यूरेनियम, रासायनिक तत्व: खोज का इतिहास और परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया। रासायनिक तत्व यूरेनियम: गुण, विशेषताएँ, सूत्र। यूरेनियम यूरेनियम धातु का खनन एवं उपयोग

यूरेनियम एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व है जो प्रकृति में पाया जा सकता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, इसका उपयोग चिकित्सा प्रयोजनों के लिए भी किया जाता है और, दुर्भाग्य से, परमाणु बमों के उत्पादन में भी किया जाता है।

इस तत्व की खोज 1789 में जर्मन साम्राज्य के क्षेत्र में की गई थी। इसका नाम यूरेनस ग्रह के नाम पर रखा गया है, जिसे 8 साल पहले खोजा गया था। हालाँकि, यूरेनियम की रेडियोधर्मिता की खोज 1896 में ही की गई थी।

यूरेनियम आवर्त सारणी का अंतिम तत्व है। यह पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप से मौजूद सबसे भारी तत्व भी है। इसके परमाणु के विखंडन से ही विद्युत उत्पन्न होती है।

बिजली, जो यूरेनियम से उत्पन्न होती है, तेल और कोयले जैसे जीवाश्म ईंधन का एक विकल्प है। आज विश्व की 16% बिजली यूरेनियम से आती है।

यूरेनियम अयस्क

यूरेनियम और बिजली उत्पादन

आवर्त सारणी में यूरेनियम का प्रतीक यू है। यूरेनियम में मुख्य रूप से दो समस्थानिक होते हैं - 235यूऔर 238यू. यूरेनियम 99.7% 238U आइसोटोप से बना है और केवल शेष 0.7% 235U आइसोटोप है।

यह 235U आइसोटोप है, जो यूरेनियम का इतना छोटा प्रतिशत बनाता है, जो परमाणु के नाभिक को विभाजित करके ऊर्जा प्राप्त करना संभव बनाता है। बिजली उत्पादन के लिए 235U आइसोटोप की सांद्रता 3-4% होनी चाहिए। इसीलिए रसायनशास्त्री यूरेनियम का संवर्धन करते हैं।

यूरेनियम संवर्धन दो तरीकों से किया जा सकता है: अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन या गैसीय प्रसार का उपयोग करना। दोनों विधियाँ आइसोटोप को अलग करती हैं और परिणामस्वरूप, 235U की सांद्रता बढ़ जाती है।

परमाणु ऊर्जा को स्वच्छ माना जाता है क्योंकि यह ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन नहीं करती है और इसका अपशिष्ट काफी कम होता है। इस ऊर्जा का एक अन्य लाभ यह है कि इसका परिवहन आसान है और इसके लिए अधिक भंडारण स्थान की आवश्यकता नहीं होती है।

समृद्ध यूरेनियम को 1x1 सेमी मापने वाली गोलियों में दबाया जाता है। ऐसी टैबलेट का ऊर्जा उत्पादन बहुत अधिक होता है: दो गोलियां 4 लोगों के परिवार को 1 महीने तक ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं।

इस प्रकार, यूरेनियम तेल और कोयले का एक उत्कृष्ट विकल्प है: 1 किलोग्राम यूरेनियम के उत्पादन के बराबर बिजली का उत्पादन करने के लिए, 10 टन तेल और 20 टन कोयले की आवश्यकता होगी। यह पर्यावरण पर पड़ने वाले नकारात्मक प्रभावों के अतिरिक्त है। इसके अलावा, तेल और कोयले के लिए बहुत अधिक जगह की आवश्यकता होती है।

परमाणु ऊर्जा के नुकसान

मुख्य नुकसानों में से एक दुर्घटनाओं का जोखिम और पर्यावरण पर उनके परिणाम हैं। यूरेनियम रेडियोधर्मिता से दूषित क्षेत्र रहने योग्य नहीं रह जाते हैं।

परमाणु कचरा एक और नकारात्मक परिणाम है। उत्पादन अवशेषों का पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है और उनका उचित निपटान किया जाना चाहिए। ऐसे कचरे के साथ मानव संपर्क आनुवंशिक उत्परिवर्तन, बीमारी और यहां तक ​​कि तत्काल मृत्यु का कारण बन सकता है।

परमाणु कचरे के साथ बैरल

यूरेनियम की खोज एवं उसका उपयोग

यूरेनियम अयस्क को जमीन से निकालने के बाद, इसे कुचल दिया जाता है, संसाधित किया जाता है और छोटी यूरेनियम गोलियों में बनाया जाता है। यूरेनियम छर्रों को मजबूत बनाने के लिए उन्हें उच्च तापमान के अधीन किया जाता है।

गोलियाँ ट्यूबों में रखी जाती हैं, आमतौर पर ज़िरकोनियम। प्रत्येक ट्यूब में 335 गोलियाँ होती हैं। 236 ट्यूब एक ईंधन असेंबली या ईंधन तत्व बनाते हैं, जिसे बाद में परमाणु रिएक्टर में रखा जाता है।

रिएक्टर में ईंधन डालने के बाद परमाणु विखंडन की प्रक्रिया शुरू होती है। यूरेनियम के परमाणु नाभिक पर न्यूट्रॉन बमबारी के परिणामस्वरूप विखंडन होता है।

जब एक न्यूट्रॉन यूरेनियम परमाणु से टकराता है, तो वह दो अन्य परमाणुओं में विभाजित हो जाता है। बड़ी मात्रा में ऊर्जा और अन्य न्यूट्रॉन निकलते हैं। वे परमाणुओं से टकराते हैं और एक श्रृंखला प्रतिक्रिया बनाते हैं।

जारी ऊर्जा ऊष्मा बन जाती है, जो रिएक्टर में पानी को गर्म करती है। गर्म पानी से निकलने वाली भाप टरबाइनों को सक्रिय करती है, जो बदले में विद्युत जनरेटर शुरू करती है। ऐसे जनरेटर बिजली का उत्पादन करते हैं।

यूरेनियम के लक्षण

• सामान्य तापमान की स्थिति में और सामान्य दबाव में इसका ठोस रूप होता है;
• सिल्वर-ग्रे रंग है;
• रेडियोधर्मी है. गर्म करने पर इसकी रेडियोधर्मिता बढ़ जाती है;
• उच्च परमाणु घनत्व है।

रूस में परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

रूस में 10 परमाणु ऊर्जा संयंत्र परिचालन में हैं।

रूस में मुख्य यूरेनियम भंडार क्रास्नोकामेंस्क शहर के पास स्थित हैं। मुख्य खनन और रासायनिक संघ और सबसे बड़ा यूरेनियम खनन उद्यम भी वहां स्थित हैं।

यूरेनियम खनन की मात्रा के मामले में रूस 5वें स्थान पर है। लेकिन यूरेनियम भंडार के मामले में - तीसरा स्थान।

दुनिया में यूरेनियम

यूरेनियम का सबसे बड़ा भंडार ऑस्ट्रेलिया में है। इसके बाद कजाकिस्तान, रूस, कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, नाइजर और ब्राजील आते हैं।

जब परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग करके बिजली के उत्पादन की बात आती है, तो कनाडा, कजाकिस्तान और ऑस्ट्रेलिया अग्रणी स्थान पर हैं। ये तीनों देश मिलकर विश्व की आधे से अधिक परमाणु ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।

सूचीबद्ध देशों में से प्रत्येक के यूरेनियम उत्पादन और भंडार के डेटा वाली तालिका देखें।

यूरेनियम और परमाणु बम

बिजली का उत्पादन करने के लिए, यूरेनियम को समृद्ध किया जाता है ताकि 235U आइसोटोप की सामग्री 3 या 4% हो।

परमाणु बम बनाने के लिए इसकी सामग्री 90% होनी चाहिए।

जब यूरेनियम को इस स्तर तक समृद्ध किया जाता है, तो न्यूट्रॉन बमबारी द्वारा परमाणु विखंडन एक गंभीर प्रक्रिया है। परमाणु रिएक्टर दुर्घटना की स्थिति में परिणाम विनाशकारी होंगे।

द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा हिरोशिमा (जापान का एक शहर) पर गिराए गए बम को "लिटिल बॉय" कहा जाता था। इसमें 64 किलोग्राम संवर्धित यूरेनियम था। इस बम की विनाशकारी शक्ति के बराबर थी 15,000 टनटीएनटी समतुल्य.

परमाणु बम के विस्फोट के बाद हिरोशिमा पर बादल छा गए

"बेबी" ने गर्मी की लहर पैदा की जिसका तापमान पहुँच गया 4000 डिग्री, और इसकी गति के बराबर थी 440 मीटर प्रति सेकंड.

विस्फोट के कारण 80,000 लोगों की मौत हो गई। हजारों लोग विकिरण के संपर्क में आये।

इस तथ्य के अलावा कि परमाणु बम ने कई लोगों के जीवन को समाप्त कर दिया, विकिरण के प्रभाव को बमबारी के पीड़ितों की अनगिनत पीढ़ियों द्वारा महसूस किया जाएगा।

सामान्य परिस्थितियों में, रेडियोधर्मी तत्व यूरेनियम एक बड़े परमाणु (आणविक) द्रव्यमान वाली एक धातु है - 238.02891 ग्राम/मोल। इस सूचक के अनुसार, यह दूसरे स्थान पर है, क्योंकि इससे भारी एकमात्र चीज़ प्लूटोनियम है। यूरेनियम का उत्पादन कई तकनीकी कार्यों के क्रमिक कार्यान्वयन से जुड़ा है:

• चट्टान की सघनता, उसका कुचलना और पानी में भारी अंशों का अवसादन
• संकेन्द्रित लीचिंग या ऑक्सीजन शुद्धीकरण
• यूरेनियम का ठोस अवस्था में रूपांतरण (ऑक्साइड या टेट्राफ्लोराइड यूएफ 4)
• कच्चे माल को नाइट्रिक एसिड में घोलकर यूरेनिल नाइट्रेट UO 2 (NO 3) 2 प्राप्त करना
• यूओ 3 ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए क्रिस्टलीकरण और कैल्सीनेशन
• यूओ 2 प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन के साथ कमी
• हाइड्रोजन फ्लोराइड गैस मिलाकर यूएफ 4 टेट्राफ्लोराइड प्राप्त करना
• मैग्नीशियम या कैल्शियम का उपयोग करके यूरेनियम धातु का अपचयन

यूरेनियम खनिज

सबसे आम यू खनिज हैं:

• पिचब्लेंड (यूरेनाइट) सबसे प्रसिद्ध ऑक्साइड है, जिसे "भारी पानी" कहा जाता है
• कार्नोटाइट
• Tyuyamunit
• टोरबर्नाईट
• समरस्किट
• ब्रैनराइट
• कासोलाइट
• बदनामी

यूरेनियम उत्पादन

वैश्विक यूरेनियम बाजार में विश्व के नेताओं में से एक, रूसी कंपनी रोसाटॉम के अनुसार, 2014 में ग्रह पर 3 हजार टन से अधिक यूरेनियम का खनन किया गया था। वहीं, इस राज्य निगम के खनन प्रभाग के प्रतिनिधियों के अनुसार, इस धातु के रूसी भंडार की मात्रा 727.2 हजार टन (दुनिया में तीसरा स्थान) है, जो कई दशकों तक आवश्यक कच्चे माल की निर्बाध आपूर्ति की गारंटी देता है। .

यूरेनियम के मुख्य रासायनिक गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं:

यू तत्व, क्यूरियम और प्लूटोनियम की तरह, एक्टिनाइड परिवार का एक कृत्रिम रूप से उत्पादित तत्व है। इसके रासायनिक गुण कई मायनों में टंगस्टन, मोलिब्डेनम और क्रोमियम के समान हैं। यूरेनियम की विशेषता परिवर्तनशील संयोजकता के साथ-साथ (यूओ 2) + 2 - यूरेनिल बनाने की प्रवृत्ति है, जो एक जटिल आयन है।

यूरेनियम संवर्धन के तरीके

जैसा कि ज्ञात है, प्राकृतिक यू में 3 आइसोटोप होते हैं:

• 238यू (99.2745%)
• 235यू (0.72%)
• 234यू (0.0055%)

यूरेनियम संवर्धन का अर्थ है धातु में 235U आइसोटोप की हिस्सेदारी में वृद्धि - एकमात्र ऐसा आइसोटोप जो स्वतंत्र परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया में सक्षम है।

यह समझने के लिए कि यूरेनियम को कैसे समृद्ध किया जाता है, इसके संवर्धन की डिग्री को ध्यान में रखना आवश्यक है:

• सामग्री 0.72% - कुछ बिजली रिएक्टरों में उपयोग किया जा सकता है
• 2-5% - अधिकांश पावर रिएक्टरों में उपयोग किया जाता है
• 20% तक (कम समृद्ध) - प्रायोगिक रिएक्टरों के लिए
• 20% से अधिक (अत्यधिक समृद्ध या हथियार ग्रेड) - परमाणु रिएक्टर, हथियार।

यूरेनियम का संवर्धन कैसे होता है? यूरेनियम को समृद्ध करने की कई विधियाँ हैं, लेकिन सबसे अधिक लागू निम्नलिखित हैं:

• विद्युत चुम्बकीय - एक विशेष त्वरक में प्राथमिक कणों का त्वरण और चुंबकीय क्षेत्र में उनका घुमाव
• वायुगतिकीय - विशेष नोजल के माध्यम से यूरेनियम गैस को प्रवाहित करना
• गैस सेंट्रीफ्यूजेशन - सेंट्रीफ्यूज में यूरेनियम गैस चलती है और, जड़ता से, भारी अणुओं को सेंट्रीफ्यूज की दीवारों की ओर धकेलती है
• यूरेनियम संवर्धन की गैस प्रसार विधि - विशेष झिल्लियों के छोटे छिद्रों के माध्यम से हल्के यूरेनियम समस्थानिकों को "छानना"

यूरेनियम का मुख्य अनुप्रयोग परमाणु रिएक्टरों, परमाणु ऊर्जा संयंत्र रिएक्टरों और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन है। इसके अलावा, 235U आइसोटोप का उपयोग परमाणु हथियारों में किया जाता है, जबकि 238U के उच्च अनुपात के साथ गैर-समृद्ध धातु द्वितीयक परमाणु ईंधन - प्लूटोनियम प्राप्त करना संभव बनाता है।

हाल के वर्षों में, परमाणु ऊर्जा का विषय तेजी से प्रासंगिक हो गया है। परमाणु ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए यूरेनियम जैसी सामग्री का उपयोग करना आम बात है। यह एक्टिनाइड परिवार से संबंधित एक रासायनिक तत्व है।

इस तत्व की रासायनिक गतिविधि इस तथ्य को निर्धारित करती है कि यह मुक्त रूप में निहित नहीं है। इसके उत्पादन के लिए यूरेनियम अयस्क नामक खनिज संरचनाओं का उपयोग किया जाता है। वे ईंधन की इतनी मात्रा को केंद्रित करते हैं कि इस रासायनिक तत्व के निष्कर्षण को आर्थिक रूप से तर्कसंगत और लाभदायक माना जा सकता है। फिलहाल, हमारे ग्रह की गहराई में इस धातु की सामग्री सोने के भंडार से अधिक है 1000 बार(सेमी। )। सामान्य तौर पर, मिट्टी, जलीय वातावरण और चट्टान में इस रासायनिक तत्व का जमाव इससे अधिक होने का अनुमान है 5 मिलियन टन.

मुक्त अवस्था में, यूरेनियम एक धूसर-सफ़ेद धातु है, जिसकी विशेषता 3 एलोट्रोपिक संशोधन हैं: समचतुर्भुज क्रिस्टलीय, चतुष्कोणीय और शरीर-केंद्रित घन जालक. इस रासायनिक तत्व का क्वथनांक है 4200 डिग्री सेल्सियस.

यूरेनियम एक रासायनिक रूप से सक्रिय पदार्थ है। हवा में, यह तत्व धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करता है, एसिड में आसानी से घुल जाता है, पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, लेकिन क्षार के साथ बातचीत नहीं करता है।

रूस में यूरेनियम अयस्कों को आमतौर पर विभिन्न मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। अक्सर वे शिक्षा के मामले में भिन्न होते हैं। हां, वहां हैं अंतर्जात, बहिर्जात और रूपांतरित अयस्क. पहले मामले में, वे उच्च तापमान, आर्द्रता और पेगमाटाइट पिघलने के प्रभाव में गठित खनिज संरचनाएं हैं। बहिर्जात यूरेनियम खनिज निर्माण सतही स्थितियों में होते हैं। वे सीधे पृथ्वी की सतह पर बन सकते हैं। यह भूजल के संचलन और तलछट के संचय के कारण होता है। प्रारंभिक रूप से बिखरे हुए यूरेनियम के पुनर्वितरण के परिणामस्वरूप मेटामोर्फोजेनिक खनिज संरचनाएं दिखाई देती हैं।

यूरेनियम सामग्री के स्तर के अनुसार, ये प्राकृतिक संरचनाएँ हो सकती हैं:

• अत्यधिक अमीर (0.3% से अधिक);
• अमीर (0.1 से 0.3% तक);
• निजी (0.05 से 0.1% तक);
• ख़राब (0.03 से 0.05% तक);
• ऑफ-बैलेंस शीट (0.01 से 0.03% तक)।

यूरेनियम का आधुनिक उपयोग

आज, यूरेनियम का उपयोग अक्सर रॉकेट इंजन और परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है। इस सामग्री के गुणों को देखते हुए, इसका उद्देश्य परमाणु हथियार की शक्ति को बढ़ाना भी है। इस रासायनिक तत्व का उपयोग चित्रकला में भी पाया गया है। इसका उपयोग सक्रिय रूप से पीले, हरे, भूरे और काले रंगद्रव्य के रूप में किया जाता है। यूरेनियम का उपयोग कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर बनाने के लिए भी किया जाता है।

रूस में यूरेनियम अयस्क का खनन: इसके लिए क्या आवश्यक है?

रेडियोधर्मी अयस्कों का निष्कर्षण तीन मुख्य प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके किया जाता है। यदि अयस्क भंडार पृथ्वी की सतह के जितना संभव हो उतना करीब केंद्रित है, तो उनके निष्कर्षण के लिए ओपन-पिट तकनीक का उपयोग करने की प्रथा है। इसमें बुलडोजर और उत्खननकर्ताओं का उपयोग शामिल है, जो बड़े छेद खोदते हैं और परिणामस्वरूप खनिजों को डंप ट्रकों में लोड करते हैं। फिर इसे प्रोसेसिंग कॉम्प्लेक्स में भेजा जाता है।

जब यह खनिज संरचना गहराई में स्थित होती है, तो भूमिगत खनन तकनीक का उपयोग करने की प्रथा है, जिसमें 2 किलोमीटर तक गहरी खदान बनाना शामिल है। तीसरी तकनीक पिछली तकनीक से काफी अलग है। यूरेनियम भंडार विकसित करने के लिए जमीन के भीतर लीचिंग में कुओं की ड्रिलिंग शामिल है जिसके माध्यम से सल्फ्यूरिक एसिड को जमा में पंप किया जाता है। इसके बाद, एक और कुआं खोदा जाता है, जो परिणामी घोल को पृथ्वी की सतह पर पंप करने के लिए आवश्यक है। फिर यह सोर्शन प्रक्रिया से गुजरता है, जो इस धातु के लवण को एक विशेष राल पर एकत्र करने की अनुमति देता है। एसपीवी प्रौद्योगिकी का अंतिम चरण सल्फ्यूरिक एसिड के साथ राल का चक्रीय उपचार है। इस तकनीक की बदौलत इस धातु की सांद्रता अधिकतम हो जाती है।

रूस में यूरेनियम अयस्क का भंडार

रूस को यूरेनियम अयस्कों के खनन में विश्व के नेताओं में से एक माना जाता है। पिछले कुछ दशकों में, रूस लगातार इस सूचक में शीर्ष 7 अग्रणी देशों में स्थान पर रहा है।

इन प्राकृतिक खनिज संरचनाओं का सबसे बड़ा भंडार हैं:

दुनिया में सबसे बड़ा यूरेनियम खनन भंडार - अग्रणी देश

ऑस्ट्रेलिया को यूरेनियम खनन में विश्व में अग्रणी माना जाता है। विश्व के समस्त भंडार का 30% से अधिक इसी राज्य में केंद्रित है। सबसे बड़े ऑस्ट्रेलियाई भंडार ओलंपिक बांध, बेवर्ली, रेंजर और हनीमून हैं।

ऑस्ट्रेलिया का मुख्य प्रतिस्पर्धी कजाकिस्तान है, जिसमें विश्व का लगभग 12% ईंधन भंडार मौजूद है। कनाडा और दक्षिण अफ्रीका प्रत्येक में विश्व के यूरेनियम भंडार का 11%, नामीबिया - 8%, ब्राज़ील - 7% है। रूस 5% के साथ शीर्ष सात में शामिल है। नेताओं की सूची में नामीबिया, यूक्रेन और चीन जैसे देश भी शामिल हैं।

विश्व के सबसे बड़े यूरेनियम भंडार हैं:

रूस में यूरेनियम अयस्क का भंडार और उत्पादन मात्रा

हमारे देश में यूरेनियम का खोजा गया भंडार 400 हजार टन से अधिक होने का अनुमान है। वहीं, अनुमानित संसाधन 830 हजार टन से अधिक हैं। 2017 तक, रूस में 16 यूरेनियम भंडार हैं। इसके अलावा, उनमें से 15 ट्रांसबाइकलिया में केंद्रित हैं। यूरेनियम अयस्क का मुख्य भंडार स्ट्रेल्टसोव्स्को अयस्क क्षेत्र माना जाता है। अधिकांश घरेलू जमाओं में उत्पादन शाफ्ट विधि का उपयोग करके किया जाता है।

• यूरेनियम की खोज 18वीं शताब्दी में हुई थी। 1789 में, जर्मन वैज्ञानिक मार्टिन क्लैप्रोथ अयस्क से धातु जैसी यूरेनियम का उत्पादन करने में कामयाब रहे। दिलचस्प बात यह है कि यह वैज्ञानिक टाइटेनियम और ज़िरकोनियम के खोजकर्ता भी हैं।
• फोटोग्राफी के क्षेत्र में यूरेनियम यौगिकों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। इस तत्व का उपयोग सकारात्मकता को रंगने और नकारात्मकता को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
• यूरेनियम और अन्य रासायनिक तत्वों के बीच मुख्य अंतर इसकी प्राकृतिक रेडियोधर्मिता है। यूरेनियम परमाणु समय के साथ स्वतंत्र रूप से बदलते रहते हैं। साथ ही, वे मानव आंखों के लिए अदृश्य किरणें उत्सर्जित करते हैं। इन किरणों को 3 प्रकारों में विभाजित किया गया है - गामा, बीटा और अल्फा विकिरण (देखें)।

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 न्यूट्रॉन का एक शक्तिशाली प्रवाह होना चाहिए, जो सुपरनोवा विस्फोट के दौरान ठीक होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि तब, इसके द्वारा निर्मित नए तारा प्रणालियों के बादल से संघनन के दौरान, यूरेनियम, एक प्रोटोप्लेनेटरी बादल में एकत्रित हो गया और बहुत भारी होने के कारण, ग्रहों की गहराई में डूब जाना चाहिए। लेकिन यह सच नहीं है. यूरेनियम एक रेडियोधर्मी तत्व है और जब इसका क्षय होता है तो 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 उत्सर्जित करेगा। इसके अलावा, यूरेनियम के उपभोग के कारण इसका प्रवाह कमजोर हो जाना 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 कम नहीं है - बहुतायत की दृष्टि से यह 38वें स्थान पर है। और इस तत्व का अधिकांश भाग तलछटी चट्टानों - कार्बोनेसियस शेल्स और फॉस्फोराइट्स में पाया जाता है: 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 टार है - इसका आधार टेट्रावैलेंट 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 के प्रभाव में 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, लेकिन फोटोग्राफिक प्लेट फिर भी काली हो गई थी। जब नमक और फोटोग्राफिक प्लेट के बीच एक धातु की वस्तु रखी गई, तो नीचे का अंधेरा कम हो गया। इसलिए, प्रकाश द्वारा यूरेनियम के उत्तेजना के कारण नई किरणें उत्पन्न नहीं हुईं और आंशिक रूप से धातु से होकर नहीं गुजरीं। उन्हें शुरू में "बेकेरेल की किरणें" कहा जाता था। बाद में यह पता चला 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 कितना रेडियोधर्मी 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। इसके बाद यूरेनियम-235 आता है - 0.7 अरब वर्ष। वे दोनों अल्फा क्षय से गुजरते हैं और थोरियम के समस्थानिक बन जाते हैं। यूरेनियम-238 सभी प्राकृतिक यूरेनियम का 99% से अधिक बनाता है। इसके विशाल आधे जीवन के कारण, इस तत्व की रेडियोधर्मिता कम है, और इसके अलावा, अल्फा कण मानव शरीर की सतह पर स्ट्रेटम कॉर्नियम में प्रवेश करने में सक्षम नहीं हैं। वे कहते हैं कि यूरेनियम के साथ काम करने के बाद, आई.वी. कुरचटोव ने 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 एल्डोरैडो खदान में 17 हजार 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 पता चला है कि खदान श्रमिकों में औसत कनाडाई आबादी की तुलना में विभिन्न प्रकार के रक्त कैंसर की घटना कम है। इस मामले में, विकिरण का मुख्य स्रोत स्वयं यूरेनियम नहीं माना जाता है, बल्कि इसके द्वारा उत्पन्न गैसीय रेडॉन और इसके क्षय उत्पाद, 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। यूरेनियम पानी में सबसे खतरनाक है, इसलिए WHO ने एक सीमा तय की: शुरुआत में 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 मिश्रण और अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में - 0.2 से 120 मिलीग्राम/लीटर तक पानी पिलाया। निचला मूल्य खदान के पास का पानी है, जबकि ऊपरी मूल्य कहीं भी नहीं पाया जाता है - फिनलैंड में मापी गई यूरेनियम की अधिकतम सांद्रता 20 मिलीग्राम/लीटर है। लेखकों को आश्चर्य हुआ - लेख का नाम 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 यकृत में सौ गुना कम मात्रा में जमा किया गया था, और इसका संचय अपेक्षित रूप से पानी में सामग्री पर निर्भर करता था। हालाँकि, इससे गुर्दे की विफलता या यहाँ तक कि सूजन के किसी भी आणविक मार्कर की ध्यान देने योग्य उपस्थिति नहीं हुई। लेखकों ने सुझाव दिया कि WHO के सख्त दिशानिर्देशों की समीक्षा शुरू होनी चाहिए। हालाँकि, एक चेतावनी है: मस्तिष्क पर प्रभाव। चूहों के मस्तिष्क में जिगर की तुलना में कम यूरेनियम था, लेकिन इसकी सामग्री पानी में मात्रा पर निर्भर नहीं थी। लेकिन यूरेनियम ने मस्तिष्क की एंटीऑक्सीडेंट प्रणाली के कामकाज को प्रभावित किया: खुराक की परवाह किए बिना, कैटालेज़ की गतिविधि 20% बढ़ गई, ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज़ 68-90% बढ़ गई, और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ की गतिविधि 50% कम हो गई। इसका मतलब यह है कि यूरेनियम स्पष्ट रूप से मस्तिष्क में ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बना और शरीर ने इस पर प्रतिक्रिया की। यह प्रभाव - यूरेनियम के संचय के अभाव में मस्तिष्क पर इसका तीव्र प्रभाव, वैसे, साथ ही जननांगों में भी - पहले देखा गया था। इसके अलावा, 75-150 मिलीग्राम/लीटर की सांद्रता में 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 रेखाओं को पार किया, अपने पिछले पैरों पर खड़े हुए और नियंत्रण वाले पैरों की तुलना में अपने बालों को अलग तरह से काटा। इस बात के प्रमाण हैं कि यूरेनियम जानवरों में स्मृति क्षीणता का कारण भी बनता है। व्यवहारिक परिवर्तन मस्तिष्क में लिपिड ऑक्सीकरण के स्तर से संबंधित थे। यह पता चला कि यूरेनियम के पानी ने चूहों को स्वस्थ, बल्कि बेवकूफ बना दिया। ये डेटा तथाकथित खाड़ी युद्ध सिंड्रोम के विश्लेषण में हमारे लिए उपयोगी होंगे।

क्या यूरेनियम शेल गैस विकास स्थलों को दूषित 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 का अध्ययन किया, जो पश्चिमी न्यूयॉर्क से पेंसिल्वेनिया और ओहियो से पश्चिम वर्जीनिया तक फैला हुआ है। यह पता चला कि यूरेनियम रासायनिक रूप से हाइड्रोकार्बन के स्रोत से सटीक रूप से संबंधित है (याद रखें कि संबंधित कार्बोनेसियस शेल्स में यूरेनियम सामग्री सबसे अधिक है)। प्रयोगों से पता चला है कि फ्रैक्चरिंग के दौरान इस्तेमाल किया गया घोल यूरेनियम को पूरी तरह से घोल देता है। “जब इन पानी में यूरेनियम सतह पर पहुंचता है, तो यह आसपास के क्षेत्र को प्रदूषित कर सकता है। इससे विकिरण का ख़तरा नहीं है, लेकिन यूरेनियम एक ज़हरीला तत्व है,'' ट्रेसी बैंक ने 25 अक्टूबर, 2010 को एक विश्वविद्यालय प्रेस विज्ञप्ति में कहा। शेल गैस उत्पादन के दौरान यूरेनियम या थोरियम से पर्यावरण प्रदूषण के खतरे पर अभी तक कोई विस्तृत लेख तैयार नहीं किया गया है।

यूरेनियम की आवश्यकता क्यों है?पहले, इसका उपयोग चीनी मिट्टी की चीज़ें और रंगीन कांच बनाने 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? एक नाभिक का दो असमान बड़े टुकड़ों में टूटना। इस गुण के कारण ही 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 उत्सर्जित करता 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, अल्फा और बीटा कणों को उत्सर्जित करने के अलावा, यूरेनियम नाभिक विखंडन में सक्षम है - आवर्त सारणी के मध्य में दो तत्वों के नाभिक में क्षय, उदाहरण के लिए बेरियम और क्रिप्टन, जो यह एक नया न्यूट्रॉन प्राप्त करने के बाद करता है। इस घटना की खोज रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद हुई, जब भौतिकविदों ने नए खोजे गए विकिरण को हर उस चीज के संपर्क में लाया जो वे कर सकते थे। घटनाओं में भाग लेने वाले ओट्टो फ्रिस्क इस बारे में इस प्रकार लिखते हैं ("भौतिक विज्ञान में प्रगति," 1968, 96, 4)। बेरिलियम किरणों - न्यूट्रॉन - की खोज के बाद एनरिको फर्मी ने उनके साथ यूरेनियम को विकिरणित किया, विशेष रूप से, बीटा क्षय का कारण बनने के लिए - उन्होंने इसका उपयोग अगले, 93 वें तत्व को प्राप्त करने के लिए करने की आशा की, जिसे अब नेपच्यूनियम कहा जाता है। यह वह था जिसने विकिरणित यूरेनियम में एक नए प्रकार की रेडियोधर्मिता की खोज की, जिसे उसने ट्रांसयूरेनियम तत्वों की उपस्थिति से जोड़ा। उसी समय, 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 कौन से तत्व प्राप्त किए गए थे। 1938 की शुरुआत में, लिस मीटनर के साथ, हैन ने प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर सुझाव दिया कि रेडियोधर्मी तत्वों की पूरी श्रृंखला यूरेनियम -238 और उसके सहयोगी तत्वों के न्यूट्रॉन-अवशोषित नाभिक के कई बीटा क्षय के कारण बनती है। ऑस्ट्रिया के एंस्क्लस के बाद नाज़ियों के संभावित प्रतिशोध के डर से, जल्द ही लिसे मीटनर को स्वीडन भागने के लिए मजबूर होना पड़ा। हैन 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 के अल्फा क्षय की सभी श्रृंखलाएं बहुत भारी सीसे के साथ 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, चाची पैदल - उन्होंने यूरेनियम के विकिरण के दौरान बेरियम की उपस्थिति की संभावना पर चर्चा की परमाणु विखंडन का परिणाम (लिसे मीटनर के बारे में अधिक जानकारी के लिए, "रसायन विज्ञान और जीवन", 2013, संख्या 4 देखें)। कोपेनहेगन लौटकर, फ्रिस्क ने सचमुच नील्स बोहर को संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए प्रस्थान करने वाले जहाज के गैंगवे पर पकड़ा और उसे विखंडन के विचार के बारे में बताया। बोह्र ने अपने माथे पर थप्पड़ मारते हुए कहा: “ओह, हम कितने मूर्ख थे! हमें इस पर पहले ही ध्यान देना चाहिए था।" जनवरी 1939 में, फ्रिस्क और मीटनर ने न्यूट्रॉन के प्रभाव में यूरेनियम नाभिक के विखंडन पर एक लेख प्रकाशित किया। उस समय तक, ओटो फ्रिस्क ने पहले ही एक नियंत्रण प्रयोग कर लिया था, साथ ही कई अमेरिकी समूहों ने भी, जिन्हें बोह्र से 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 होती है?यूरेनियम और थोरियम नाभिक के विखंडन की संभावना प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध 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, उनमें से स्वतंत्र रूप से, सोवियत सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हां. आई. फ्रेनकेल 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 जुड़ा है। इसके अनुसार, विखंडन शुरू करने के लिए, एक 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 अवशोषण में एक गुंजयमान चरित्र होता है। इस प्रकार, 25 ईवी की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन में कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है जो अन्य ऊर्जाओं की तुलना में हजारों गुना बड़ा होता है। इस स्थिति में, कोई विखंडन नहीं होगा: यूरेनियम-238 यूरेनियम-239 बन जाएगा, जो 23.54 मिनट के आधे जीवन के साथ नेपच्यूनियम-239 में बदल जाएगा, जो 2.33 दिनों के आधे जीवन के साथ लंबे समय तक जीवित रहेगा। प्लूटोनियम-239. थोरियम-232 यूरेनियम-233 बन जायेगा।

दूसरा तंत्र न्यूट्रॉन का गैर-दहलीज अवशोषण है, इसके बाद तीसरा कमोबेश सामान्य विखंडनीय आइसोटोप होता है - यूरेनियम-235 (साथ ही प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233, जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं): द्वारा किसी भी न्यूट्रॉन को अवशोषित करना, यहां तक ​​​​कि धीमी गति से, तथाकथित थर्मल, थर्मल गति में भाग लेने वाले अणुओं के लिए ऊर्जा के साथ - 0.025 ईवी, ऐसा नाभिक विभाजित हो जाएगा। और यह बहुत अच्छा है: थर्मल न्यूट्रॉन का कैप्चर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र तेज़, मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट न्यूट्रॉन से चार गुना अधिक होता 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 की चपेट में आने 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 उत्सर्जित होते हैं। यदि वे एक ही यूरेनियम के नाभिक से टकराते हैं, तो वे न्यूट्रॉन को तेजी से गुणा करने का कारण बनेंगे - एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होगी, जिससे भारी मात्रा में गर्मी के तेजी से निकलने के कारण विस्फोट होगा। न तो यूरेनियम-238 और न ही थोरियम-232 इस तरह काम कर सकते हैं: आखिरकार, विखंडन के दौरान, न्यूट्रॉन 1-3 MeV की औसत ऊर्जा के साथ 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 के नाभिक के साथ यथासंभव कुशलता से 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 करके, न्यूट्रॉन के गुणन को एक स्थिर स्तर पर बनाए रखना और विस्फोट को रोकना - श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करना संभव है।

1939 के उसी घातक वर्ष में हां बी ज़ेल्डोविच और यू बी खारिटन ​​द्वारा की गई एक गणना से पता चला कि इसके लिए भारी पानी या ग्रेफाइट के रूप में न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग करना और यूरेनियम के साथ प्राकृतिक यूरेनियम को समृद्ध करना आवश्यक है- 235 कम से कम 1.83 बार। तब यह विचार उन्हें कोरी कल्पना प्रतीत हुआ: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यूरेनियम की उन 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 यूरेनियम-235 से 3.5% तक 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 पाया कि यूरेनियम का 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 बाहर निकलने 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 खारिटन ​​परमाणु ऊर्जा के आर्थिक प्रभाव की गणना करने वाले पहले लोगों में से थे (उस्पेखी फ़िज़िचेस्किख नौक, 1940, 23, 4)। “...फिलहाल, यूरेनियम में अनंत शाखाओं वाली श्रृंखलाओं के साथ परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया करने की संभावना या असंभवता के बारे में अंतिम निष्कर्ष निकालना अभी भी असंभव है। यदि ऐसी प्रतिक्रिया संभव है, तो प्रयोगकर्ता के पास ऊर्जा की भारी मात्रा के बावजूद, इसकी सुचारू प्रगति सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया दर स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है। यह परिस्थिति प्रतिक्रिया के ऊर्जा उपयोग के लिए अत्यंत अनुकूल है। इसलिए आइए हम प्रस्तुत करें - हालाँकि यह एक अकुशल भालू की त्वचा का एक विभाजन है - कुछ संख्याएँ जो यूरेनियम के ऊर्जा उपयोग की संभावनाओं को दर्शाती हैं। यदि विखंडन प्रक्रिया तेज न्यूट्रॉन के साथ 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 (जब तक कि निश्चित रूप से, "दहन" 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 U235 आइसोटोप की प्रचुरता 0.007 है, जो पहले से ही "कोयला" कैलोरी से केवल 30 गुना सस्ता है, अन्य सभी चीजें समान हैं।”

पहली नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया 1942 में शिकागो विश्वविद्यालय में एनरिको फर्मी द्वारा की गई थी, और रिएक्टर को मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया गया था - न्यूट्रॉन प्रवाह में बदलाव के रूप में ग्रेफाइट छड़ों को अंदर और बाहर धकेलना। 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 संचालित होता है?आजकल, अधिकांश रिएक्टर धीमे न्यूट्रॉन पर काम करते हैं। धातु के रूप में समृद्ध यूरेनियम, एल्यूमीनियम जैसे मिश्र धातु या ऑक्साइड को लंबे सिलेंडरों में रखा जाता है जिन्हें ईंधन तत्व कहा जाता है। इन्हें रिएक्टर में एक निश्चित तरीके से स्थापित किया जाता है, और उनके बीच मॉडरेटर 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 एक महत्वपूर्ण स्तर से नीचे गिर जाती है, तो तत्व को सेवा से बाहर कर दिया जाता है। हालाँकि, इसमें मजबूत रेडियोधर्मिता वाले कई विखंडन टुकड़े होते हैं, जो वर्षों में कम हो जाते हैं, जिससे तत्व लंबे समय तक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्सर्जित करते हैं। उन्हें कूलिंग पूल में रखा जाता है, और फिर या तो दफन कर दिया जाता है या संसाधित करने की कोशिश की जाती है - बिना जला हुआ यूरेनियम -235 निकालने के लिए, उत्पादित प्लूटोनियम (इसका उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए किया गया था) और अन्य आइसोटोप जिनका उपयोग किया जा सकता है। अप्रयुक्त हिस्से को कब्रिस्तान में भेज दिया जाता है।

तथाकथित तेज़ रिएक्टरों, या ब्रीडर रिएक्टरों में, तत्वों के चारों ओर यूरेनियम-238 या थोरियम-232 से बने रिफ्लेक्टर स्थापित किए जाते हैं। वे धीमे हो जाते हैं और बहुत तेज़ गति वाले न्यूट्रॉन को प्रतिक्रिया क्षेत्र में वापस भेज देते हैं। न्यूट्रॉन गुंजयमान गति तक धीमे हो जाते हैं, 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। चूंकि तेज़ न्यूट्रॉन यूरेनियम-235 के साथ खराब प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए इसकी सांद्रता में काफी वृद्धि होनी चाहिए, 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 का उत्पादन करते हैं, प्रयोगों से पता चला है कि उन्हें प्रबंधित करना मुश्किल है। अब दुनिया में केवल एक ही ऐसा रिएक्टर बचा है - बेलोयार्स्क एनपीपी की चौथी बिजली इकाई में।

परमाणु ऊर्जा की आलोचना कैसे की जाती है?यदि हम दुर्घटनाओं के बारे में बात नहीं करते हैं, तो आज परमाणु ऊर्जा के विरोधियों के तर्कों में मुख्य बिंदु इसकी दक्षता की गणना में स्टेशन को बंद करने के बाद और ईंधन के साथ काम करते समय पर्यावरण की रक्षा की लागत को जोड़ने का प्रस्ताव है। दोनों ही मामलों में, रेडियोधर्मी कचरे के विश्वसनीय निपटान की चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं, और ये लागत राज्य द्वारा वहन की जाती है। एक राय है कि यदि आप उन्हें ऊर्जा की लागत में स्थानांतरित कर देंगे, तो इसका आर्थिक आकर्षण गायब हो जाएगा।

परमाणु ऊर्जा के समर्थकों में भी विरोध है. इसके प्रतिनिधि यूरेनियम-235 की विशिष्टता की ओर इशारा करते हैं, जिसका कोई प्रतिस्थापन नहीं है, क्योंकि थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडित वैकल्पिक आइसोटोप - प्लूटोनियम-239 और यूरेनियम-233 - हजारों वर्षों के उनके आधे जीवन के कारण, प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं। और वे यूरेनियम-235 के विखंडन के परिणामस्वरूप सटीक रूप से प्राप्त होते हैं। यदि यह समाप्त हो जाता है, तो परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए न्यूट्रॉन का एक अद्भुत प्राकृतिक स्रोत गायब हो जाएगा। इस तरह की बर्बादी के परिणामस्वरूप, मानवता भविष्य में थोरियम-232, जिसका भंडार यूरेनियम से कई गुना अधिक है, को ऊर्जा चक्र में शामिल करने का अवसर खो देगी।

सैद्धांतिक रूप से, कण त्वरक का उपयोग मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट ऊर्जा के साथ तेज़ न्यूट्रॉन के प्रवाह का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, अगर हम बात कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, परमाणु इंजन पर अंतरग्रहीय उड़ानों के बारे में, तो भारी त्वरक के साथ एक योजना को लागू करना बहुत मुश्किल होगा। यूरेनियम-235 की कमी से ऐसी परियोजनाएं ख़त्म 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 - गोला बारूद का उत्पादन करने के लिए काफी छोटा है। ऐसे यूरेनियम का उपयोग परमाणु बम बनाने के लिए और थर्मोन्यूक्लियर बम के लिए फ्यूज के रूप में 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। यदि यह लापरवाही के कारण या जानबूझकर नियंत्रण से बाहर हो जाए तो यह ऊर्जा बहुत परेशानी पैदा 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 समा गया। सितंबर 1957 में इस पर एक विस्फोट हुआ, जिससे बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री निकली। ग्यारह दिन बाद, विंडस्केल में ब्रिटिश प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टर जल गया, और विस्फोट उत्पादों वाला बादल पश्चिमी यूरोप में फैल गया। 1979 में, पेंसिल्वेनिया में थ्री मेल आइलैंड परमाणु ऊर्जा संयंत्र का एक रिएक्टर जल गया। सबसे व्यापक परिणाम चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र (1986) और फुकुशिमा परमाणु ऊर्जा संयंत्र (2011) में दुर्घटनाओं के कारण हुए, जब लाखों लोग विकिरण के संपर्क में आए। सबसे पहले विशाल क्षेत्रों में गंदगी फैल गई, विस्फोट के परिणामस्वरूप 8 टन यूरेनियम ईंधन और क्षय उत्पाद निकले, जो पूरे यूरोप में फैल गए। दूसरा प्रदूषित और, दुर्घटना के तीन साल बाद, मछली पकड़ने के क्षेत्रों में प्रशांत महासागर को प्रदूषित करना जारी है। इन दुर्घटनाओं के परिणामों को ख़त्म करना बहुत महंगा था, और अगर इन लागतों को बिजली की लागत में विभाजित किया 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 रह रहे थे, विकिरण से लाभान्वित हुए - पूर्व में जीवन प्रत्याशा अधिक है, बाद में कैंसर कम है, और विशेषज्ञ सामाजिक तनाव के कारण मृत्यु दर में कुछ वृद्धि का श्रेय देते हैं। दुर्घटनाओं के परिणामस्वरूप या उनके परिसमापन के परिणामस्वरूप मरने वाले लोगों की संख्या सैकड़ों लोगों तक पहुंचती है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विरोधियों का कहना है कि दुर्घटनाओं के कारण यूरोपीय महाद्वीप पर कई मिलियन लोगों की अकाल मृत्यु हुई है, लेकिन वे सांख्यिकीय संदर्भ में अदृश्य हैं।

दुर्घटना क्षेत्रों में भूमि को मानव उपयोग से हटाने से एक दिलचस्प परिणाम सामने आता है: वे एक प्रकार के प्रकृति भंडार बन जाते हैं जहाँ जैव विविधता बढ़ती है। सच है, कुछ जानवर विकिरण-संबंधी 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 "मूर्खों के लिए चयन" है (देखें "रसायन विज्ञान और जीवन", 2010, संख्या 5): भ्रूण अवस्था में भी, अधिक आदिम जीव जीवित रहते हैं। विशेष रूप से, लोगों के संबंध में, इससे दुर्घटना के तुरंत बाद दूषित क्षेत्रों में पैदा होने वाली पीढ़ी में मानसिक क्षमताओं में कमी आनी चाहिए।

क्षीण यूरेनियम क्या है?यह यूरेनियम-238 है, जो यूरेनियम-235 के अलग होने के बाद बचता 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 5 देखें) . इसमें यूरेनियम-235 की मात्रा 0.2% है। इस 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, लेख के लेखक एसीएस नैनोदिनांक 30 जून 2014, वे लिखते हैं कि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कमी के लिए ग्राफीन के साथ यूरेनियम या थोरियम से बने उत्प्रेरक में "ऊर्जा क्षेत्र में उपयोग की भारी संभावना है।" क्योंकि यूरेनियम में उच्च घनत्व होता है, यह 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। यहां गणना इस प्रकार 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। गोलियां सीसे से बनी होती हैं (यूराल शिकारी एक समय में देशी प्लैटिनम का भी इस्तेमाल करते थे, जब तक उन्हें एहसास नहीं हुआ कि यह एक कीमती धातु है), जबकि शेल कोर टंगस्टन मिश्र धातु से बने होते हैं। पर्यावरणविदों का कहना है कि सीसा सैन्य अभियानों या शिकार के स्थानों में मिट्टी को प्रदूषित करता है और इसे किसी कम हानिकारक चीज़, उदाहरण के लिए, टंगस्टन से बदलना बेहतर होगा। लेकिन टंगस्टन सस्ता नहीं है, और घनत्व में समान यूरेनियम एक हानिकारक अपशिष्ट है। इसी समय, यूरेनियम के साथ मिट्टी और पानी का अनुमेय संदूषण सीसे की तुलना में लगभग दोगुना है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि घटे हुए यूरेनियम (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 कम सूक्ष्म कण पैदा करता है। सामान्य तौर पर, यूरेनियम की गोली सीसे की गोली की तुलना में कम प्रदूषणकारी होती है, हालाँकि यूरेनियम का ऐसा उपयोग निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

लेकिन यह ज्ञात है कि घटे हुए यूरेनियम से बनी प्लेटों का उपयोग अमेरिकी टैंकों के कवच को मजबूत करने के लिए किया जाता है (यह इसके उच्च घनत्व और पिघलने बिंदु द्वारा सुविधाजनक है), और कवच-भेदी प्रोजेक्टाइल के लिए कोर में टंगस्टन मिश्र धातु के बजाय भी। यूरेनियम कोर इसलिए भी अच्छा है क्योंकि यूरेनियम पायरोफोरिक है: कवच के प्रभाव से बने इसके गर्म छोटे कण भड़क उठते हैं और चारों ओर सब कुछ आग लगा देते हैं। दोनों अनुप्रयोगों को विकिरण सुरक्षित माना जाता है। इस प्रकार, गणना से पता चला कि यूरेनियम गोला-बारूद से भरे यूरेनियम कवच वाले टैंक में एक वर्ष तक बैठने के बाद भी, चालक दल को अनुमेय खुराक का केवल एक चौथाई ही प्राप्त होगा। और वार्षिक अनुमेय खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको ऐसे गोला-बारूद को 250 घंटों के लिए त्वचा की सतह पर पेंच करना होगा।

यूरेनियम कोर वाले गोले - 30 मिमी विमान तोपों या तोपखाने उप-कैलिबर के लिए - अमेरिकियों द्वारा हाल के युद्धों में उपयोग किए गए हैं, जो 1991 के इराक अभियान से शुरू हुए हैं। उस वर्ष उन्होंने कुवैत में इराकी बख्तरबंद इकाइयों पर हमला किया और उनके पीछे हटने के दौरान, 300 टन ख़त्म हो चुके यूरेनियम, जिनमें से 250 टन, या 780 हज़ार राउंड, विमान बंदूकों पर दागे गए थे। बोस्निया और हर्जेगोविना में, गैर-मान्यता प्राप्त रिपब्लिका सर्पस्का की सेना की बमबारी के दौरान, 2.75 टन यूरेनियम खर्च किया गया था, और कोसोवो और मेटोहिजा के क्षेत्र में यूगोस्लाव सेना की गोलाबारी के दौरान - 8.5 टन, या 31 हजार राउंड। चूँकि WHO उस समय तक यूरेनियम के उपयोग के परिणामों के बारे में चिंतित था, इसलिए निगरानी की गई। उन्होंने दिखाया कि एक सैल्वो में लगभग 300 राउंड होते थे, जिनमें से 80% में ख़त्म हो चुका यूरेनियम होता था। 10% ने लक्ष्य मारा, और 82% उनसे 100 मीटर के भीतर गिरे। बाकी 1.85 किमी के भीतर बिखर गए। एक टैंक से टकराया गोला जल गया और एयरोसोल में बदल गया; यूरेनियम गोला बख्तरबंद कर्मियों के वाहक जैसे हल्के लक्ष्यों को भेद 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% अधिक, एरोसोल में बदल गया। रियाद के किंग फैसल अस्पताल से लेकर वाशिंगटन यूरेनियम मेडिकल रिसर्च सेंटर तक कई संगठनों में काम कर चुके क्रोएशियाई एंटी-यूरेनियम युद्ध सामग्री कार्यकर्ता आसफ दुराकोविक का अनुमान है कि 1991 में अकेले दक्षिणी इराक में 3-6 टन सबमाइक्रोन यूरेनियम कण बने थे, जो एक विस्तृत क्षेत्र में बिखरे हुए थे, यानी वहां यूरेनियम संदूषण चेरनोबिल के बराबर है।

यूरेनस सौर मंडल का सातवां ग्रह और तीसरा गैस विशालकाय ग्रह है। यह ग्रह द्रव्यमान में तीसरा सबसे बड़ा और चौथा सबसे बड़ा ग्रह है, और इसे इसका नाम रोमन देवता शनि के पिता के सम्मान में मिला है।

बिल्कुल अरुण ग्रहआधुनिक इतिहास में खोजा गया पहला ग्रह होने का गौरव प्राप्त है। हालाँकि, वास्तव में, एक ग्रह के रूप में उनकी प्रारंभिक खोज वास्तव में नहीं हुई थी। 1781 में खगोलशास्त्री विलियम हर्शेलमिथुन तारामंडल में तारों का अवलोकन करते समय, उन्होंने एक डिस्क के आकार की वस्तु देखी, जिसे उन्होंने शुरू में एक धूमकेतु के रूप में दर्ज किया था, जिसकी सूचना उन्होंने इंग्लैंड की रॉयल साइंटिफिक सोसाइटी को दी थी। हालाँकि, बाद में हर्शेल स्वयं इस तथ्य से हैरान थे कि वस्तु की कक्षा व्यावहारिक रूप से गोलाकार थी, न कि अण्डाकार, जैसा कि धूमकेतु के मामले में होता है। जब इस अवलोकन की पुष्टि अन्य खगोलविदों द्वारा की गई, तभी हर्शल इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उन्होंने वास्तव में एक ग्रह की खोज की है, धूमकेतु की नहीं, और इस खोज को अंततः व्यापक रूप से स्वीकार कर लिया गया।

डेटा की पुष्टि करने के बाद कि खोजी गई वस्तु एक ग्रह थी, हर्शेल को इसे अपना नाम देने का असाधारण विशेषाधिकार प्राप्त हुआ। बिना किसी हिचकिचाहट के, खगोलशास्त्री ने इंग्लैंड के राजा जॉर्ज III का नाम चुना और ग्रह का नाम जॉर्जियम सिडस रखा, जिसका अनुवाद "जॉर्ज स्टार" है। हालाँकि, नाम को कभी भी वैज्ञानिक मान्यता नहीं मिली और वैज्ञानिक, अधिकांश भाग के लिए,इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सौर मंडल के ग्रहों के नामकरण में एक निश्चित परंपरा का पालन करना बेहतर है, अर्थात् प्राचीन रोमन देवताओं के सम्मान में उनका नाम रखना। इस प्रकार यूरेनस को इसका आधुनिक नाम मिला।

वर्तमान में, एकमात्र ग्रह मिशन जो यूरेनस के बारे में जानकारी एकत्र करने में कामयाब रहा है वह वोयाजर 2 है।

1986 में हुई इस बैठक ने वैज्ञानिकों को ग्रह के बारे में काफी बड़ी मात्रा में डेटा प्राप्त करने और कई खोजें करने की अनुमति दी। अंतरिक्ष यान ने यूरेनस, उसके चंद्रमाओं और छल्लों की हजारों तस्वीरें भेजीं। हालाँकि ग्रह की कई तस्वीरों में जमीन पर स्थित दूरबीनों से देखे जा सकने वाले नीले-हरे रंग की तुलना में थोड़ा अधिक दिखाई दिया, अन्य छवियों में दस पहले से अज्ञात चंद्रमाओं और दो नए छल्लों की उपस्थिति दिखाई दी। निकट भविष्य में यूरेनस के लिए किसी नए मिशन की योजना नहीं है।

यूरेनस के गहरे नीले रंग के कारण, ग्रह का वायुमंडलीय मॉडल बनाना उसी के मॉडल की तुलना में कहीं अधिक कठिन हो गया। सौभाग्य से, हबल स्पेस टेलीस्कोप की छवियों ने एक व्यापक तस्वीर प्रदान की है। अधिक आधुनिक टेलीस्कोप इमेजिंग तकनीकों ने वोयाजर 2 की तुलना में कहीं अधिक विस्तृत छवियां प्राप्त करना संभव बना दिया है। इस प्रकार, हबल तस्वीरों के लिए धन्यवाद, यह पता लगाना संभव हो गया कि यूरेनस पर अन्य गैस दिग्गजों की तरह अक्षांशीय बैंड हैं। इसके अलावा, ग्रह पर हवा की गति 576 किमी/घंटा से अधिक तक पहुंच सकती है।

ऐसा माना जाता है कि नीरस वातावरण के प्रकट होने का कारण इसकी सबसे ऊपरी परत की संरचना है। बादलों की दृश्यमान परतें मुख्य रूप से मीथेन से बनी होती हैं, जो लाल रंग के अनुरूप इन देखी गई तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करती है। इस प्रकार, परावर्तित तरंगों को नीले और हरे रंगों के रूप में दर्शाया जाता है।

मीथेन की इस बाहरी परत के नीचे, वायुमंडल में लगभग 83% हाइड्रोजन (एच2) और 15% हीलियम होता है, जिसमें कुछ मीथेन और एसिटिलीन भी मौजूद होते हैं। यह संरचना सौर मंडल के अन्य गैस दिग्गजों के समान है। हालाँकि, यूरेनस का वातावरण एक अन्य तरीके से आश्चर्यजनक रूप से भिन्न है। जबकि बृहस्पति और शनि में अधिकतर गैसीय वातावरण है, यूरेनस के वातावरण में बहुत अधिक बर्फ है। इसका प्रमाण सतह पर अत्यधिक कम तापमान है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि यूरेनस के वातावरण का तापमान -224°C तक पहुँच जाता है, इसे सौर मंडल का सबसे ठंडा वातावरण कहा जा सकता है। इसके अलावा, उपलब्ध आंकड़ों से पता चलता है कि इतना बेहद कम तापमान यूरेनस की लगभग पूरी सतह पर मौजूद है, यहां तक ​​कि उस तरफ भी जो सूर्य द्वारा प्रकाशित नहीं है।

ग्रह वैज्ञानिकों के अनुसार, यूरेनस में दो परतें होती हैं: कोर और मेंटल। वर्तमान मॉडल बताते हैं कि कोर मुख्य रूप से चट्टान और बर्फ से बना है और इसका द्रव्यमान लगभग 55 गुना है। ग्रह के आवरण का वजन 8.01 x 10 से घात 24 किलोग्राम या लगभग 13.4 पृथ्वी द्रव्यमान है। इसके अलावा, मेंटल में पानी, अमोनिया और अन्य अस्थिर तत्व होते हैं। यूरेनस और बृहस्पति और शनि के आवरण के बीच मुख्य अंतर यह है कि यह बर्फीला है, हालांकि शब्द के पारंपरिक अर्थ में नहीं। तथ्य यह है कि बर्फ बहुत गर्म और मोटी है, और मेंटल की मोटाई 5.111 किमी है।

यूरेनस की संरचना के बारे में सबसे आश्चर्यजनक बात क्या है, और जो इसे हमारे तारा मंडल के अन्य गैस दिग्गजों से अलग करती है, वह यह है कि यह सूर्य से प्राप्त होने वाली ऊर्जा से अधिक ऊर्जा उत्सर्जित नहीं करता है। इस तथ्य को देखते हुए कि यहां तक ​​कि, जो आकार में यूरेनस के बहुत करीब है, सूर्य से प्राप्त होने वाली गर्मी से लगभग 2.6 गुना अधिक गर्मी पैदा करता है, वैज्ञानिक आज यूरेनस द्वारा उत्पन्न इतनी कमजोर शक्ति से बहुत उत्सुक हैं। फिलहाल, इस घटना के लिए दो स्पष्टीकरण हैं। पहला इंगित करता है कि यूरेनस अतीत में एक विशाल अंतरिक्ष वस्तु के संपर्क में आया था, जिसके कारण ग्रह ने अपनी अधिकांश आंतरिक गर्मी (निर्माण के दौरान प्राप्त) को अंतरिक्ष में खो दिया था। दूसरे सिद्धांत में कहा गया है कि ग्रह के अंदर किसी प्रकार का अवरोध है जो ग्रह की आंतरिक गर्मी को सतह तक नहीं जाने देता है।

यूरेनस की कक्षा और घूर्णन

यूरेनस की खोज ने ही वैज्ञानिकों को ज्ञात सौर मंडल की त्रिज्या को लगभग दोगुना करने की अनुमति दी। इसका मतलब है कि औसतन यूरेनस की कक्षा लगभग 2.87 x 10 गुणा 9 किमी की शक्ति है। इतनी बड़ी दूरी का कारण सूर्य से ग्रह तक सौर विकिरण के पारित होने की अवधि है। सूर्य के प्रकाश को यूरेनस तक पहुँचने में लगभग दो घंटे और चालीस मिनट लगते हैं, जो सूर्य के प्रकाश को पृथ्वी तक पहुँचने में लगने वाले समय से लगभग बीस गुना अधिक है। विशाल दूरी यूरेनस पर वर्ष की लंबाई को भी प्रभावित करती है; यह लगभग 84 पृथ्वी वर्ष तक रहता है।

यूरेनस की कक्षीय विलक्षणता 0.0473 है, जो बृहस्पति - 0.0484 से थोड़ा ही कम है। यह कारक गोलाकार कक्षा के संदर्भ में यूरेनस को सौर मंडल के सभी ग्रहों में चौथा बनाता है। यूरेनस की कक्षा की इतनी छोटी विलक्षणता का कारण यह है कि इसके 2.74 x 10 घात 9 किमी के उपसौर और 3.01 x 109 किमी के अपसौर के बीच का अंतर केवल 2.71 x 10 घात 8 किमी है।

यूरेनस के घूर्णन के बारे में सबसे दिलचस्प बात धुरी की स्थिति है। तथ्य यह है कि यूरेनस को छोड़कर प्रत्येक ग्रह के घूर्णन की धुरी उनके कक्षीय तल के लगभग लंबवत है, लेकिन यूरेनस की धुरी लगभग 98° झुकी हुई है, जिसका प्रभावी अर्थ यह है कि यूरेनस अपनी तरफ घूमता है। ग्रह की धुरी की इस स्थिति का परिणाम यह है कि यूरेनस का उत्तरी ध्रुव ग्रह वर्ष के आधे समय के लिए सूर्य पर होता है, और दूसरा आधा ग्रह के दक्षिणी ध्रुव पर होता है। दूसरे शब्दों में, यूरेनस के एक गोलार्ध पर दिन का समय 42 पृथ्वी वर्ष तक रहता है, और दूसरे गोलार्ध पर रात का समय भी उतना ही रहता है। वैज्ञानिक फिर से यूरेनस के "अपनी ओर मुड़ने" का कारण एक विशाल ब्रह्मांडीय पिंड के साथ टकराव का हवाला देते हैं।

इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि लंबे समय तक हमारे सौर मंडल में सबसे लोकप्रिय छल्ले शनि के छल्ले रहे, यूरेनस के छल्ले 1977 तक नहीं खोजे जा सके। हालाँकि, यह एकमात्र कारण नहीं है; इतनी देर से पता चलने के दो और कारण हैं: पृथ्वी से ग्रह की दूरी और छल्लों की कम परावर्तनशीलता। 1986 में, वोयाजर 2 अंतरिक्ष यान उस समय ज्ञात रिंगों के अलावा, ग्रह पर दो और रिंगों की उपस्थिति निर्धारित करने में सक्षम था। 2005 में, हबल स्पेस टेलीस्कोप ने दो और को देखा। आज, ग्रह वैज्ञानिक यूरेनस के 13 वलय के बारे में जानते हैं, जिनमें से सबसे चमकीला एप्सिलॉन वलय है।

यूरेनस के छल्ले लगभग हर तरह से शनि से भिन्न हैं - कण आकार से लेकर संरचना तक। सबसे पहले, शनि के छल्लों को बनाने वाले कण छोटे होते हैं, व्यास में कुछ मीटर से थोड़ा अधिक, जबकि यूरेनस के छल्लों में बीस मीटर व्यास तक के कई पिंड होते हैं। दूसरा, शनि के छल्लों में मौजूद कण अधिकतर बर्फ के बने होते हैं। हालाँकि, यूरेनस के छल्ले बर्फ और महत्वपूर्ण धूल और मलबे दोनों से बने हैं।

विलियम हर्शल ने 1781 में ही यूरेनस की खोज की थी क्योंकि यह ग्रह प्राचीन सभ्यताओं द्वारा देखे जाने के लिए बहुत धुंधला था। हर्शेल ने स्वयं शुरू में माना था कि यूरेनस एक धूमकेतु था, लेकिन बाद में उन्होंने अपनी राय संशोधित की और विज्ञान ने वस्तु की ग्रह स्थिति की पुष्टि की। इस प्रकार, यूरेनस आधुनिक इतिहास में खोजा गया पहला ग्रह बन गया। हर्शेल द्वारा प्रस्तावित मूल नाम "जॉर्ज स्टार" था - किंग जॉर्ज III के सम्मान में, लेकिन वैज्ञानिक समुदाय ने इसे स्वीकार नहीं किया। "यूरेनस" नाम प्राचीन रोमन देवता यूरेनस के सम्मान में खगोलशास्त्री जोहान बोडे द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
यूरेनस हर 17 घंटे और 14 मिनट में एक बार अपनी धुरी पर घूमता है। जैसे, ग्रह पृथ्वी और अन्य छह ग्रहों की दिशा के विपरीत, प्रतिगामी दिशा में घूमता है।
ऐसा माना जाता है कि यूरेनस की धुरी का असामान्य झुकाव किसी अन्य ब्रह्मांडीय पिंड के साथ बड़ी टक्कर का कारण बन सकता है। सिद्धांत यह है कि पृथ्वी के आकार का एक ग्रह यूरेनस से तेजी से टकराया, जिसने अपनी धुरी को लगभग 90 डिग्री तक स्थानांतरित कर दिया।
यूरेनस पर हवा की गति 900 किमी प्रति घंटे तक पहुंच सकती है।
यूरेनस का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान का लगभग 14.5 गुना है, जो इसे हमारे सौर मंडल के चार गैस दिग्गजों में सबसे हल्का बनाता है।
यूरेनस को अक्सर "बर्फ का विशालकाय" कहा जाता है। इसकी ऊपरी परत में हाइड्रोजन और हीलियम के अलावा (अन्य गैस दिग्गजों की तरह), यूरेनस में भी एक बर्फीला आवरण है जो इसके लौह कोर को घेरे हुए है। ऊपरी वायुमंडल में अमोनिया और बर्फीले मीथेन क्रिस्टल होते हैं, जो यूरेनस को इसका विशिष्ट हल्का नीला रंग देते हैं।
शनि के बाद यूरेनस सौर मंडल का दूसरा सबसे कम घनत्व वाला ग्रह है।