ماذا تعرف عن عنصري اليورانيوم والثوريوم ؟
صورة لعنصر اليورانيوم
المقدمة:
يوجد اليورانيوم بكميات مختلفة في الطبيعة في الصخور- التربة- الماء- الهواء. ويأتي ترتيبه من حيث الوفرة الطبيعية رقم 38 بين العناصر، ويبلغ متوسط تركيزه في القشرة الأرضية 4 ×10^4% وزناً، وغالباً يتركز في الصخور النارية. وتحتوى التربة نسبة تتراوح من 1.2 ×10
5 إلى 9.3×10^5 %. وأثناء عمليات التهوية يتحول اليورانيوم إلى الصورة الذائبة، ولذلك عادة تحتوى مياه الأنهار على حوالى 5×10^6% يورانيوم بينما تبلغ نسبته في مياه المحيطات 1×10^7%، واليورانيوم معدن ذو لون فضي رمادي وذو صلابة مثل الصلب .
^
وفى الخامات الأولية ذات الأصول المتحولة يكون اليورانيوم خامات مترسبة، ولهذا يوجد اليورانيوم فى أكثر من 100 معدن أهمها أكاسيد اليورانيوم وأملاح اليورانيوم مع كل من الفانديوم والأحماض الفوسفاتية والسلكيات والأرسنيك والتيتينيوم. وأهم الخامات على المستوى التجارى خام اليورونيت وخام البتشلندو والكارنوتيت
وما أن قارب القرن الماضى على الانتصاف حتى بدأت أنظار العلماء تتجه نحو النشاط الإشعاعى لليورانيوم وعملية الانشطار والتفاعل المتسلسل فى اليورانيوم -235 ، وهو أحد نظائر اليورانيوم الثلاثة المشعة المعروفة فى ذلك الوقت، وهى :
1- اليورانيوم -238: يوجد بتركيز 99.28% فى اليورانيوم الطبيعى (فترة عمر النصف 5 بليون سنة).
2- اليورانيوم -235: يوجد بتركيز 0.72% من اليورانيوم الطبيعى (فترة عمر النصف 700 مليون سنة).
3- اليورانيوم -234: يوجد بتركيز 0.005% من اليورانيوم الطبيعى (فترة عمر النصف 200 ألف سنة).
يتميز اليورانيوم -235 بقابليته للانشطار بحيث تطلق الذرة المنشطرة نترونين على الأقل لكل نترون يمتص محدثاً عملية الانشطار بها. وفى مثل هذه الظروف التى يكون فيها عدد النترونات الناتجة أكبر من عدد النترونات الممتصة يمكن أن يستمر التفاعل الانشطارى فى كتلة حرجة من اليورانيوم -235 على هيئة تفاعل متسلسل تنتج منه كميات كبيرة من الطاقة ونواتج الانشطار الأخرى.
والثلاثة نظائر لهم نفس الخواص الكيميائية مع اختلاف الخواص الإشعاعية .
الثــوريوم أكثــر وفرة من اليــورانيوم في الطبيعة.
الثـــوريــوم يمكن أن يُستخــدم أيضا" كــوقــود نــووي من خلال تــوليده لليــورانيـوم 233 ...
عنــدما تُستخدم دورة وقــود الثــوريــوم هذه فإنه ستنخفض بكثيــر كميــة البلـوتونيوم وعنــاصر ما بعد اليــورانيوم التي تُنتج.
إن عددا" من المفاهيــم والأفكــار لمفاعلات قيـد البحــث والدراســة مرتكــزة على دورات وقــود الثــوريــوم.
وعند إجراء عملية التخصيب يتكون اليورانيوم المخصب، الذى تزيد فيه نسبة اليورانيوم -235 عن النسبة الموجودة فى اليورانيوم الطبيعى، وتتكون كذلك كميات أكبر من اليورانيوم الذى تقل فيه نسبة اليورانيوم -235 عن 0.7% ويطلق عليه عادة اسم اليورانيوم المستنفذ أو المنضب. ولن نتجاوز الحقيقة إذا اعتبرنا أن ذلك النوع من اليورانيوم خارج دورة الوقود النووى، وبذلك يصبح فى عداد المواد غير المهمة نووياُ. وقد ظل الأمر كذلك إلى أن أعيد مؤخراً استخدام اليورانيوم المستنفذ فى تحضير ما يسمى بوقود الأكاسيد المختلطة للمفاعلات .
مــا هــو الثــوريوم ببساطة؟
يـــوجد الثــوريوم طبيعيا", وببساطة فهــو معدن اكتُشف عــام 1828.
من اكتشـــف الثــوريوم ؟
اُكتشِف هذا المعــدن من قِبل الكيميائي السويدي Jons Jakob Berzelius وقــد سمــَاه على اسم إله الحــرب عند الشعــوب الإسكندنافية.
وماقصــة اكتشــافه؟
يُكتشف الثـوريوم بكميات صغيرة في معـظم الصخـور والترب, حيث أنه أغزر بثلاث مــرات من اليـورانيـوم, التربـة بشكـل عـام تحتوي وسطيا" حوالي 6 أجزاء بالمليون من الثــوريوم.
هــل يــوجد الثــوريوم في الفلزات؟
يوجد الثـوريوم في عدة فلزات, الأكثـر شُيوعا" فلز (الفوسفات-الثوريوم) النادر الوجود على الأرض, المونازيت monazite, الذي يحتـوي حتى حوالي 12% من أكسيــد الثوريوم.
هــل الثـوريوم من ذوات الحياة القصيـرة؟؟؟
يضمحل الثوريوم 232 ببطء جدا حيث عمر النصف له حوالي 3 مرات من عمر الأرض, لكن نظائر الثوريوم الأخرى توجد في سلاسل التفكك لكل من اليورانيوم والثوريوم.
ومعظمهم ذوات حياة قصيرة وهكـذا فإن نشاطها الإشعاعي أكثر بكثير من الثـوريوم 232, وذلك على أساس الكتلة التي بالنسبة إليهم قابلة للإهمال.
مــاهي مصــادر الثــوريوم في العالم؟
استراليا, الهند, النرويج, الولايات المتحدة الأمريكية, كندا, جنوب أفريقيا, البرازيل, يوجد بنسب متفاوته.
وللأهمية فإن الاحتياطي الكلي العالمي يبلغ: 1200000طن
مــا لون الثـوريوم؟
عندما يكون الثوريوم نقيا" فإنه يكون أبيض فضي ويحتفظ ببريقه لعدة أشهر, وعلى أية حال فإنه يشـوب بالأكسيد, يفقد الثوريوم بريقه في الهواء ببطء ليُصبح رمادي وفي آخر الأمر يصبح لونه أســود.
مــاهو أكسيد الثــوريوم؟
أكسيد الثوريوم ThO2, ويُسمى أيضا" thoria, له درجة غليان من أعلى الدرجات في الأكاسيد حيث تبلغ 3300 درجة مئوية, وعندما يُسخَن في الهـواء فإن الثوريوم المعدني يبدأ بالإشتعال ويحترق بلمعان أي يتألق بضوء أبيض...
أكسيــد الثوريوم, هل له تطبيقات؟؟؟
بالطبع, بسبب خصائصه فقد وُجِد له تطبيقات في العناصر الزجاجية الضوئية Light bulb elements, وأيضا" له تطبيقات في أغطية الفوانيس, ومصابيح القــوس الكهربائية ومساري اللحام والسيراميك (الخزف) المُقاوم للحرارة.
ولا يفوتك أن تعلم
أن الزجاج الحاوي على أكسيد الثوريوم له قرينة انكسار مرتفعة وكذلك تشتت (تبديد) كبير.
ويُستخدم أيضا" في أفلام ذات نوعية للكاميرات وفي الأدوات العلمية.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى