L'article raconte quand un élément chimique tel que l'uranium a été découvert et dans quelles industries cette substance est utilisée à notre époque.
L'uranium est un élément chimique utilisé dans l'industrie énergétique et militaire
De tout temps, les gens ont essayé de trouver des sources d'énergie très efficaces et, idéalement, de créer une soi-disant machine à mouvement perpétuel. Malheureusement, l'impossibilité de son existence a été théoriquement prouvée et étayée au 19ème siècle, mais les scientifiques n'ont toujours pas perdu l'espoir de réaliser le rêve d'un appareil capable de produire une grande quantité d'énergie "propre" pour un temps très longtemps.
Cela s'est en partie réalisé avec la découverte d'une substance telle que l'uranium. Un élément chimique portant ce nom a servi de base au développement des réacteurs nucléaires qui, à notre époque, fournissent de l'énergie à des villes entières, des sous-marins, des navires polaires, etc. Certes, leur énergie ne peut pas être qualifiée de "propre", mais ces dernières années, de nombreuses entreprises ont développé des "batteries atomiques" compactes à base de tritium pour la vente à grande échelle - elles n'ont pas de pièces mobiles et sont sans danger pour la santé.
Cependant, dans cet article nous allons analyser en détail l'histoire de la découverte d'un élément chimiqueappelé uranium et la réaction de fission de ses noyaux.
Définition
L'uranium est un élément chimique qui a le numéro atomique 92 dans le tableau périodique de Mendeleïev. Sa masse atomique est de 238 029. Il est désigné par le symbole U. Dans des conditions normales, c'est un métal argenté dense et lourd. Si nous parlons de sa radioactivité, alors l'uranium lui-même est un élément à faible radioactivité. Il ne contient pas non plus d'isotopes complètement stables. Et le plus stable des isotopes existants est l'uranium-338.
Nous avons compris ce qu'est cet élément, et regardons maintenant l'histoire de sa découverte.
Histoire
Une substance telle que l'oxyde d'uranium naturel est connue depuis l'Antiquité, et les anciens artisans l'utilisaient pour fabriquer de la glaçure, qui était utilisée pour recouvrir diverses céramiques pour la résistance à l'eau des récipients et d'autres produits, ainsi que leur décorations.
L'année 1789 fut une date importante dans l'histoire de la découverte de cet élément chimique. C'est alors que le chimiste d'origine allemande Martin Klaproth a pu obtenir le premier uranium métallique. Et le nouvel élément tire son nom de la planète découverte huit ans plus tôt.
Pendant près de 50 ans, l'uranium obtenu alors fut considéré comme un métal pur, cependant, en 1840, un chimiste français, Eugène-Melchior Péligot, put prouver que le matériau obtenu par Klaproth, malgré des signes extérieurs appropriés, n'était pas du tout un métal, mais de l'oxyde d'uranium. Un peu plus tard, le même Peligo reçutle véritable uranium est un métal gris très lourd. C'est alors que le poids atomique d'une substance telle que l'uranium a été déterminé pour la première fois. L'élément chimique en 1874 a été placé par Dmitri Mendeleev dans son célèbre tableau périodique des éléments, et Mendeleev a doublé le poids atomique de la substance à deux reprises. Et seulement 12 ans plus tard, il a été prouvé expérimentalement que le grand chimiste ne s'était pas trompé dans ses calculs.
Radioactivité
Mais l'intérêt vraiment répandu pour cet élément dans la communauté scientifique a commencé en 1896, lorsque Becquerel a découvert le fait que l'uranium émet des rayons qui ont été nommés d'après le chercheur - les rayons Becquerel. Plus tard, l'un des scientifiques les plus célèbres dans ce domaine, Marie Curie, a appelé ce phénomène la radioactivité.
La prochaine date importante dans l'étude de l'uranium est considérée comme 1899: c'est alors que Rutherford a découvert que le rayonnement de l'uranium est inhomogène et se divise en deux types: les rayons alpha et bêta. Et un an plus tard, Paul Villar (Villard) a découvert le troisième, le dernier type de rayonnement radioactif que nous connaissions aujourd'hui - les soi-disant rayons gamma.
Sept ans plus tard, en 1906, Rutherford, sur la base de sa théorie de la radioactivité, mena les premières expériences dont le but était de déterminer l'âge de divers minéraux. Ces études ont jeté les bases, entre autres, de la formation de la théorie et de la pratique de l'analyse au radiocarbone.
Fission des noyaux d'uranium
Mais, peut-être, la découverte la plus importante, grâce à laquelle leL'extraction et l'enrichissement à grande échelle de l'uranium à des fins pacifiques et militaires est le processus de fission des noyaux d'uranium. C'est arrivé en 1938, la découverte a été réalisée par les physiciens allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann. Plus tard, cette théorie a reçu une confirmation scientifique dans les travaux de plusieurs autres physiciens allemands.
L'essence du mécanisme qu'ils ont découvert était la suivante: si vous irradiez le noyau de l'isotope de l'uranium 235 avec un neutron, puis, en capturant un neutron libre, il commence à se diviser. Et, comme nous le savons tous maintenant, ce processus s'accompagne de la libération d'une énorme quantité d'énergie. Cela se produit principalement en raison de l'énergie cinétique du rayonnement lui-même et des fragments du noyau. Nous savons donc maintenant comment se produit la fission de l'uranium.
La découverte de ce mécanisme et de ses résultats est le point de départ de l'utilisation de l'uranium à des fins pacifiques et militaires.
Si nous parlons de son utilisation à des fins militaires, alors pour la première fois la théorie selon laquelle il est possible de créer les conditions d'un tel processus comme une réaction de fission continue du noyau d'uranium (puisqu'une énorme énergie est nécessaire pour faire exploser une bombe nucléaire) a été prouvée par les physiciens soviétiques Zeldovich et Khariton. Mais pour créer une telle réaction, l'uranium doit être enrichi, car dans son état normal, il n'a pas les propriétés nécessaires.
Nous nous sommes familiarisés avec l'histoire de cet élément, maintenant nous allons découvrir où il est utilisé.
Utilisations et types d'isotopes de l'uranium
Après la découverte d'un processus tel que la réaction de fission en chaîne de l'uranium, les physiciens ont été confrontés à la question de savoir où l'utiliser ?
Actuellement, il existe deux domaines principaux dans lesquels les isotopes de l'uranium sont utilisés. Il s'agit d'une industrie pacifique (ou énergétique) et militaire. Le premier et le second utilisent tous deux la réaction de fission nucléaire de l'isotope de l'uranium 235, seule la puissance de sortie diffère. En termes simples, dans un réacteur nucléaire, il n'est pas nécessaire de créer et de maintenir ce processus avec la même puissance que celle nécessaire pour effectuer l'explosion d'une bombe nucléaire.
Ainsi, les principales industries dans lesquelles la réaction de fission de l'uranium est utilisée ont été répertoriées.
Mais l'obtention de l'isotope de l'uranium 235 est une tâche technologique extrêmement complexe et coûteuse, et tous les États ne peuvent pas se permettre de construire des usines d'enrichissement. Par exemple, pour obtenir vingt tonnes de combustible d'uranium, dans lequel la teneur en isotope de l'uranium 235 sera de 3 à 5 %, il faudra enrichir plus de 153 tonnes d'uranium naturel « brut ».
L'isotope de l'uranium 238 est principalement utilisé dans la conception d'armes nucléaires pour augmenter leur puissance. De plus, lorsqu'il capture un neutron, suivi d'un processus de désintégration bêta, cet isotope peut éventuellement se transformer en plutonium-239 - un combustible commun pour la plupart des réacteurs nucléaires modernes.
Malgré tous les défauts de tels réacteurs (coût élevé, complexité de la maintenance, danger d'accident), leur exploitation est très vite amortie et ils produisent incomparablement plus d'énergie que les centrales thermiques ou hydroélectriques classiques.
Aussi, la réaction de fission du noyau d'uranium a permis de créer des armes nucléaires de destruction massive. Il se distingue par son énorme force, relativecompacité et le fait qu'il est capable de rendre de vastes étendues de terres impropres à l'habitation humaine. Certes, les armes atomiques modernes utilisent du plutonium, pas de l'uranium.
Uranium appauvri
Il existe aussi une telle variété d'uranium appauvri. Il a un très faible niveau de radioactivité, ce qui signifie qu'il n'est pas dangereux pour l'homme. Il est à nouveau utilisé dans le domaine militaire, par exemple, il est ajouté au blindage du char américain Abrams pour lui donner une force supplémentaire. De plus, dans presque toutes les armées de haute technologie, vous pouvez trouver divers obus à l'uranium appauvri. En plus de leur masse élevée, ils ont une autre propriété très intéressante - après la destruction du projectile, ses fragments et sa poussière de métal s'enflamment spontanément. Et soit dit en passant, pour la première fois un tel projectile a été utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale. Comme nous pouvons le voir, l'uranium est un élément qui a été utilisé dans divers domaines de l'activité humaine.
Conclusion
Selon les prévisions des scientifiques, vers 2030, tous les grands gisements d'uranium seront complètement épuisés, après quoi le développement de ses couches difficiles à atteindre commencera et le prix augmentera. Soit dit en passant, le minerai d'uranium lui-même est absolument inoffensif pour les gens - certains mineurs travaillent à son extraction depuis des générations. Nous avons maintenant compris l'histoire de la découverte de cet élément chimique et comment la réaction de fission de ses noyaux est utilisée.
Au fait, un fait intéressant est connu - les composés d'uranium sont depuis longtemps utilisés comme peintures pour la porcelaine etverre (appelé verre d'uranium) jusqu'aux années 1950.
