რას ნიშნავს ურანის გამდიდრება — #1tvმეცნიერება

სიტყვა „ურანის“ გაგონებისას, უმეტესობას ახსენდება სოკოს ფორმის ღრუბლები, ცივი ომის დროინდელი დაპირისპირებები თუ მანათობელი მწვანე ღეროები სამეცნიერო ფანტასტიკიდან.

თუმცა, ურანი მხოლოდ აპოკალიფსური შიშების საფუძველი არ გახლავთ. ის საოცრად გავრცელებული ელემენტია, რომელიც უმნიშვნელოვანეს როლს ასრულებს თანამედროვე ენერგიაში, მედიცინასა და გეოპოლიტიკაში.

ურანი გლობალური ყურადღების ცენტრში ხელახლა მოექცა 2025 წლის ივნისში, როდესაც აშშ-მა დაარტყა ირანის ბირთვულ ობიექტებს, სადაც ძლიერ გამდიდრებული ურანი უნდა ყოფილიყო. ამ ნაბიჯმა რომელმაც ხელახლა პოლემიკა წამოჭრა ბირთვული იარაღის გავრცელების შესახებ.

მრავალი მედიასაშუალება ახსენებდა ირანის 60 პროცენტამდე გამდიდრებულ ურანს. საინტერესოა, რას ნიშნავს გამდიდრებული ურანი?

რა არის ურანი

პერიოდულობის ცხრილში ურანი 92-ე ნომერია; არის რადიოაქტიური, ლითონური ელემენტი. რადიოაქტიურობა ბუნებრივი პროცესია, რომელშიც ზოგიერთი ატომი, მაგალითად, ურანის, თორიუმის და რადიუმის — თავისით იშლება და ენერგიას გამოყოფს.

ურანი 1789 წელს აღმოაჩინა გერმანელმა ქიმიკოსმა მარტინ ჰაინრიხ კლაპროთმა და ახლად აღმოჩენილი პლანეტის, ურანის სახელი უწოდა. თუმცა, მისი ენერგიის შესახებ მხოლოდ მეოცე საუკუნეში შეიტყვეს, როცა მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ურანის ატომები შეიძლება გაიყოს პროცესით, რომელსაც ბირთვის გახლეჩას უწოდებენ.

გახლეჩაში, ატომის ბირთვი ორ ან მეტ ბირთვად იყოფა, რაც დიდი ოდენობით ენერგიას გამოყოფს.

ურანი თითქმის ყველგან გვხვდება. არის ქანებში, ნიადაგსა და წყალში. მცირე ოდენობით, მაგრამ ურანის კვალი არის მცენარეებსა და ცხოველებშიც კი. მისი უდიდესი ნაწილი დედამიწის ქერქშია თავმოყრილი, სადაც მას მოიპოვებენ და ახდენენ კონცენტრაციას, რათა გაზარდონ მისი ყველაზე რადიოაქტიური ფორმის — ურან-235-ის რაოდენობა.

გამდიდრების დილემა

ურან-235 ურანის იზოტოპია, ანუ ამ ელემენტის ვერსია, რომელსაც იგივე ძირითადი იდენტობა აქვს მაგრამ იწონის ოდნავ მეტ ან ნაკლებს. წარმოიდგინეთ ვაშლი ერთი და იმავე ხიდან. ზოგი დიდი ასხია და ზოგი პატარა, მაგრამ ყველა ვაშლია — მიუხედავად იმისა, რომ ოდნავ სხვადასხვა მასები აქვთ. არსებითად, იზოტოპი იგივე ელემენტია, მაგრამ სხვანაირი მასით.

დაუმუშავებელი ურანი ძირითადად არის ურან-238. ის მხოლოდ 0,7 პროცენტ ურან-235-ს შეიცავს — იზოტოპს, რომელიც ბირთვული გახლეჩის საშუალებას იძლევა. ამიტომ, გამდიდრების პროცესში ხდება ურან-235-ის კონცენტრაცია.

გამდიდრების შედეგად, ურანი უფრო გამოსადეგი ხდება ბირთვული იარაღის შესაქმნელად, რადგან ბუნებრივი ურანი არ შეიცავს საკმარისი რაოდენობის ურან-235-ს, რათა კარგად იმუშაოს რეაქტორებსა და იარაღში. როგორც წესი, ეს პროცესი სამ ეტაპს მოიცავს.

პირველი ეტაპია ურანის გარდაქმნა აირად, რომელსაც ურანის ჰექსაფთორიდს უწოდებენ. მეორე ეტაპზე, ეს აირი მიეწოდება ძალიან სწრაფად მბრუნავ დანადგარს, რომელსაც ცენტრიფუგა ეწოდება. ვინაიდან ურან-235 ოდნავ უფრო მსუბუქია, ვიდრე ურან-238, ტრიალისას ის გარე მიმართულებით უფრო ნელა მოძრაობს და შედეგად, ორი იზოტოპი ერთმანეთისგან ცალკევდება.

დაახლოებით ისეა, როგორც სალათის აპარატი აცლის წყალს სალათის ფოთლებს. ერთი ბრუნი დიდ სხვაობას არ იძლევა და შესაბამისად, აირი ზედიზედ რამდენიმე ცენტრიფუგაში ტრიალებს იქამდე, ვიდრე არ კონცენტრირდება ურან-235.

როგორც წესი, ბირთვულ ელექტროსადგურებში ელექტროენერგიის საწარმოებლად გამოიყენება 3-5 პროცენტამდე გამდიდრებული ურანი, რაც იმას ნიშნავს, რომ იქ მოთავსებული ურანის 3-5 პროცენტი არის ურან-235. 20 პროცენტამდე გამდიდრებული ურან-235 მიიჩნევა ძლიერ გამდიდრებულ ურანად, 90 პროცენტამდე გამდიდრებული კი უკვე იარაღის ხარისხის ურანია.

მაღალი საფეხურის ურანი ბირთვულ იარაღში გამოიყენება იმიტომ, რომ მას შეუძლია შეინარჩუნოს რეაქციათა სწრაფი, უკონტროლო ჯაჭვი, რა დროსაც გამოიყოფა სხვა იზოტოპებთან შედარებით გაცილებით დიდი ოდენობის ენერგია.

ურანის მრავალფეროვანი ძალა

მიუხედავად იმისა, რომ მედიაში მრავალი სათაური ურანის სამხედრო პოტენციალზე კონცენტრირდება, ეს ელემენტი ასევე უმნიშვნელოვანეს როლს ასრულებს თანამედროვე ცხოვრებაში. დაბალ დონეზე გამდიდრებული ურანი გამოიმუშავებს მსოფლიოს ელექტროენერგიის თითქმის 10 პროცენტს.

მსოფლიოში მრავალი ბირთვული სადგური ურანის საწვავზე მუშაობს და გამოიმუშავებს ნახშირბადისგან თავისუფალ ენერგიას. ამას გარდა, კიბოს ზოგიერთი თერაპია და დიაგნოსტიკური ვიზუალიზაციის ტექნოლოგია ურანს იყენებს ამ დაავადებების სამკურნალოდ.

საზღვაო ტექნოლოგიებში, ბირთვულ ენერგიაზე მომუშავე წყალქვეშა ნავები და საჰაერო ხომალდების გადამტანები გამდიდრებულ ურანს იყენებენ, რათა წლების განმავლობაში იმუშაონ უჩუმრად და ეფექტიანად.

ურანი გაორების ამბავია. უძველესი ქანებიდან ამოღებულ ამ მინერალს შეუძლია ან გაანათოს მთელი ქალაქი, ან მიწის პირიდან აღგავოს. ის მხოლოდ ცივი ომის ან სამეცნიერო ფანტასტიკის რელიქვია არაა, ის რეალურია, უმძლავრესია, აყალიბებს ჩვენს მსოფლიოს — გლობალური კონფლიქტებიდან კიბოს კლინიკებამდე, ელექტროსისტემებიდან საერთაშორისო დიპლომატიამდე.

და ბოლოს, ნამდვილი ძალა მხოლოდ ამ ელემენტის მიერ გამოყოფილ ენერგიაში კი არ არის, არამედ იმაში, მისი გამოყენების რომელ გზას ირჩევენ ადამიანები.

მომზადებულია The Conversation-ის მიხედვით.