تخصيب معدن اليورانيوم

إن من أهم العناصر المشعة في صخور القشرة الأرضية هي ( البوتاسيوم 4-0- ) و(الروبيدوم 87- ) وسلسلتا العناصر المشعة المتولدة من تحلل ( اليورانيوم -238 ) و(الثوريوم -232 ) . وهناك ما يقارب الأربعين من النظائر المشعة . وأعمار النصف للعناصر المشعة الأساسية في صخور القشرة الأرضية طويلة جداً ، لهذا بقيت في الأرض إلى الآن منذ خلقها ، فعمر النصف ( للبوتاسيوم -40 ) يزيد على ألف مليون سنة وعمر النصف ( الروبيدوم -87) يزيد على أربعين ألف مليون سنة وهذه النظائر المشعة تبعث أنواعاً مختلفة من الإشعاع الذري كجسيمات بيتا وألفا وأشعة جاما . ومستوى النشاط الإشعاعي الطبيعي في القشرة الأرضية متقارب جداً في معظم الأماكن ، حيث لا يوجد اختلاف يذكر عن مكان وآخر بصفة عامة . إلا أن هناك أماكن على الأرض يزداد فيها الإشعاع الطبيعي بشكل كبير نتيجة وجود تركيزات عالية من العناصر المشعة طبيعياً في صخور القشرة الأرضية .



وتحتوي الصخور التي على سطح الأرض على خمسة أجزاء في المتوسط من اليورانيوم في كل مليون جزء من الصخر. واليورانيوم موجود في الأرض منذ تكوينها. ويتحلل مع مرور الزمن ليكون الرصاص، والهيليوم. ويُقاس معدل تحلل النظير المشع، بنصف العمر الافتراضي له، وهو الوقت المطلوب لتحلل نصف الذرات في النظير المشع، ليتحول إلى نظير مشع آخر. ويتكون نظير الرصاص - 206 من اليورانيوم -238، والذي يساوي نصف عمره الافتراضي أربعة بلايين ونصف البليون سنة. ويتكون الرصاص -207 من اليورانيوم -235، والذي يساوي نصف عمره الافتراضي 700 مليون سنة. ويقيس العلماء كميات النظائر المشعة، في عينة من الصخور، ثم يحسبون عمر الصخر من نسبة الرصاص -206 إلى اليورانيوم - 238، ونسبة الرصاص -207 إلى اليورانيوم -235، ونسبة الرصاص -206 إلى الرصاص -207. ويمكن إجراء حسابات مماثلة باستخدام نظائر مشعة أخرى. ويقدر العلماء، عمر النظام الشمسي بحوالي 4,5 بليون سنة، على أساس نسب الرصاص إلى اليورانيوم. ويتفق هذا الرقم مع أعمار الرجوم (الشُّهُب)، وأقدم الصخور القمرية كما تم حسابها عن طريق تحلل العناصر المشعة الأخرى. يشبه تحلل النظائر المشعة طويلة العمر، الساعة الحائطية الضخمة التي تقيس الوقت بملايين أو بلايين السنين. ولهذه الساعة الزمنية مؤشر ثوانٍ، يُحسب به الوقت بآلاف السنين. وهذا يمثل الكربون المشع، الذي يساوي نصف عمره الافتراضي 5,700 سنة. لقد جعل تحليل الكربون المشع تحديد العمر الافتراضي للخشب، والعظام، والمواد التي كانت حية من قبل أمرًا ممكنًا.



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]



البلدان الرئيسية المصدرة لليورانيوم: أستراليا وكندا والصين وكازاخستان وناميبيا والنيجر وروسيا وأوزبكستان

يعد اليورانيوم المادة الخام الأساسية للبرامج النووية، المدنية منها والعسكرية.

يستخلص اليورانيوم إما من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم المختلفة، إلا أن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام يمكن الاستفادة منه.

حينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي، ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة، وهي العملية التي تعرف باسم الانشطار النووي.

ويحدث الانشطار النووي ببطء في المنشآت النووية، بينما يحدث نفس الانشطار بسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا.

ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم 235 (أو البلوتونيوم 239)، والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم-235 بـ"النظير الانشطاري" لميله للانشطار محدثا تسلسلا تفاعليا، مطلقا الطاقة في صورة حرارية.

وحينما تنشطر ذرة من اليورانيوم-235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاثة نيوترونات.

وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصطدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى.

ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم-235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية كتسلسل تفاعلي يتواصل من تلقاء نفسه. ويعرف هذا المتطلب بـ"الكتلة الحرجة".

غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم-235، بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم-238.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]



اضغط هنا




هذا المخطط يوضح فكرة عمل المفاعل النووي المستخدم لتوليد الطاقة الكهربية ولكن هنا نجد ان الماء المستخدم في التبريد هو الذي يتحول إلى بخار ماء لتحريك التوربينات وتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ هنا ان دائرة التبريد ودائرة البخار هي دائرة واحدة.

لمشاهدة الصورة بالحركة

اضغط هنا


صورة توضح انابيب ضخ البخار المضعوط لتحريك التوربيانت لتوليد الكهرباء

التوربينات التي تتحرك بفعل ضغط البخار الموجه عليها

فلاشات توضيحية اضغط بداخل الصورة


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]





...........


مراجع للاستزادة


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

.....