Wraniwm yn elfen cemegol: hanes y darganfyddiad o ymholltiad niwclear ac ymateb

Mae'r erthygl yn sôn am pryd yr elfen hon cemegol ei ddarganfod fel wraniwm, ac ym mha ddiwydiannau a ddefnyddir ar hyn sylwedd hwn.

Wraniwm - yn elfen gemegol yn y diwydiant ynni a milwrol

Ar bob adeg yn ceisio pobl i ddod o hyd i uchel-ynni, ac yn ddelfrydol - i greu hyn a elwir yn peiriant cynnig gwastadol. Yn anffodus, mae'r anallu ei fodolaeth profedig ddamcaniaethol a chadarn yn yr unfed ganrif XIX, ond mae gwyddonwyr yn dal i byth yn colli gobaith i wireddu'r freuddwyd o rhyw fath o ddyfais fyddai'n gallu cyhoeddi nifer fawr o ynni "glân" am amser hir iawn.

reoli'n hyn yn rhannol i sylweddoli gyda'r darganfyddiad o sylwedd megis wraniwm. Elfen gemegol gyda'r enw a roddwyd oedd y sail ar gyfer datblygu adweithyddion niwclear, sydd ar hyn o bryd yn darparu ynni ar gyfer y ddinas gyfan, llongau tanfor, llongau pegynol ac yn y blaen. Gwir, ni all y "glân" eu hynni eu henwi, ond yn y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o gwmnïau yn datblygu ar gyfer gwerthu cyffredinol compact "batris niwclear" ar sail tritiwm - nid oes ganddynt unrhyw rhannau symudol, ac eu bod yn ddiogel i iechyd.

Fodd bynnag, yn yr erthygl hon, byddwn yn ddadansoddi yn fanwl hanes y darganfyddiad o elfen gemegol adwaith ymholltiad o'r enw wraniwm a'i cnewyll.

diffiniad

Wraniwm - elfen gemegol sydd â rhif atomig 92 yn y tabl cyfnodol. Mae ynni niwclear yn ei bwysau yn 238.029. Mae'n dynodi'r symbol U. Dan amgylchiadau arferol, yn drwchus, arian metel trwm. Os byddwn yn siarad am ei ymbelydredd, wraniwm ei hun - elfen gyda ymbelydredd wan. Hefyd, nid oes ganddo yn ei gyfansoddiad yn gyfan gwbl isotopau sefydlog. A'r mwyaf sefydlog y isotop wraniwm-338 sy'n bodoli eisoes yn cael ei ystyried.

Yn nhrefn hyn sy'n gyfystyr yr elfen, rydym yn cyfrifedig allan, ac yn awr yn edrych ar hanes ei ddarganfod.

stori

sylwedd o'r fath, megis wraniwm naturiol ocsid, yn hysbys i bobl ers yr hen amser, a defnyddio ei meistri hynafol ar gyfer cynhyrchu gwydreddau, sy'n cwmpasu amryw lestri crochenwaith ar gyfer gwrthiant dwr a chynhyrchion eraill, yn ogystal â'u addurno.

Dyddiad pwysig yn hanes y darganfyddiad hwn Elfen gemegol daeth 1789. Dyna pryd fferyllydd a Martin Klaproth aned Almaeneg yn gallu cael y wraniwm metalloobrazny cyntaf. Ac yn ei enw yn elfen newydd er anrhydedd yr agoriad wyth mlynedd yn ôl y blaned.

Mae bron i 50 mlynedd a gafwyd tra wraniwm yn cael ei ystyried yn metel pur, fodd bynnag, yn 1840 y fferyllydd Ffrengig Eugène-Peligot Melkor yn gallu profi bod y deunydd a gafwyd gan Klaproth, er bod arwyddion addas allanol, nid metel, ac wraniwm ocsid. Ychydig yn ddiweddarach, yr holl un peth yn wir wraniwm Peligot - llwyd metel trwm iawn. Dyna pryd am y tro cyntaf a phwysau atomig y sylwedd ei bennu fel wraniwm. Elfen gemegol Gosodwyd Dmitri Mendeleev yn ei system cyfnodol enwog o elfennau yn 1874, gyda Mendeleev dyblu pwysau atomig y sylwedd ddwywaith. Dim ond ar ôl 12 mlynedd yn profi empirig nad fferyllydd mawr nad oedd yn camgymryd yn eu cyfrifiadau.

ymbelydredd

Ond mae'r diddordeb gwirioneddol yn y rhan helaeth o'r gymuned wyddonol ddechreuodd yn 1896, pan ddarganfuwyd Becquerel bod wraniwm allyrru pelydrau, a enwyd ar ôl y fforiwr - pelydrau Becquerel. Yn ddiweddarach, yn un o'r gwyddonwyr mwyaf enwog yn y maes hwn - Mariya Kyuri, a elwir yn y ffenomen o ymbelydredd.

Y dyddiad pwysig nesaf yn yr astudiaeth o wraniwm yn cael ei ystyried i fod ym 1899: dyna pryd y Rutherford darganfod nad yw ymbelydredd wraniwm yn unffurf ac yn cael ei rannu yn ddau fath - alffa a beta pelydrau. Flwyddyn yn ddiweddarach, agorodd Pol Villar (Viyyar) a'r trydydd, yr olaf rydym yn gwybod am y math yma o ymbelydredd - yr hyn a elwir pelydrau gama.

Saith mlynedd yn ddiweddarach, yn 1906, yn seiliedig Rutherford ei ddamcaniaeth o ymbelydredd gynnal yr arbrofion cyntaf, diben yr hwn oedd i bennu oedran gwahanol fwynau. Mae'r astudiaethau hyn wedi gosod y sylfaen, yn cynnwys ffurfio theori ac ymarfer dadansoddi radiocarbon.

Ymholltiad wraniwm

Ond efallai yr agoriad pwysicaf, drwy sydd wedi bod yn eang cloddio wraniwm a melino yn y ddwy dibenion sifil a milwrol - yw'r broses o ymholltiad niwclear o wraniwm. Mae'n digwydd yn 1938, y darganfyddiad yn cael ei wneud o luoedd Almaenig ffisegwyr Otto Gana a Fritz Strassmann. Yn ddiweddarach ddamcaniaeth hon cadarnhawyd mewn gweithiau gwyddonol o nifer o ffisegwyr Almaen.

Mae'r mecanwaith ddarganfuwyd ganddynt fel a ganlyn: os bydd y cnewyllyn arbelydrwyd wraniwm-235 niwtron isotop, yna cydio y niwtron rhad ac am ddim, mae'n dechrau i rannu. Ac, fel yr ydym i gyd yn awr yn gwybod, y broses hon yn cyd-fynd llawer iawn o ynni. Mae hyn yn digwydd yn bennaf oherwydd yr egni cinetig y ymbelydredd, darnau niwclews. Felly, nawr rydym yn gwybod sut y mae ymholltiad wraniwm.

Mae darganfod mecanwaith hwn a'i ganlyniadau, ac yw'r man cychwyn ar gyfer y defnydd o wraniwm yn y dibenion sifil a milwrol.

Os byddwn yn siarad am ei ddefnydd ar gyfer dibenion milwrol, am y tro cyntaf damcaniaeth sy'n gallu creu'r amodau ar gyfer proses o'r fath, fel adwaith barhaus o ymholltiad wraniwm (sef tanseilio bom niwclear yn gofyn am egni aruthrol), profi gan ffisegwyr Sofietaidd Zeldovich a Khariton. Ond er mwyn creu adwaith o'r fath, rhaid i'r wraniwm yn cael ei gyfoethogi, fel yn ei gyflwr arferol yr eiddo a ddymunir nad yw'n meddu.

Sydd â hanes yr elfen hon, rydym wedi darllen, rydym yn awr yn cael eu datgymalu, lle y gwnaeth gais.

Mae'r defnydd a'r math o isotopau wraniwm

Ar ôl y darganfyddiad o broses o'r fath, fel adwaith cadwyn o ymholltiad wraniwm, dechreuodd ffisegwyr i gwestiwn ble i ddefnyddio?

Ar hyn o bryd, mae dau brif faes lle mae'r defnydd o isotopau wraniwm. Mae'n heddychlon (neu egni) diwydiant a'r milwrol. Mae'r cyntaf a'r ail yn defnyddio'r adwaith ymholltiad niwclear o wraniwm-235 isotop, yn wahanol yn unig yn y pŵer allbwn. Nid Yn syml, mewn adweithydd niwclear yn angenrheidiol i greu a chefnogi broses hon gyda'r un gallu ag sy'n angenrheidiol ar gyfer cynnal y ffrwydrad o bom niwclear.

Felly, roedd yw'r prif ddiwydiannau sy'n defnyddio adwaith ymholltiad wraniwm.

Ond cael y isotop wraniwm-235 - yn anodd iawn ac yn gostus problemau technolegol, ac ni all pob gwlad fforddio i adeiladu gweithfeydd prosesu. Er enghraifft, am ugain tunnell o danwydd wraniwm, yr hwn y bydd y cynnwys wraniwm 235 isotop fod rhwng 3-5%, mae angen mwy na 153 tunnell o naturiol, "crai" cyfoethogi wraniwm.

wraniwm-238 isotop ei ddefnyddio yn bennaf yn y cynllun adeiladu arfau niwclear i gynyddu ei allu. Hefyd, pan fydd yn dal niwtron ddilyn gan y broses o bydredd beta o isotop hwn yn y pen draw yn cael ei drawsnewid i mewn i plwtoniwm-239 - tanwydd cyffredin ar gyfer y rhan fwyaf o adweithyddion niwclear heddiw.

Er gwaethaf yr holl ddiffygion o adweithyddion o'r fath (cost uchel, cymhlethdod y gofal, y risg o ddamwain), eu gweithrediad talu am ei hun yn gyflym iawn, ac mae'r ynni y maent yn ei gynhyrchu yn incomparably fwy na'r pŵer thermol neu trydan dŵr clasurol.

Hefyd, mae'r adwaith ymholltiad wraniwm yn cael ei ganiatáu i ddatblygu arfau niwclear distryw mawr. Mae'n cael ei nodweddu gan rym mawr yn gymharol gryno ac sy'n gallu gwneud mwy o dir anaddas i bobl fyw ynddo. Fodd bynnag, mewn arfau niwclear modern yn cael eu defnyddio plwtoniwm yn hytrach nag wraniwm.

wraniwm disbyddu

Mae hefyd yn fath fath o wraniwm wedi'i disbyddu. Mae'n cael ei nodweddu gan lefelau isel iawn o ymbelydredd ac felly nid yn beryglus i bobl. Gwnaeth gais eto yn y maes milwrol, er enghraifft, mae'n cael ei hychwanegu yn y arfwisg "Abrams" tanc Americanaidd i roi mwy o gaer. Yn ogystal, mae bron pob gall byddinoedd uwch-dechnoleg cwrdd ag amrywiaeth o daflegrau gyda wraniwm disbyddu. Yn ogystal â phwysau uchel, mae ganddynt eto nodwedd ddiddorol iawn arall - ar ôl y dinistr ei ysgyrion cregyn a phowdrau metel cynnau yn ddigymell. A gyda llaw, a ddefnyddir y cyntaf taflegryn cyfryw amser yn ystod yr Ail Ryfel Byd. Fel y gwelwn, wraniwm - yr elfennau sydd wedi cael eu defnyddio mewn gwahanol feysydd o weithgaredd dynol.

casgliad

Gwyddonwyr yn darogan y yn tua 2030, dihysbyddu yn llwyr bob un o'r prif dyddodion wraniwm, ac yna yn dechrau datblygu ei caled-haenau, a bydd y pris yn codi. Y ffordd, mae'r mwyn wraniwm yn gwbl ddiniwed i bobl - mae rhai glowyr yn gweithio yn ei gynhyrchu ar gyfer y cenedlaethau. Nawr rydym yn deall hanes y darganfyddiad o elfennau cemegol, a sut i ddefnyddio ei adwaith ymholltiad niwclear.

Gyda llaw, ffaith ddiddorol yn adnabyddus am - cyfansoddion wraniwm wedi hir cael ei ddefnyddio fel paent i borslen a gwydr (fel y'u gelwir wraniwm gwydr) hyd at y 1950au.