्हें उसके बिना हल किया जा सकता था।

उन्हें विशेष रूप से मुख्य अभियंता और निदेशक के अंतिम भाषण पसंद नहीं आये। तथ्य यह है कि पहले इन पदों पर युवा इंजीनियरों को नियुक्त किया गया था, लेकिन लॉन्च से पहले, बेरिया को डर था कि युवा उन्हें सवालों से घेर लेंगे, उनकी जगह अनुभवी लोगों को ले लिया। और मैं गलत था! इन अनुभवी पेशेवरों ने आवश्यक उत्साह खो दिया और अब समस्याओं पर ध्यान देने के बजाय सामान्य काम का अनुकरण करने लगे।

दोनों ने अपना प्रदर्शन लगभग एक ही तरह से समाप्त किया:

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

"अच्छा," बेरिया ने संयंत्र प्रबंधकों के निष्कर्षों पर किसी भी तरह से प्रतिक्रिया न करते हुए कहा। - अब मैं आपसे कमियों को दूर करने के बारे में बोलने के लिए कहता हूं। गोर्की मशीन-बिल्डिंग प्लांट के प्रतिनिधि। आपकी एलबी मशीनें काम नहीं करतीं। बियरिंग्स से शुरुआत करें. क्या आपको उनके जाम होने का कारण पता चला?

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

परिणामस्वरूप, रोटर्स को कोई प्रतिक्रिया नहीं हुई। और ऑपरेशन के दौरान, असमान हीटिंग और असमान थर्मल विस्तार होता है। बेयरिंग विकृत और जाम हो जाती 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 फिर से यह अच्छा नहीं है!

जारी रखें।

- इसे कैसे खत्म किया जाए - यह स्पष्ट है। आइए बेयरिंग और लैंडिंग को ढीला करें, हम प्रतिक्रिया प्राप्त करेंगे। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड का क्षरण अधिक जटिल है...

और इसलिए, एक के बाद एक विशेषज्ञों को सुनते हुए, बेरिया को पता चला कि समस्याओं को हल करने के कौन से तरीके पहले ही खोजे जा चुके हैं, और कौन सी समस्याएं अनसुलझी रह गई हैं।

"हाँ," उन्होंने अंत में याद करते हुए कहा, "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 देते हैं, उन्हें लागू नहीं किया जाता है। वे यहाँ हैं…

"आपको सूची पढ़ने की ज़रूरत नहीं है, स्थिति स्पष्ट है और इन सिफारिशों को सुनने की कोई ज़रूरत 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 की ओर बढ़ते हैं," बेरिया ने थोड़ा रुककर सोचा। चलिए निर्देशक से शुरू करते हैं। ऐसे कमांडर को लड़ाई सौंपना आपराधिक है जो जीत में विश्वास नहीं करता। कॉमरेड किज़िमा, हम आपके और मुख्य अभियंता के लिए आसान पद ढूंढेंगे। मैं फिर से कॉमरेड चुरिन को प्लांट का निदेशक और कॉमरेड रोडियोनोव को मुख्य अभियंता नियुक्त करता हूं।

कॉमरेड एल्यावदीन सबसे भारी वर्कशॉप में काम करते हैं, और मैंने उनकी रिपोर्ट में घबराहट नहीं देखी। कॉमरेड एल्यावदीन को उत्पादन का प्रमुख नियुक्त किया गया है।

विज्ञान ने हमें बताया कि संयंत्र के कर्मचारी वैज्ञानिक सिफारिशों को लागू करने में सक्षम नहीं हैं...

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

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

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

– क्या आप अपने स्वयं के वैज्ञानिक विचारों के परिचय को सज़ा मानते हैं?!

"मेरे कहने का मतलब यह नहीं था..." वैज्ञानिक भ्रमित हो गया।

लेकिन मैंने वही कहा जो मैं कहना चाहता था! - बेरिया ने अप्रत्याशित रूप से बर्फीले स्वर में कहा, और सभी को याद आ गया कि वह कौन था।

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

"स्वेर्दलोव्स्क से प्रोफेसर याकुतोविच," मौके से एक आवाज़ सुनाई दी।

- नाम लिखिए, हम उन्हें प्लांट का डिप्टी साइंटिफिक डायरेक्टर नियुक्त करेंगे। हमें विश्लेषणात्मक रसायनज्ञों की आवश्यकता है। स्मार्ट कौन जानता है? - बेरिया अपनी सूची से समस्याओं का समाधान ढूंढ़ते रहे।

शाम को, जब बैठक पहले से ही काफी थकी हुई थी और कमरे की हवा लंदन के धुंध की स्थिति में धुँधली थी, बेरिया ने गोर्की मशीन-बिल्डिंग प्लांट के प्रतिनिधियों के साथ समय सीमा का समन्वय किया।

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

- क्या आप चलते-फिरते सोने जा रहे हैं? बेरिया ने व्यंग्यपूर्वक पूछा।

लेकिन उनमें से छह हजार हैं!

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

और "एलबी" का क्या मतलब है?

हर कोई चुप हो गया और आश्चर्य से बेरिया की ओर देखने लगा।

"कॉमरेड बेरिया," चकित गोर्की नागरिक ने अंततः उत्तर दिया।

- "एलबी" "लावेरेंटी बेरिया" है।

- क्या?! बेरिया अपनी कुर्सी पर पीछे झुक गया। यह किसी प्रकार की महामारी है... पार्टी ने मुझे मॉस्को के चारों ओर एक हवाई रक्षा बेल्ट बनाने का निर्देश दिया, जो... हम कहें, एक नए प्रकार के हथियार से सुसज्जित हो। डिज़ाइनरों ने इसे "बर्कुट" नाम दिया। वैसे, गोल्डन ईगल और गोल्डन ईगल एक तेज़ पक्षी है और यह हथियार भी तेज़ है। और अब वे मुझे बताते हैं कि बर्कुट बेरिया के सम्मान में है। - मेज पर वापस चला जाता है।

- सो है। कॉमरेड येलियान को बताएं कि उनका सिर इसमें व्यस्त नहीं है! और सभी गाड़ियाँ तीन महीने में 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 डिजाइन) कर दिया गया, और बर्कुट वायु रक्षा प्रणाली का नाम बदलकर एस-25 कर दिया गया।

1950 में, एलबी-6 मशीनों के साथ संयंत्र को पूरा करने और एलबी-7 और एलबी-8 मशीनों पर सभी टीडी इंजन (मोटर-ट्रांसफार्मर) को बदलने के साथ-साथ मशीनों की आंतरिक सतहों और सभी मशीनों के झरझरा फिल्टर को निष्क्रिय करने के बाद, कम (8-10 डिग्री सेल्सियस) तापमान पर ठंडा पानी की आपूर्ति के लिए पूर्ण कमीशनिंग प्रशीतन स्टेशन, शुष्क वायु कार्यशाला के निर्माण के बाद, डी-1 संयंत्र का सामान्य संचालन अंततः स्थापित हो गया और डिजाइन मात्रा में यूरेनियम 235 का उत्पादन हुआ , पहले 75%, और फिर 90% संवर्धन।

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

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