Uranium là gì? Mọi thứ về uranium nhất định bạn chưa biết

Hãy cùng giacongreal tìm câu trả lời cho chủ đề: Uranium là gì? Mọi thứ về uranium nhất định bạn chưa biết được quan tâm tìm kiếm này nhé

Uranium là một kim loại rất nặng đã được sử dụng trong 60 năm như một nguồn năng lượng tập trung dồi dào. Sao Thiên Vương được phát hiện vào năm 1789 bởi Martin Klaproth, một nhà hóa học người Đức.

Uranium là gì? Uranium hoạt động như thế nào?

Uranium là gì?

Uranium là một kim loại rất nặng đã được sử dụng trong 60 năm như một nguồn năng lượng tập trung dồi dào.




Uranium được tìm thấy trong hầu hết các loại đá với nồng độ từ 2 đến 4 phần triệu và phổ biến trong vỏ Trái đất như thiếc, vonfram và molypden. Uranium được tìm thấy trong nước biển và có thể thu được từ đại dương.
Uranium được Martin Klaproth, một nhà hóa học người Đức, phát hiện vào năm 1789 trong một loại khoáng chất có tên là pitchblende. Sao Thiên Vương được đặt theo tên của hành tinh Uranus, được phát hiện trước đó 8 năm.
Sao Thiên Vương dường như được hình thành dưới dạng siêu tân tinh cách đây khoảng 6,6 tỷ năm.
Uranium có nhiệt độ nóng chảy là 1132 ° C. Ký hiệu hóa học của uranium là U.

nguyên tử uranium

Trên quy mô theo khối lượng ngày càng tăng của các hạt nhân của chúng, uranium là một trong những nguyên tố nặng nhất trong số các nguyên tố tự nhiên (hydro là nhẹ nhất).
Uranium dày hơn nước 18,7 lần. Giống như các nguyên tố khác, uranium xuất hiện ở một số dạng hơi khác nhau được gọi là ‘đồng vị’.
Các đồng vị này khác nhau về số lượng các hạt không tích điện (neutron) trong hạt nhân.
Uranium tự nhiên được tìm thấy trong vỏ Trái đất là hỗn hợp chủ yếu của hai đồng vị: uranium-238 (U-238) chiếm 99,3% và uranium-235 (U-235) chiếm khoảng 0,7%.


Đồng vị U-235 rất quan trọng vì trong những điều kiện nhất định, nó có thể dễ dàng bị tách ra, tỏa ra rất nhiều năng lượng. Do đó nó được gọi là ‘phân hạch’ hay ‘phân hạch hạt nhân’.
Trong khi đó, giống như tất cả các đồng vị phóng xạ, chúng phân rã. U-238 phân hủy rất chậm, chu kỳ bán rã của nó tương đương với tuổi Trái đất (4500 triệu năm).
Điều này có nghĩa là nó chủ yếu là không phóng xạ, ít hơn nhiều so với nhiều đồng vị khác được tìm thấy trong đá và cát. Tuy nhiên, nó tạo ra 0,1 watt mỗi tấn dưới dạng nhiệt phân rã, đủ để đốt nóng lõi Trái đất. U-235 phân hủy nhanh hơn một chút.

Năng lượng từ nguyên tử uranium

Hạt nhân của nguyên tử U-235 bao gồm 92 proton và 143 neutron (92 + 143 = 235). Khi hạt nhân của nguyên tử U-235 bắt giữ một neutron đang chuyển động, nó tách thành hai (hạt) và giải phóng một số năng lượng dưới dạng nhiệt, đồng thời với hai hoặc ba neutron bổ sung được phóng ra.
Nếu có đủ số neutron phát ra này khiến hạt nhân của các nguyên tử U-235 khác phân hạch, giải phóng nhiều neutron hơn, thì một “phản ứng dây chuyền” có thể đạt được. Khi điều này xảy ra lặp đi lặp lại, hàng triệu lần, một lượng nhiệt rất lớn được tạo ra từ một lượng tương đối nhỏ uranium.
Trên thực tế, quá trình “đốt cháy” uranium diễn ra trong các lò phản ứng hạt nhân. Nhiệt được sử dụng để tạo ra hơi nước để sản xuất điện.

Bên trong lò phản ứng

Các nhà máy điện hạt nhân và năng lượng hóa thạch có công suất tương tự nhau có nhiều đặc điểm chung. Cả hai đều cần nhiệt để tạo ra hơi nước để chạy tua-bin và máy phát điện.
Tuy nhiên, trong một nhà máy điện hạt nhân, sự phân hạch của các nguyên tử uranium sẽ thay thế cho quá trình đốt cháy than đá hoặc khí đốt. Trong lò phản ứng hạt nhân, nhiên liệu uranium được lắp ráp theo cách có thể đạt được phản ứng dây chuyền phân hạch có kiểm soát.
Nhiệt tạo ra từ sự phân hạch của nguyên tử U-235 sau đó được sử dụng để tạo ra hơi nước làm quay tuabin để cung cấp năng lượng cho máy phát điện, tạo ra điện năng. Phản ứng dây chuyền xảy ra trong hạt nhân của lò phản ứng hạt nhân được điều khiển bởi các thanh hấp thụ neutron và có thể được chèn hoặc kéo để đặt lò phản ứng đến mức năng lượng cần thiết.


Các phần tử nhiên liệu được bao quanh bởi một chất gọi là chất điều tiết để làm chậm tốc độ của các neutron phát ra và do đó cho phép phản ứng dây chuyền tiếp tục.
Nước, than chì và nước nặng được sử dụng làm chất điều chỉnh trong các loại lò phản ứng khác nhau.
Một lò phản ứng 1000 megawatt (MWE) điển hình có thể cung cấp đủ điện cho một thành phố hiện đại với một triệu dân.

Uranium và plutonium

Trong khi lõi U-235 là ‘phân hạch’, thì lõi U-238 được cho là ‘làm giàu’. Điều này có nghĩa là nó có thể bắt một trong những neutron bay trong hạt nhân lò phản ứng và trở thành (gián tiếp) plutonium-239, là chất phân hạch.
Pu-239 rất giống với U-235 ở chỗ nó bốc cháy khi bị một neutron va chạm và điều này tạo ra một lượng năng lượng tương tự. Bởi vì có rất nhiều U-238 trong lõi lò phản ứng (phần lớn nhiên liệu), những phản ứng này thường xuyên xảy ra, và trên thực tế, khoảng một phần ba năng lượng của nhiên liệu đến từ quá trình “đốt cháy”. Pu-239.
Nhưng đôi khi nguyên tử Pu-239 chỉ nhận được một neutron mà không phân hạch, và nó trở thành Pu-240. Bởi vì Pu-239 dần dần “cháy” hoặc trở thành Pu-240, nhiên liệu ở trong lò phản ứng càng lâu thì càng có nhiều Pu-240 trong đó.
Đối với hầu hết các lò phản ứng trên thế giới, bước tiếp theo trong sản xuất nhiên liệu là chuyển đổi uranium oxit thành khí, uranium hexafluoride (UF 6), cho phép nó được làm giàu.


Việc làm giàu làm tăng tỷ lệ đồng vị uranium-235 so với mức tự nhiên từ 0,7% lên 4 – 5%. Điều này cho phép nâng cao hiệu quả kỹ thuật trong thiết kế và vận hành lò phản ứng, đặc biệt là trong các lò phản ứng lớn hơn, và cho phép sử dụng nước thông thường làm chất điều tiết.
Sau khi làm giàu, khí UF 6 được chuyển đổi thành uranium dioxide (UO 2) được chuyển thành dạng viên nhiên liệu. Những quả bóng nhiên liệu này được đặt bên trong các ống kim loại mỏng, sau đó được gọi là thanh nhiên liệu, chúng được lắp ráp thành bó để trở thành bộ phận hoặc cụm nhiên liệu cho lõi lò phản ứng.
Một lò phản ứng công suất cao điển hình có thể chứa 51.000 thanh nhiên liệu với hơn 18 triệu viên.

Ai sử dụng năng lượng hạt nhân?


Khoảng 11% điện năng trên thế giới được sản xuất từ ​​uranium trong các lò phản ứng hạt nhân. Con số đó lên tới hơn 2.500 tỷ kWh mỗi năm, nhiều nhất so với tất cả các nguồn điện trên thế giới vào năm 1960.
Nó đến từ hơn 440 lò phản ứng hạt nhân với tổng công suất đầu ra khoảng 390.000 megawatt (MWE) đang hoạt động tại 31 quốc gia.
Hơn 60 lò phản ứng đang được xây dựng và 160 lò khác đang được lên kế hoạch. Bỉ, Bulgaria, Cộng hòa Séc, Phần Lan, Pháp, Hungary, Hàn Quốc, Slovakia, Slovenia, Thụy Điển, Thụy Sĩ và Ukraine nhận 30% hoặc nhiều hơn điện năng từ hạt nhân lò phản ứng.
Hoa Kỳ có khoảng một trăm lò phản ứng cung cấp 20% điện năng. Pháp có 3/4 sản lượng điện từ uranium. Trong hơn 60 năm thế giới được hưởng lợi từ nguồn điện sản xuất từ ​​điện hạt nhân, đã có 17.000 năm kinh nghiệm vận hành các lò phản ứng.

Ai sở hữu và ai khai thác uranium?

Uranium phổ biến trong nhiều loại đá và thậm chí trong nước biển. Tuy nhiên, giống như các kim loại khác, nó hiếm khi được cô đặc đủ để phục hồi kinh tế.
Ở đâu có uranium, chúng ta đang nói về một thân quặng. Để xác định quặng là gì, các giả định được đưa ra về giá khai thác và giá thị trường của kim loại. Do đó, trữ lượng uranium tính bằng tấn có thể được thu hồi ở một mức giá nhất định.
Nguồn tài nguyên được biết đến của Australia là hơn 1,6 triệu tấn uranium tái tạo với giá lên tới 130 USD / kg U (hiện cao hơn giá giao ngay trên thị trường), Kazakhstan có hơn 700.000 tấn uranium, Canada và Nga hơn 500.000 tấn.


Tài nguyên của Australia trong danh mục này là 29% trên toàn thế giới, Kazakhstan 13%, Canada và Nga 9%. Một số quốc gia có nguồn tài nguyên uranium đáng kể. Ngoài 4 người đứng đầu, đó là: Nam Phi, Nigeria, Brazil, Trung Quốc, Namibia, Mông Cổ, Uzbekistan và Ukraine, đều có tổng số 2% thế giới trở lên.
Kazakhstan là nhà sản xuất uranium lớn nhất thế giới, tiếp theo là Canada và sau đó là Australia là nhà cung cấp uranium chính trên thế giới – hiện là hơn 60.000 tU mỗi năm.
Sao Thiên Vương nó chỉ được bán cho các quốc gia ký kết Hiệp ước Không phổ biến vũ khí hạt nhân (NPT) và cho phép các thanh sát viên quốc tế xác minh rằng nó chỉ được sử dụng vì mục đích hòa bình.
Các ứng dụng khác của năng lượng hạt nhân Nhiều người khi nói về năng lượng hạt nhân chỉ nghĩ đến các lò phản ứng hạt nhân (hoặc có thể là vũ khí hạt nhân).
Ít ai nhận ra việc sử dụng đồng vị phóng xạ đã thay đổi cuộc sống của chúng ta như thế nào trong vài thập kỷ qua. Sử dụng các lò phản ứng hạt nhân chuyên dụng tương đối nhỏ, có thể sản xuất nhiều loại vật liệu phóng xạ (đồng vị phóng xạ) với chi phí thấp.
Kết quả là, việc sử dụng các đồng vị phóng xạ được sản xuất nhân tạo đã phổ biến từ đầu những năm 1950, và ngày nay có hơn 240 lò phản ứng “nghiên cứu” ở 56 quốc gia sản xuất chúng. Đây thực chất là các nhà máy sản xuất neutron, không phải nguồn nhiệt.

Công dụng của đồng vị phóng xạ là gì?

Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta cần thức ăn, nước uống và sức khỏe tốt. Ngày nay, đồng vị phóng xạ đóng một vai trò quan trọng trong các công nghệ được cung cấp bởi cả ba. Đồng vị phóng xạ nó được hình thành bằng cách bắn phá một lượng nhỏ các nguyên tố cụ thể bằng neutron.
Trong y họcĐồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi để chẩn đoán và nghiên cứu. Hóa chất phóng xạ phát ra bức xạ gamma cung cấp thông tin chẩn đoán về giải phẫu của một người và hoạt động của các cơ quan cụ thể.
Xạ trị cũng sử dụng đồng vị phóng xạ trong điều trị một số bệnh, chẳng hạn như ung thư. Hầu như mọi người khác ở thế giới phương Tây đều có khả năng trải nghiệm những lợi ích của y học hạt nhân trong suốt cuộc đời của họ. Các nguồn gamma mạnh hơn được sử dụng để khử trùng ống tiêm, băng và các dụng cụ y tế khác – khử trùng bằng gamma gần như phổ biến.
Trong bảo quản thực phẩmđồng vị phóng xạ được sử dụng để ức chế sự nảy mầm của cây trồng sau thu hoạch, để tiêu diệt ký sinh trùng và sâu bệnh, và kiểm soát sự chín của trái cây và rau quả được lưu trữ.
Thực phẩm đã qua chiếu xạ được các cơ quan y tế quốc gia và quốc tế chấp nhận để tiêu dùng cho con người ở một số quốc gia ngày càng tăng. Chúng bao gồm khoai tây, hành tây, trái cây tươi và khô, ngũ cốc và các sản phẩm từ ngũ cốc, thịt gia cầm và một số loại cá. Một số thực phẩm đóng gói sẵn cũng có thể được chiếu xạ.
Trong trồng trọt và chăn nuôi, đồng vị phóng xạ cũng đóng một vai trò quan trọng. Chúng được sử dụng để sản xuất các loại cây trồng có năng suất cao, chống chịu được bệnh tật và thời tiết, để nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón và thuốc trừ sâu, cũng như để cải thiện năng suất và sức khỏe của vật nuôi.
Theo thuật ngữ công nghiệp và khai thácchúng được sử dụng để kiểm tra các mối hàn, phát hiện rò rỉ, nghiên cứu tốc độ mài mòn kim loại và phân tích trực tuyến nhiều loại khoáng sản và nhiên liệu.
Có nhiều công dụng khác. Một đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ plutonium được tạo ra trong các lò phản ứng hạt nhân được sử dụng trong hầu hết các thiết bị dò khói gia đình. Đồng vị phóng xạ được sử dụng để phát hiện và phân tích các chất ô nhiễm trong môi trường, và nghiên cứu sự chuyển động của nước mặt trong các dòng suối và nước ngầm.

#Uranium #là #gì #Mọi #thứ #về #uranium #nhất #định #bạn #chưa #biết

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.