ر قرن نوزدهم آغاز شد. در آن زمان اورانيم براي درمان ديابت بهکار ميرفته زيرا موجب ترشح گلوکز ميشده است. تمام ترکيبات اورانيم سمي و پرتوزا هستند. سميت اين فلز فقط به خاطر تشعشعاتش نيست، بلکه از نظر شيميايي نيز به اندازهي آرسنيک ميتواند خطرناک باشد. سمي بودن اين عنصر ميتواند کشنده باشد. اين فلز علاوه بر داشتن اثرات سمي داراي اثرات پرتوزايي نيز ميباشد و به طور گسترده در صنعت و امور نظامي مورد استفاده قرار ميگيرد. پرتوزايي اورانيم ممكن است مشكلات ابتلا به سرطانهاي مختلف را سالها بعد از تابشگيري از با اين ماده ايجاد كند، اما مسموميت شيميايي ناشي از آن، خطرات به مراتب بيشتري را در كوتاه مدت، حدود چند هفته و يا چند ماه مخصوصاً در كليه و ريه ايجاد ميكند. در زمينهي تأثيرات طولاني مدت سميت شيميايي ناشي از بلع اورانيم بر روي انسان هيچگونه دادهاي وجود ندارد و تمامي اطلاعات موجود مربوط به مطالعات ميان مدت بر روي حيوانات ميباشد.
درجهي سميت ناشي از تابش اورانيم، بستگي به حضور ايزوتوپهاي مختلف دارد. ايزوتوپهاي کوتاه عمر اورانيم بر خلاف ايزوتوپهاي دراز عمر، داراي پرتوزايي بالايي ميباشند، به طوريکه سميت شيميايي آنها در مقايسه با سميت تابشي به ميزان غير قابل اغماضي کمتر است. پرتو آلفاي گسيل شده از ايزوتوپهاي کوتاه عمر اورانيم، به ستون مهرههاي سازندهي گلبولهاي خون لطمه ميزند و مانع از ساختن گلبولهاي قرمز ميشود و اغلب به مرگ انسان ختم ميشود. جايگزين شدن اورانيم طبيعي بر روي استخوانها به علت پايين بودن پرتوزايي ويژهي آن، کمتر باعث ضايعات ميگردد، زيرا رفتار زيستي اورانيم در ترکيبات معدني مادهي استخوان بيتفاوت بوده و شدت پرتودهي آن پايين ميباشد بهطوريکه نميتواند به مغز استخوان لطمه وارد کند.
اورانيم از سه راه خوردن، استنشاقي و از طريق جراحات ميتواند بدن را تحت تأثير خود قرار دهد. اورانيم توسط پوست جذب نميشود و ذرات آلفاي گسيل شده از اين عنصر نميتواند در پوست نفوذ کند. بنابراين اورانيمي که خارج از بدن باشد، نميتواند به اندازهي اورانيم داخل بدن مضر و خطرناک باشد. بعد از ورود اورانيم پس از ورود به بدن، از طريق ريه وارد خون شده و يا از طريق دستگاه گوارش، ظرف چند ساعت و يا چند روز جذب ميشود. جذب روزانهي اورانيم در غذا 007/0 تا 1/1 ميکروگرم ميباشد.
اورانيم به ميزان ناچيزي در هوا وجود دارد. مقدار بسيار کمي از اورانيم طبيعي استنشاقي به کليه ميرسد و علت آن قدرت بالاي بدن در پاکسازي مواد مهاجم از طرق مختلف ميباشد. از اورانيم طبيعي استنشاق شده %75 از طريق بازده تنفسي خارج ميشود و فقط %25 آن در ريه ميماند. افرادي که در کنار تأسيسات هستهاي و يا معادن استخراج اورانيم زندگي ميکنند بيشتر در معرض اين عنصر قرار ميگيرند. در کل، ترکيبات اورانيم به سختي جذب روده و ريه ميشوند و خطرات راديولوژيکي آن باقي ميماند. در مقادير بسيار کم، خاصيت سمي بودن اين عنصر به کليه آسيب ميرساند.
عناصر سنگين مثل اورانيم اثرات زيانباري بر روي اندامهاي بدن دارند. اين عناصر با آنزيمهاي معيني واکنشهاي شيميايي ميدهند وهمچنين پروتئينهاي بدن را از بين ميبرند. هر يون اورانيل ميتواند با دو گروه کربوکسيل از دو پروتئين کمپلکس پايداري تشکيل دهد و اين کمپلکس از طريق جريان خون به تمام بدن انتقال مييابد. اين يونها همچنين ميتوانند با دي اکسيد کربن موجود در خون، تشکيل کمپلکس بدهند. اورانيم با درجه اکسايشي 4 در شرايط فيزيولوزيکي به اورانيم با درجه اکسايشي 6 اکسيد ميشود و ضايعات اورانيم مربوط به يون اورانيل است.
محلول اورانيم بعد از وارد شدن به جريان خون بلافاصله توسط کليه و از طريق ادرار دفع ميگردد (حدود %67 آن در روز اول، بدون ذخيره شدن در هيچ ارگاني دفع ميگردد). حدود %11 آن، ابتدا در کليه ذخيره شده و سپس با يک نيم- عمر 15 روزه دفع ميگردد. حدود %20 آن در استخوان ذخيره ميگردد و باقيماندهي آن در حدود %2 به ساير ارگانها و بافتها ميرود. در مسموميتهاي شديد، خونريزي داخلي، ناراحتيهاي کليوي و نيز تغييراتي در سلولهاي کبد مشاهده ميشود. فلز خالص اورانيم نيز خطر آتشسوزي بههمراه دارد. عموماً ترکيبات اورانيم را از لحاظ سميت شيميايي به صورت زير طبقه بندي ميکنند:
1) ترکيبات خيلي سمي مانند: 5UCl، 4UCl، 2F2UO، O2H6.(3NO)2UO
2) ترکيبات با سميت متوسط مانند: 3UO، 7O2U2Na، 7O2U2)4NH)
3) ترکيبات با سميت کم مانند: 4UF، 2UO، 8O3U
استانداردهاي مربوط به دزهاي تابشي و سميت شيميايي قابل مقايسه نميباشند؛ در دزهاي پايين براي تابش و همچنين براي اثرات سرطانزاي سميت شيميايي، يك رابطه خطي دز- اثر در نظر گرفته ميشود. بنابراين هر استانداردي فقط ميتواند به اثرات يك سطح انتخاب شده بپردازد. از طرف ديگر اين سطح اثر فرضي اغلب با اثرات غير سرطانزاي سميت شيميايي متفاوت ميباشد.
1-2-10- اهميت اورانيم
اهميت اورانيم در برنامههاي نيروگاههاي هستهاي در وهلهي اول در نقش آن در سيکل سوخت هستهاي و نيز نقش مهم سوخت هستهاي در اقتصاد هستهاي نهفته است و در حقيقت در مقايسه با زغال سنگ، گاز يا نفت توليد برق از طريق سوخت هستهاي نسبتاً ارزانتر بوده و از نظر تاريخي قيمتهاي کلي آن تحت تأثير نوسانات قيمت و تورم کلي تجربه شده توسط سوختهاي فسيلي قرار نداشته است. امروزه تقاضا براي اورانيم عمدتاً مربوط به مصرف در نيروگاههاي هستهاي است.
1-2-11- كاربردهاي اورانيم
فلز اورانيم بسيار سنگين و چگال ميباشد از اين رو در ساخت محافظ براي تانکها و در قسمتهايي از موشکها و ادوات جنگي استفاده ميشود. همچنين از اورانيم غني شده به عنوان سوخت ناوگان و زيردرياييها و در سلاحهاي هستهاي استفاده ميشود. سوخت استفاده شده در رآکتورهاي ناوگان ايالات متحده معمولاً اورانيم U235 غني شده ميباشد. اورانيم موجود در سلاحهاي هستهاي به شدت غني ميشوند که اين مقدار بهصورت تقريبي %90 ميباشد.
مهمترين کاربرد اورانيم در بخش غير نظامي به عنوان سوخت رآکتورهاي هستهاي است که در آنها سوخت نسبت به U235 به ميزان 2 الي %3 غني ميشود. همانطور که گفته شد U235 که از ايزتوپهاي طبيعي اورانيم به شمار ميرود، علاوه بر داشتن ماهيت پرتوزايي، قابل شکافت نيز هست. هنگامي که پديدهي شکافت هستهاي در اثر جذب نوترونهاي گرمايي رخ ميدهد، ميزان قابل ملاحظهاي انرژي آزاد ميشود که اين امر باعث ميشود ازسوخت هستهاي در رآکتورهاي هستهاي براي توليد انرژي الکتريکي استفاده شود. نيم عمر طولاني ايزوتوپ U238 آن را براي تخمين سن سنگهاي آتشفشاني مناسب ميسازد. استات اورانيم در شيمي تحليلي کاربرد دارد. در برخي از لوازم نور دهنده از اورانيم و در برخي از مواد شيميايي مورد استفادهي عکاسي، نيترات اورانيم استفاده ميشود.
1-2-12- روش تهيهي فلز اورانيم
از راههاي تهيهي فلز اورانيم ميتوان به موارد زير اشاره نمود.
کاهش اورانيم اکسيد در کوره ذوب قوسي11،
کاهش اورانيم اکسيد بهوسيله منيزيم،
آلومينيم و کلسيم،
کاهش اورانيم هاليدها با فلزات قليايي يا قليايي خاکي،
کاهش الکتروليتي اورانيم هاليدها.
در زير به تعدادي از ترکيبات اورانيم که در چرخهي سوخت هستهاي استفاده ميشود اشاره ميکنيم:
1-2-12-1- اورانيم اکسيد طبيعي12 (8O3U)
اين ترکيب به صورت معمولي با فرمول (8O3U) نشان داده ميشود. اين ترکيب به رنگ سبز بسيار تيره بوده و ساختار حالت جامد آن به صورت دو هرمي پنج ضلعي ميباشد. نقطهي ذوب اين ترکيب 1150 و ?C1300 و چگالي آن 8380 3m/kg ميباشد و بيش از %70 آن را اورانيم تشکيل ميدهد. محصول توليدي در کارخانهي کيک زرد علي رغم داشتن خلوص بالا همچنين داراي ناخالصيهايي مانند:Cd ، Rb، B، Mg، Ag، Co، Cr، Mo، Cu، Fe و غيره بوده و به طور مستقيم نميتواند براي توليد سوخت هستهاي مورد استفاده قرار بگيرد، چرا که بعضي از اين عناصر مانندB داراي سطح مقطع جذب نوترونيهاي گرمايي بسيار بالا بوده و ميتوانند به عنوان جاذب نوترون عمل کنند. لذا وجود بيش از حد اين عناصر در سوخت به بروز مشکلات اساسي در فرآيند شکافت هستهاي در رآکتور منجر خواهد شد. بنابراين نوع و ميزان ناخالصيهاي اورانيم طبيعي در چرخهي سوخت هستهاي بايد با استانداردهاي تعيين شده مطابقت داشته باشد.
1-2-12-2- اورانيل نيترات 132(3NO)2UO)
اورانيل نيترات يکي از ترکيبات مورد استفادهي اورانيم در چرخهي سوخت هستهاي است که از اثر مستقيم نيتريک اسيد بر اورانيم اکسيد طبيعي در محيط آبي بهدست ميآيد. اورانيل نيترات در محيط آبي کاملاً محلول بوده و براي جداسازي بلورهاي توليدي بايد از روش تبلور از طريق کاهش انحلالپذيري در اثر کاهش دما و در نتيجه رسوبگذاري بلورهاي توليدي استفاده شود. توليد اورانيل نيترات در چرخهي سوخت هستهاي که عموماً حالت محلول آن بيشتر مد نظر ميباشد در حقيقت يک روش تخليص و يا خالص سازي کيک زرد و حذف بخشي از ناخالصيهاي آن ميباشد. اين ترکيب جامد، بلوري به رنگ زرد درخشان و فلؤرسان متمايل به سبز است. حلاليت آن در آب در دماي ?C 20 برابر gr/L550 بوده و در الکل و اتر نيز محلول ميباشد. چگالي و نقطهي ذوب آن به ترتيب 3cm/g 81/2و?C 60 است.
1-2-12-3- آمونيم اورانيل کربنات
آمونيم اورانيل کربنات (AUC) يکي ديگر از ترکيبات مورد استفادهي اورانيم در چرخهي سوخت هستهاي است که از واکنش محلول آبي اورانيل نيترات (UNH) با محلول آمونيم کربنات ]3CO2(4NH)[ توليد ميشود. انحلالپذيري آمونيم اورنيل کربنات به طور کلي به خواص فيزيکي پودر اورانيل کربنات و به مشخصات محلول اورانيل نيترات مورد استفاده براي توليد اين محصول وابسته است. به عبارت ديگر توليد پودر AUC با خواص فيزيکي مطلوب مستلزم استفاده از محلول اورانيل نيترات با مشخصات مطلوب و استاندارد ميباشد. به طور کلي خواصي از قبيل شارندگي، چگالي تودهاي14، اندازهي متوسط ذرات، مساحت سطح ويژه، نسبت طول به قطر ذرات از جملهي عوامل بسيار مهمي هستند که خواص فيزيکي و رفتار پودر را تعيين ميکنند. اين ترکيب به صورت جامد بلوري به رنگ زرد ليمويي با چگالي 3cm/g 77/2 ميباشد.
1-2-12-4- اورانيم تري اکسيد (3UO)
اورانيم تري اکسيد از جمله ترکيبات مورد استفادهي اورانيم در چرخهي سوخت هستهاي است که از طريق تجزيهي حرارتي بلورهاي آمونيم اورانيل کربنات توليد ميشود. محصولات حاصل از اين تجزيهي حرارتي بستگي به دما دارد بهطوريکه داشته بهطوريکه در دماهاي 250 تا°C 300 پودر 2UO و در درجه حرارت حدود°C 50، 8O3U توليد ميگردد.
اين ترکيب جامدي بلوري به رنگ نارنجي- زرد است و در اثر حرارت به 8O3U تبديل ميگردد. چگالي آن 7300 3m/kg ميباشد. ساختار حالت جامد آن بهصورت چند وجهي است. در اين ترکيب، اکسيژن در حالت اکسايشي (2-) بوده و حالت اکسايشي اورانيم (6+) است. بهعلاوه مقدار اورانيم در اين ترکيب برابر با %22/83 ميباشد.
1-2-12-5- اورانيم دياکسيد (2UO)
اورانيم دياکسيد (2UO) يکي ديگر از ترکيبات مورد استفادهي اورانيم در چرخهي سوخت هستهاي است که از طريق تجزيهي حرارتي بلورهاي آمونيم اورانيل کربنات و کاهش متعاقب اورانيم شش ظرفيتي به چهار ظرفيتي (به کمک گاز هيدروژن) توليد ميشود. اورانيم دياکسيد به دليل داشتن مزاياي زير نسبت به ساير اکسيدهاي اورانيم براي استفاده شدن به عنوان سوخت در رآکتورهاي هستهاي ترجيح داده ميشود:
1- بالا بودن مقدار اورانيم در واحد وزن،
2- بالا بودن نقطهي ذوب بدون هر گونه تغيير فاز،
3- مقاومت در برابر تابش،
4- مقاومت حرارتي بالا.
اين ترکيب بهصورت جامد بلوري به رنگ قهوهاي تيره بوده و نقطهي ذوب و چگالي آن به ترتيب °C2827 و10970 3m/kg ميباشد. بيش از %85 اين ترکيب را اورانيم تشکيل ميدهد که

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید