Uranyum ve Nükleer Kullanımları Hakkında Bilmeniz Gerekenler

Uranyum, 20. yüzyılın ilk yarısını tanımlayan metalik bir elementtir. 1896'da radyoaktivitenin keşfinden nükleer silahların geliştirilmesine, atom altı dünyaya bir pencere açılmasına ve nükleer santrallerde elektrik sağlanmasına kadar pek çok alanda kullanılmıştır. Bilim, siyaset ve hatta sanat, bu kimyasal elementten büyük ölçüde etkilenmiştir.

URANYUM NEDİR?

Uranyum, doğada bulunan en ağır elementlerden biridir. Çekirdeğinde 92 proton ve 140 ile 146 arasında değişen sayıda nötron vardır. Ancak bu kombinasyonlardan sadece bazıları kendiliğinden oluşur ve en bol olanları Uranyum-238 (92 proton ve 146 nötron) ve Uranyum-235'tir (92 proton ve 146 nötron).

Bu kadar ekstrem bir doğal element olduğu için sadece ekstrem bir olayda oluşabilmektedir. Buna r-süreci denir, bazı süpernovalarda ve nötron yıldızlarının çarpışmalarında olur. Uranyum, bu gibi olaylardan kozmosa yayıldı ve nadir olmasına rağmen gezegenimizin önemli bir bileşeni haline geldi. Dünya'nın iç ısısına sahip olmasının nedeni, uranyum bozunmasının varlığıdır.

Uranyumun en önemli özelliği; zamanla, helyum atomları şeklinde radyasyon yayıp ve genellikle toryuma dönüşmesidir. Hemen hemen tüm uranyum izotopları (farklı sayıda nötron içeren versiyon) çok uzun bir yarı ömre sahiptir. Uranyum-238'in yarı ömrü 4,5 milyar yıldır.

URANYUM'U KİM KEŞFETTİ?

Uranyum, Roma döneminden beri seramik ve camda sarı sır olarak kullanılmaktadır. Orta Çağ'da radyum ve uranyumlu maden cevheri olarak yeniden canlandı ve hala cam yapımında bir boya olarak kullanılıyordu. 1789'da Alman kimyager Martin Heinrich Klaproth, nitrik asit ve radyum ve uranyumlu maden cevherini karıştırdı, ardından çözeltiyi sodyum hidroksit ile nötralize etti. Bu reaksiyon, dibe çöken sarı bir madde yarattı.

Kömürle ısıtıldığında, Kalproth'un yanlışlıkla saf uranyum olduğuna inandığı, ancak büyük olasılıkla bir oksit olduğu siyah bir toza dönüşür. Yeni elemente, Willaim Herschel tarafından sadece sekiz yıl önce keşfedilen Uranüs gezegeninin adını verdi. İlk saf Uranyum örneğinin izole edilmesi 1841 yılına kadar sürdü. Bu başarı, Kimyager Eugène-Melchior Péligot tarafından elde edildi.

URANYUM NE İÇİN KULLANILIR?

Uranyumun kullanımı artık camları ve camları renklendirmekte ilgili değil, 1896'da Henri Becquerel tarafından keşfedilen radyoaktif özelliklerindedir. Kırk yıl sonra, 1934'te Enrico Fermi liderliğindeki bir İtalyan fizikçi ekibi, elektron ve pozitron yaydığını keşfeden nötronlarla uranyumu bombaladı. Uranyumun daha hafif elemente ayrılabildiğini Otto Hahn ve Fritz Strassmann'ın çalışması göstermiştir.

Uranyum'u iyi ya da kötü bir oyun değiştirici yapan da budur. Bir kilogram Uranyum-235, tam fisyon yoluyla yönlendirilirse, 1,5 milyon kilogram kömür yakılarak elde edilebilecek kimyasal enerjiye eşdeğerdir. Bu tür enerjiyi depolama ve iyi anlaşılmış bir şekilde serbest bırakma yeteneği, bu elementin nükleer santrallerde kullanılmasına izin verdi. Aynı şekilde, uranyumdan ani ve patlayıcı enerji salınımı atom bombalarında kullanıldı.

Nükleer santrallerde, uranyumdan yapılmış yakıt çubuklarının radyoaktif emisyonu, bir soğutucuyu ısıtır ve bu sıvı, başka bir kaptaki suyu ısıtmak ve onu buhara dönüştürmek için kullanılır. Buhar, bir jeneratöre bağlı türbinleri iterek elektrik üretir ve en önemlisi, sera gazı emisyonları üretmez.

ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ VE TÜKENMİŞ URANYUM

Her iki senaryoda da, yaygın olarak bulunan uranyum birçok reaktörde ideal değildir. Dünya'da çıkarılan uranyumun yüzde 99,2'sinden fazlası Uranyum-238'dir ve geri kalanın neredeyse tamamını Uranyum-235 oluşturur. Bu ikinci izotop, istikrarlı ve sürekli bir reaksiyona sahip olmayı mümkün kılan bir nükleer zincir reaksiyonu yaratmada çok iyidir. Ancak yakıt çubuğunuzda yeterince bulundurmanız gerekir. Bu kritik kütle olarak bilinir ve zenginleştirilmiş uranyum genellikle yüzde 3 ila 5 arasındadır.

Zenginleştirme işleminden arta kalan, daha az Uranyum-235 içeren tükenmiş uranyum yaratılmasıdır. Bu, radyoaktif malzeme, endüstriyel radyografi ekipmanı, zırh kaplama ve zırh delici mermiler gibi askeri kullanımları taşımak için kaplar olarak kullanılmıştır. Savaşlarda yaygın olarak kullanılması, birçok kişinin uzun vadeli sağlık etkileri konusunda endişe duymasına neden oldu.

 

Kaynak:

https://www.iflscience.com/chemistry/what-to-know-about-uranium-and-its-nuclear-uses/