اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن U وعدد اتمِی آن 92 می باشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین، سمی، فلزی، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقره ای می باشد به گروه آستیندها تعلق داشته و ایزوتوپ 235 آن برای سوخت راکتورهای هسته ای وسلاحهای هسته ای استفاده میشود. معمولا اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز درسخره ها خاک آب گیاهانو جانوران از جمله انسان یافت می شود.
خصوصیتهای قابل توجه
اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره ای فلزی با خاصیت رادیو اکتیوی ضعیف یباشد که کمی از فولادنرم تر است. این فلز چکش خاررسانای جریان الکتریسیته و کمی Paramagnetic میباشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالی سرب میباشد. اگر اورانیوم به خوبی جدا شود بشدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید میشود. اورانیوم استخراج شده از معادن میتواند به صورت شیمیایی به دی اکسید اورانیوم و دیگر گونه های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.
اورانیوم در صنعت سه گونه دارد:
آلفا (Orthohombic) که تا دمای 667.7 درجه پایدار است.
بتا (Tetragonal) که از دمای 667.7 تا 774.8 درجه پایدار است.
گاما (Body-centered cubic) که از دمای 774.8 درجه تا نقطه ذوب پایدار است.(این رساناترین و چکش خوارترین گونه اورانیوم میباشد.)
دو ایزوتوپ مهم ان U235 و U238 میباشند که u235 مهمترین برای راکتورهای و سلاحهای هسته ای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترونهای حرارتی شکافته میشود. ایزوتوپ u238 نیز از این جهت مهم است که نوترونها را برای تولید ایزوتوپ رادیو اکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ Pu239 پلوتونیوم تجزیه میکند. ایزوتوپ مصنوعی U233 نیز شکافته شده و توسط بمباران نوترونی Thorium232 بوجود میآید.
اورانیوم اولین عنصر یافته شده بود که میتوانست شکافته شود. برای نمونه با بمباران آرام نوترونی ایزوتوپ U235 آن به ایزوتوپ کوتاه عمر U236 تبدیل شده و بلا فاصله به به دو هسته کوچکتر تقسیم میشود که این عمل انرژی آزاد کرده و نوترونهای بیشتری تولید میکند. اگر این نوترونها توسط هسته u235 دیگری جذب شوند عملکرد حلقه هسته ای دوباره اتفاق می افتد و اگر چیزی برای جذب نوترونها وجود نداشته باشد به حالت انفجاری در می آیند. اولین بمب اتمی با این اصل جواب داد «شکاف هسته ای) نام دقیقتر برای این بمبها و بمب های هیدروژنی«آمیزش هسته ای) سلاحهای هسته ای میباشد.
مقدمه :
فصل اول : شناخت اورانیوم
۱-۱- پیشینه اورانیوم
۲-۱- مواد رادیو اکتیو
۳-۱- شناخت اولیه اورانیوم
۴-۱- پیشینه اورانیوم در ایران
۵-۱- آنومالیهای رادیواکتیویته ایران
۶-۱- اورانیوم و انواع ترکیبات آن با اکسیژن
۱-۶-۱- اوراناتها و اورانیلها
۷-۱- بررسی رادیو اکتیویته اورانیوم
۱-۷-۱- اشعه آلفا
۲-۷-۱- بتا
۳-۷-۱- گاما
۴-۷-۱- نوترون
۸-۱- ایزوتوپهای اورانیوم
۹-۱- کانیهای مهم حاوی اورانیوم
۱-۹-۱- مهمترین کانیهای اورانیومدار اولیه
۲-۹-۱- مهمترین کانیهای اورانیومدار ثانویه
۱۰-۱- محیط های کانی سازی اورانیوم
فصل دوم : ژئوشیمی ، دخایر و کانسارهای اورانیوم
۱-۲- ژئوشیمی اورانیوم
۱-۱-۲- ژئوشیمی اورانیوم در محیطهای ثانویه
۲-۱-۲- ژئوشیمی رسوبات روخانهای
۳-۱-۲- ژئوشیمی خاک
۴-۱-۲- امانومتری
۵-۱-۲- بیوژئوشیمی
۶-۱-۲- آنومالی چیست
۲-۲- ذخایر اورانیوم
۱-۲-۲- منشاء ذخایر رسوبی اورانیوم
۲-۲-۲- شرائط محیطهای رسوبی برای تشکیل اورانیوم
۳-۲-۲- ژنزومنشاء اورانیوم
۴-۲-۲- ذخایر اورانیوم اولیه
۵-۲-۲- ذخایر اورانیوم ثانویه
۶-۲-۲- ذخایر اورانیوم نوع سوم.
۳-۲- کانسارهای اورانیوم
فصل سوم : روشهای اکتشاف اورانیوم
۱-۳- خصوصیات ژنتیکی بعضی ذخایر اورانیوم
۲-۳- سنگهای مزبان رسوبی
۳-۳- ذخایر تخت
۴-۳- ذخایر جبهه غلتکی
۵-۳- روش های ژئوفیزیکی
۶-۳- روشهای هوابرد
۷-۳- نقشه بردارهای INPUT
8-3- ذخایر ماسه سنگی
۱-۸-۳- کانالهای قدیمی
۲-۸-۳- حوزههای فرسائی تکونیکی
۳-۸-۳- فرو افتادگیهای تکونیکی
۴-۸-۳- حوزههای حاشیهای
۵-۸-۳- حوزههای بین کوهستان و شبه کوهستانی
۹-۳- تحلیل حوزههای ایران
۱-۹-۳- خصوصیات حوزههای رسوبی ایران
۲-۹-۳- حوزههای رسوبی پالئوزوئیک
۳-۹-۳- حوزههای رسوبی فروزوئیک
۴-۹-۳- حوزههای رسوبی ترشیری و جوانتر
۱۰-۳- محیطها و منابع مناسب برای اکتشاف اورانیوم در ایران
۱۱-۳- نتایج کلی برای برنامه ریزی اکتشاف
فصل چهارم : فرآوری اورانیوم
۱-۴- کانه آرایی کانسنگ اورانیوم
۲-۴- پیش تغلیظ
۱-۲-۴- سنگ جوری رادیو متریک
۲-۲-۴- روشهای ثقلی
۳-۲-۴- واسطه سنگین
۴-۲-۴- جداسازی قابلیت مغناطیسی
۵-۲-۴- فلوتاسیون
۶-۲-۴- تشویه
۳-۴- سنگ شکنی
۴-۴- آسیا کردن
۵-۴- فروشوئی
فصل پنجم : مصارف و بازار جهانی اورانیوم
۱-۵- تغییرات قیمت اکسید اورانیوم در سالهای ۹۸-۱۹۸۵
۲-۵- تغییرات قیمت هگزا فلئور اورانیوم در سالهای ۹۸-۱۹۸۵
۳-۵- پیش بینی قیمت آتی اورانیوم
۴-۵- خلاصه و نتیجه گیری
۵-۵- مروری بر عرضه و تقاضای اورانیوم در جهان
۶-۵- کشورهای تولید کننده اورانیوم
۷-۵- کاربردهای اورانیوم
۱-۷-۵- استفاده از اورانیوم برای انرژی هستهای
۲-۷-۵- بمب اتمی
۳-۷-۵- سانتریفور گاز
۴-۷-۵- تلاشی کنترل شده در انرژی هستهای
۸-۵- مزایای سوخت هسته ای
منابع و مأخذ
الف : منابع فارسی
۱) محمدعلی نوری / گزارش کارآموزی / سازمان انرژی اتمی ایران / تابستان ۱۳۷۸
۲) سیاوش احمدی / دایره المعارف فشرده شیمی و مهندسی شیمی / جلد اول / سازمان انرژی اتمی
۳) بازار جهانی اورانیوم طی سالهای ۱۹۹۸-۱۹۸۵ / سازمان انرژی اتمی ، معاونت طرح و برنامه و امور مجلس
۴- زمین شناسی اقتصادی کاربردی – تألیف دکتر محمد حسن کریمپور – ناشر انتشارات صالح ، مشهد ، چاپ ۱۳۷۴ – صفحات ۲۱۵ تا ۲۲۹
۵- پروژه پایان دوره کارشناسی با عنوان خواص ژئوشیمیایی ذخایر اورانیوم – دانشکده فنی تهران جنوب
۶- گزارش اکتشافی شماره ۰۳۵۱-۸۰ سازمان انرژی اتمی با عنوان : بررسی کانسارهای ماسه سنگی ، از نظر الگوهای زایشی و۰۰۰ در حوزههای رسوبی ایران – تهیه و تنظیم : فرید بلورچی فرد.
ب : منابع انگلیسی
۱) LAEA , Uranium Etraction Technology , International Atomic Energy Agency, 1993 , pp 355
2) Uranium ore Proccess.
3) Uranium Exploration Methods , International Atomic energy Agency
4- uranium geochemisty , mineralogy , geology , exploration and resources , edited by B.De vivo , F.Ippolito , G.Gapaldi and P.R.Simpson – the Institution of mining and metallurgy , London England 1983 – pages of 23 to 41
پراکندگی و گسترش کانیها در پوسته زمین تصادفی نیست و مشخصاً توسط عوامل زمین شناسی فیزیکو شیمیایی و ترمودینامیکی کنترل شدهاند. بدین ترتیب زمین شناسان با استفاده از دانستههای خود راجع به این عوامل و نقش تعیین کننده آنها در متمرکز ساختن عناصر در نواحی مختلف و پدیدههای زمین شناسی در گذشته و حال و رابطه آنها با هر عامل قادرند با سعی و تلاش و تجزبه و تحلیل دادههای خود مناطق مستعد و دارای پتانسیلهای معدنی را شناسایی کنند و یک الگوی منسجم و کارآیی در اختیار مهندسان اکتشاف معدن قرار دهند.
از طرف دیگر مهندسین اکتشاف با بهرهگیری از دادههای ژئوفیزیکی مثل بررسی دادههای گامای طبیعی چاههای اکتشافی در آنومالیهای احتمالی اورانیوم و یافتن همبستگی این داهها با عوامل زمین شناسی کنترل کننده و مؤثر در محیط میزبان و سنگهای درونگیر ، و یا ارتباط بین دادههای ژئوشیمی مختلف یا هالههای ژئوشیمیایی ، و یا ارتباطات سنی سنگهای میزبان با خصوصیات ژنتیکی و منشاء ذخایر اورانیوم قادر خواهند بود حتی ذخایر نهفته و ناپیدا را نیز پیش بینی کنند.
امروز عناصر رادیو اکتیو از نقش و اهمیت روز افزونی برخوردار میباشند به طوریکه این عناصر به ویژه اورانیوم از جایگاه ویژهای در زمینه مسائل سیاسی نظامی ، تولید انرژی ، اقتصادی ، پزشکی و کشاورزی برخوردار است. دارا بودن تکنولوژی استفاده و پالایش این عناصر به ویژه اورانیوم در بسیاری از موارد سیاسی نظامی میتواند یک برگ برنده محسوب شود. در زمینه تولید انرژی باید اذعان داشت که با دارا بودن تکنولوژی پالایش این عنصر میتوان به یک منبع بزرگ و عظیمی از انرژی دسترسی پیدا نمود زیرا انرژی حاصل از ۱ کیلوگرم این عنصر (اورانیوم) معادل انرژی حاصل از احتراق ۳۰۰۰ تن ذغال سنگ مرغوب و آنهم از نوع آنتراسیت است.
در زمینه جایگاه انرژی حاصل از اورانیوم باید گفت این انرژی به همراه انرژی حاصل از سوختهای سنگوارهای نظیر گاز و ذغال سنگ در زمره انرژیهای تجدید ناپذیر جای میگیرد که با بهرهبرداری و استخراج از آنها این منابع رو به منقصان و کاهش مینهند عناصر رادیو اکتیو طبیعی متعدد هستند واز آن میان میتوان به اورانیوم ۲۳۵-۲۳۸ ، توریوم ۲۳۲ ، استرنسیوم ۸۷ ، پتانسیم ۴۰ ، کربن ۱۴ و غیره اشاره نمود. از آنجا که از بین عناصر رادیو اکتیو امروزه اورانیوم از نقش و اهمیت بسزایی برخوردار است موضوع بحث ما در اینجا این عنصر خواهد بود.
در سال ۱۷۸۹ شخصی به نام Klaprothe داروساز و پروفسور شیمی دانشگاه برلین هنگام تحقیق بر روی میزان پچبلند از سنگ معدن کوههای ساکسونی کشف کرد. در ابتدا نام آنرا اورانیت گفتند ولی در سال ۱۷۹۰ به نام اورانیوم برگرفته از سیاره اورانوس بود. در سال ۱۸۴۲ دانشمندی بنام peliget متوجه شد که جسم قبلی در حقیقت یعنی اکسید اورانیوم بوده ، لذا توسط احیاء اورانیوم تتراکلرید آبدار با فلز پتاسیم در یک محفظه بسته پلاتینی فلز اورانیوم خالص را تهیه نمود.
در دورانهای قبل از اورانیوم و سنگهای معدنی اورانیوم برای تهیه رادیوم استفاده میشد طوری که مندلیف نیز اورانیوم را در گروه جدول تناوبی با کرم مولیبدن و تنگستن در یک طبقه بندی قرار داد. زیرا اورانیوم به عنوان یک محصول فرعی رادیو محسبو میشد.
(cay) در سال ۱۸۹۶ Henre Bequerel دانشمند فرانسوی در هنگام مطالعه روی پدیده فسفر سانس ، مقداری اورانیوم را روی قطعات فیلم عکاسی که با ورقههای سیاهی پوشیده شده بود قرار داد. پس از چندی متوجه شد که فیلمها همگی سیاه شدهاند. که اولین موضوع در تابش انرژی از اورانیوم نامید.
در دهه ۱۹۳۰ دانمشندان به بررسی ساختمان داخلی اتمی عناصر از طریق مطالعه و بمباران اتمهای عناصر توسط ذرات نوترون استفاده کردند. که شاخه جدیدی در فیزیک بنام فیزیک هستهای بوجود آمد. بعد از ان دانشمندان آلمانی موفق به شکافت هسته اورانیوم شدند. که در نهایت در ۱۹۴۲ Decemher اولین راکتور هستهای توسط Enried Fermi و تعدادی از دانشمندان در شیکاگو امریکا ساخته شد.
مواد رادیو اکتیو موادی هستند که تعداد نوترونهای آنها بیش از ۵/۱ برابر تعداد پروتونهایشان باشد. مواد رادیو اکتیو که بیشتر در طبیعت یافت میشوند عبارتند از : اورانیوم ، توریوم ، پتاسیم ، روبیدیم ، اکتینیوم که در طبیعت نا پایدار بوده و دائماً در حال متلاشی شدن و تغییر میباشند.
در جدول تناوبی مندلیف این عنصر در گروه چهارم و در دوره هفتم جای دارد و در گروه آکتنیدها میباشد مشخصات شیمیایی آن بدین شرح میباشد :
عدد اتمی ۹۲ ، چگالی ۹/۱۸ ، دمای جوش ۳۸۱۸ ، دمای ذوب ۱۴۰۵ ، علامت شیمایی U ، وزن اتمی ۰۸/۲۳۸ ، الکترونگاتیومی ۲/۱ ، ظرفیتهای آن ۳، ۴ ، ۵ ، ۶
علامت اختصاری
U
عدد اتمی
۹۲
وزن اتمی
۲۳۸٫۰۷
وزن مخصوص
۱۹۰٫۷
چگالی
نقطه ذوب
۱۹۸۹oc
نقطه جوش
۳۸۱۸oc
گرمای ویژه
۰٫۱۱۵۶j/grco
هدایت حرارتی
۲۶٫۸w.moc
فازهای جامد
الکترو نگاتیوی
۲/۱
رنگ
سفید نقرهای براق
جدول ۱ : خواص فیزیکوشیمیایی اورانیوم
در سال ۱۹۵۵ یک کارشناس فرانسوی بنام Barian به همراه کارمندان ایرانی زمین شناسی در ضمن بررسیها برای رساله دکترای خود موفق به کشف تعدادی از کانیهای اورانیوم دار گردید که این مطالعات در نواحی شمال شرقی و شمال آذربایجان ، ایران مرکزی و شمال شرق البرز و سایر نواحی ایران بوده است.
این بررسیهای اولیه باریان و زمین شناسان ایرانی موجب شد تا از طرف فرانسه گروهی از زمین شناسان اورانیوم به ایران عزیمت نموده و مطالعات دامنهداری را در نواحی مختلف ایران انجام دهند و پیشنهاداتی را برای اکتشاف و بهرهبرداری از اورانیوم ایران ارائه دادند.
در سال ۱۹۷۰ Klaroth انرژی اتمی فرانسه طی قرار داد با دولت ایران به دنبال همکاریهای قبلی از طریق سازمان گسترش صنعت و نوسازی ایران با نظارت کارشناسان زمین شناسان کشور آمادگی خود را برای انجام یک سلسله مطالعات سیستماتیک برای پوشش سراسری ایران از طریق مطالعات رادیومتری برای اکتشاف اورانیوم اعلام نمود که این مطالعات اولین بار بطور مدون در حوزه کرمان انجام گرفت. زیرا در اتبدا تصور میشد که به علت وجود تشکیلات ماسه سنگی مربوط به رسوبات مردابی ژوراسیک پیشین و نیز وجود رخسارهای fluial که مربوط به سازندههای لیاس و دوگر بود و شباهت این رخسارها با طبقات ذغالی و ماسه سنگی و تشکیلات کورو متعلق به پالئوزوئیک در افریقا دارند ، گروه اکتشافی را ترغیب به بررسیهای همه جانبه جهت شناخت لایههای پرتوزائی دارای اورانیوم در منطقه کرمان تا زرند و کوههای نریگان انجام گرفت.
که نتایج این مطالعات تنها در شمال شرقی کرمان در ناحیهای به نام خانوک در طبقات ماسه سنگی و کنگلومرائی قرمز و خاکستری به همراه کانی سازی مس در یک محیط اکسیدان و احیاء مشاهده شد در این ناحیه کانی سازی اورانیوم بصورت عددیهای خاکستری مایل به قرمز در قاعده دوره کرتاسه صورت گرفته است.
در سری بعدی مطالعات در جنوب طبس در ناحیه عباس آباد آئار کانی سازی توویوم به صورت مونازیت در ماسه سنگهای تشکیلات دونین شیستو ملاحظه گردید.
مهمترین این آنومالیها عبارتند از گورچین حوزه تلخه رود ، زرگاه اطراف سراب ، خارک ، قشم ، مراغه ، سرخان لو ، آلودچان ، خراسان لو ، باستان در آذربایجان ، ساعتد گچین ، انارک ، کاله کافی ، عروسان ، خسرق جازموریان ، طالمسی ، مسن کنی تونالیت کوههای شیور داغ ، دچان ، معدن فیروزه نیشابور ، عباس آباد طبس ، خانوک در شمال غربی حوزه کرمان ، خمور بیابانک .
اورانیوم در گروه تنگستن قرار گرفته ولی عملاً خواص شیمیایی آن متناوب از این عنصر میباشد. به عنوان مثال اورانیوم بصورت ترکیب با کمپکلهای گوناگون از سایر عناصر ظاهر میشود که به دلیل میل شدید به تشکیل یونهای کمپکس در محلول آن میباشد. اورانیوم دارای خاصیت lithophile میباشد یعنی با گوگرد S ترکیب کم و در عرض میل شدیدی به ترکیب شدن با اکسیژن را دارد.
در نتیجه اورانیوم فلزی بطور طبیعی —- نمیشوند و بصورت کانیهای اکسیدی و یا غکهای اکسیژندار در طبیعت یافت میشوند.
اورانیوم ۶ ظرفیتی پایدارترین نوع است که موجب تشکیل یون اورانیل و نمکهای اورانیل میگردد. که این غکها به رنگ زرد مایل به سبز بوده و توانایی فلورسنتی را دارای می باشند.
عیار حذا اورانیوم ۱۱٫ اگر در تن می باشد. که در شرایط احیائی بسیار کم تحرک و در شرائی اکسید کننده بسیار پر تحرک و در محیط های خنثی تا قلیایی بسیار زیاد میباشد.
اکسیدهای اورانیوم پایدا نقش مهمی در تکنولوژی تولید اورانیوم را ایفا میکنند که u+4 و u+6 متداولترین حالات اکسیداسیون اورانیوم در طبیعت میباشند و کانیهای اورانیوم محتوی u+4 اولیه هستند که عمل متامیکتیزاسیون در آنها صورت میگیرد این کانیها تیره رنگ ، غیر محلول بوده و فاقد خاصیت فلوئورسانس میباشند.تمامی این اکسیدهای شناخته شده به شرح ذیل میباشند :
منو اکسید اورانیوم uO
دی اکسید اورانیوم :
در طبیعت بصورت بلورهای اورانیت یافت میشود که به دو صورت تهیه میشود :
الف ) تجزیه حرارتی نمکهای اورانیوم در محل بدون هوا
که واکنشهای تجزیه حرارتی تولید دی اکسید اورانیوم به شرح زیر میباشد :
دی اکسید اورانیوم در محلولهای بازی پراکسید هیدروژن حل شده و تشکیل پراورانات میدهد ،
ب) احیاء پراکسیدهای بزرگتر در درجه حرارت زیاد به وسیله گازهای احیاء کننده واکنشهای این روش بدین شرح است .
لیچینگ اورانیوم
28 صفحه در قالب word
مقدمه:
اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی با نماد U و عدد اتمی 92 میباشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین، سمی، فلزی، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقرهای میباشد. به گروه آکتیندها تعلق داشته و ایزوتوپ 235 آن برای سوخت راکتورهای هستهای و سلاح های هستهای استفاده میشود.
اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقرهای فلزی با خاصیت رادیواکتیوی ضعیف میباشد که کمی از فولاد نرمتر است. این فلز چکش خوار، رسانای جریان الکتریسیته و کمی پارامگنتیک میباشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالی سرب میباشد. اگر اورانیوم به خوبی جدا شود، بشدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید میشود. اورانیوم استخراج شده از معادن، میتواند به صورت شیمیایی به دیاکسید اورانیوم و دیگر گونههای قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.
اورانیوم در صنعت به سه گونه وجود دارد:
دو ایزوتوپ مهم آن U235 و U238 میباشند که U235 برای استفاده در راکتورهای و سلاح های هستهای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترونهای حرارتی شکافته میشود. ایزوتوپ U238 نیز از این جهت مهم است که نوترونها را برای تولید ایزوتوپ رادیواکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ Pu239 پلوتونیوم تجزیه میکند.
تاریخچه:
استفاده از اورانیوم به شکل اکسید طبیعی آن به سال 79 میلادی بر میگردد، یعنی زمانی که این عنصر برای اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعاب دار استفاده شد (شیشه زرد با یک در صد اورانیوم در نزدیکی ناپل ایتالیا کشف شده است. ) کشف این عنصر به شیمیدان آلمانی به نام "مارتین هنریچ کلاپرس" اختصاص داده شد که در سال 1789 اورانیوم را به صورت قسمتی از کانی که آن را pitchblende نامید، کشف شد. نام این عنصر را بر اساس سیاره اورانوس که هشت سال قبل از آن کشف شده بود برگزیده شد. این عنصر در سال 1841 به صورت فلز جداگانه توسط "eugne melchior peligot" استفاده شد. در سال 1896 "هانری بکرل" فیزیکدان فرانسوی برای اولین بار به خاصیت رادیواکتیویته آن پی برد. در پروژه Manhattan نامهای Tuballoy و Oralloy برای اورانیوم طبیعی و اورانیوم غنی شده بکار برده شد. این اسامی هنوز نیز برای اورانیوم غنی شده و اورانیوم طبیعی بکار برده می شوند.
در آغاز قرن بیستم تفحص و جستجو برای یافتن معادن رادیو اکتیو در ایالات متحده آغاز شد. منابع رادیوم که حاوی کانیهای اورانیوم نیز میبودند، برای استفاده آنها در رنگ ساعت های شبنما و دیگر ابزار جستجو شدند. در طی جنگ جهانی دوم اورانیوم از نظر اهداف دفاعی اهمیت پیدا کرد. در سال 1943 Union Mines Development Corporation کنگره ای را در کلرادو به منظور استفاده ارتش از قدرت اتمی در پروژه Manhattan تشکیل داد. برای اطمینان از ذخایر کافی اورانیوم این کنگره US Atomic Enecry Act of 1946 را ایجاد و کمیسیون انرژی اتمی را بوجود آورد. در دهه 1960 ملزومات ارتش تزلزل یافت و در اواخر سال 1970 دولت برنامه تهیه اورانیوم خود را کامل کرد. همزمان با همین مساله بازار دیگری بوجود آمد که درواقع همان کارخانههای نیروگاههای هستهای اقتصادی بود.
کاربردها:
در پزشکی، کشاورزی، دارو سازی، زیست شناسی، ساخت فوق هادی ها، لامپهای خلأ، لیزر و ... کاربرد دارد.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
تعداد صفحات : 36
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
فهرست مطالب :
اطلاعات اولیه
خصوصیتهای قابل توجه
گونههای اورانیوم در صنعت
کاربردها
پیدایش
تولید و توزیع
ایزوتوپها
غنی سازی اورانیوم
غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی
هشدارها
غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
کاربردهای اورانیوم غنی شده
یزوتوپهای قابل دسترس اورانیوم
غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی
غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
نحوه تولید سوخت پلوتونیوم
رادیواکتیو
Gaseous Diffusion
Hyper-Centrifuge
کاربرد و شیوه های مختلف جداسازی یا غنی سازی
اورانیوم 235
فرایندهای جداسازی و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم:
این روشها عبارتند از:
غنی سازی با دیفوزیون گازی Gaseous Diffusion
غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
کاربردهای اورانیوم غنی
شده
سانتریفوژ گازی
اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقرهای فلزی با خاصیت رادیواکتیوی ضعیف میباشد که کمی از فولاد نرمتر است. این فلز چکشخار ، رسانای جریان الکتریسیته و کمی Paramagnetic میباشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالیسرب میباشد. اگر اورانیوم بهخوبی جدا شود، بشدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید میشود. اورانیوم استخراج شده از معادن ، میتواند بهصورت شیمیایی به دیاکسید اورانیوم و دیگر گونههای قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.
گونههای اورانیوم در صنعت
اورانیوم در صنعت سه گونه دارد:
آلفا (Orthohombic) که تا دمای 667.7 درجه پایدار است.
• بتا (Tetragonal) که از دمای 667.7 تا 774.8 درجه پایدار است.
• گاما (Body-centered cubic) که از دمای 774.8 درجه تا نقطه ذوب پایدار است. ( این رساناترین و چکشخوارترین گونه اورانیوم میباشد.
دو ایزوتوپ مهم ان U235 و U238> میباشند که U235 مهمترین برای راکتورهای و سلاحهای هستهای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترونهای حرارتی شکافته میشود. ایزوتوپ U238 نیز از این جهت مهم است که نوترونها را برای تولید ایزوتوپ رادیواکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ Pu239 پلوتونیوم تجزیه میکند. ایزوتوپ مصنوعی U233 نیز شکافته شده و توسط بمباران نوترونی Thorium232 بوجود میآید.
اگر این نوترونها توسط هسته U235 دیگری جذب شوند، عملکرد حلقه هستهای دوباره اتفاق میافتد و اگر چیزی برای جذب نوترونها وجود نداشته باشد، به حالت انفجاری در میآیند. اولین بمب اتمی با این اصل جواب داد (شکاف هستهای). نام دقیقتر برای این بمبها و بمبهای هیدروژنی(آمیزش هستهای) ، سلاحهای هستهای میباشد.
اورانیوم اولین عنصر یافته شده بود که میتوانست شکافته شود. برای نمونه با بمباران آرام نوترونی ایزوتوپ U235 آن به ایزوتوپ کوتاه عمر U236 تبدیل شده و بلافاصله به دو هسته کوچکتر تقسیم میشود که این عمل انرژی آزاد کرده و نوترونهای بیشتری تولید میکند.
کاربردها
فلز اورانیوم بسیار سنگین و پرچگالی میباشد.
اورانیوم خالی توسط بعضی از ارتشها برای ساخت محافظ برای تانکها و ساخت قسمتهایی از موشکها و ادوات جنگی استفاده میشود. ارتشها همچنین از اورانیوم غنیشده برای سوخت ناوگان خود و زیردریاییها و همچنین سلاحهای هستهای استفاده میکنند. سوخت استفاده شده در راکتورهای ناوگان ایالات متحده معمولا اورانیوم U235 غنی شده میباشد. اورانیوم موجود در سلاحهای هستهای بشدت غنی میشوند که این مقدار بصورت تقریبی 90% میباشد.
• مهمترین کاربرد اورانیوم در بخش غیر نظامی تامین سوخت دستگاههای تولید نیروی هستهای است که در آنها سوخت U235 به میزان 2الی3% غنی میشود. اورانیوم تخلیه شده در هلیکوپترها و هواپیماها بهعنوان وزن متقابل بر هر بار استفاده میشود.
• لعاب ظروف سفالی از مقدار کمی اورانیوم طبیعی تشکیل شده است ( که داخل فرایند غنی سازی نمیشود ) که این عنصر برای اضافه کردن رنگ با آن اضافه میشود.
• نیمه عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم 238 آن را برای تخمین سن سنگهای آتشفشانی مناسب میسازد.
• U235 در راکتورهای هستهای Breeder به پلوتونیوم تبدیل میشود و پلوتونیوم نیز در ساخت بمبهای هیدروژنی مورد استفاده قرار میگیرد.
• استات اورانیوم در شیمی تحلیلی کاربرد دارد.
• برخی از لوازم نوردهنده از اورانیوم و برخی در مواد شیمیایی عکاسی مانند نیترات اورانیوم استفاده میکنند.
• معمولا کودهای فسفاتی حاوی مقدار زیادی اورانیوم طبیعی میباشند، چرا که مواد کانی که آنها از آنجا گرفته شدهاند، حاوی مقدار زیادی اورانیوم میباشند.
• فلز اورانیوم برای اهداف اشعه ایکس در ساخت این اشعه با انرژی بالا استفاده میشود.
• این عنصر در وسایل Interial Guidance و Gyro Compass استفاده میشود.
اطلاعات اولیه
اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، U و عدد اتمی آن 92 میباشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین ، سمی ، فلزی ، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقرهای میباشد، به گروه آکتیندها تعلق داشته و ایزوتوپ 235 آن برای سوخت راکتورهای هستهای و سلاحهای هستهای استفاده میشود.
سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ 235U به مقدار 0.7 درصد و 238U به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز ، اورانیوم را بصورت ترکیب با اتم فلوئور (9F ) و بصورت مولکول اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل میکنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط مولکولهای گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد.
معمولا اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز در صخرهها ، خاک ، آب ، گیاهان و جانوران از جمله انسان یافت میشود.
خصوصیتهای قابل توجه
دانلود پایان نامه آماده
دانلود پایان نامه رشته مهندسی معدن اورانیوم با فرمت ورد و قابل ویرایش تعدادصفحات 130
مقدمه :
پراکندگی و گسترش کانیها در پوسته زمین تصادفی نیست و مشخصاً توسط عوامل زمین شناسی فیزیکو شیمیایی و ترمودینامیکی کنترل شدهاند. بدین ترتیب زمین شناسان با استفاده از دانستههای خود راجع به این عوامل و نقش تعیین کننده آنها در متمرکز ساختن عناصر در نواحی مختلف و پدیدههای زمین شناسی در گذشته و حال و رابطه آنها با هر عامل قادرند با سعی و تلاش و تجزبه و تحلیل دادههای خود مناطق مستعد و دارای پتانسیلهای معدنی را شناسایی کنند و یک الگوی منسجم و کارآیی در اختیار مهندسان اکتشاف معدن قرار دهند.
از طرف دیگر مهندسین اکتشاف با بهرهگیری از دادههای ژئوفیزیکی مثل بررسی دادههای گامای طبیعی چاههای اکتشافی در آنومالیهای احتمالی اورانیوم و یافتن همبستگی این داهها با عوامل زمین شناسی کنترل کننده و مؤثر در محیط میزبان و سنگهای درونگیر ، و یا ارتباط بین دادههای ژئوشیمی مختلف یا هالههای ژئوشیمیایی ، و یا ارتباطات سنی سنگهای میزبان با خصوصیات ژنتیکی و منشاء ذخایر اورانیوم قادر خواهند بود حتی ذخایر نهفته و ناپیدا را نیز پیش بینی کنند.
امروز عناصر رادیو اکتیو از نقش و اهمیت روز افزونی برخوردار میباشند به طوریکه این عناصر به ویژه اورانیوم از جایگاه ویژهای در زمینه مسائل سیاسی نظامی ، تولید انرژی ، اقتصادی ، پزشکی و کشاورزی برخوردار است. دارا بودن تکنولوژی استفاده و پالایش این عناصر به ویژه اورانیوم در بسیاری از موارد سیاسی نظامی میتواند یک برگ برنده محسوب شود. در زمینه تولید انرژی باید اذعان داشت که با دارا بودن تکنولوژی پالایش این عنصر میتوان به یک منبع بزرگ و عظیمی از انرژی دسترسی پیدا نمود زیرا انرژی حاصل از 1 کیلوگرم این عنصر (اورانیوم) معادل انرژی حاصل از احتراق 3000 تن ذغال سنگ مرغوب و آنهم از نوع آنتراسیت است.
در زمینه جایگاه انرژی حاصل از اورانیوم باید گفت این انرژی به همراه انرژی حاصل از سوختهای سنگوارهای نظیر گاز و ذغال سنگ در زمره انرژیهای تجدید ناپذیر جای میگیرد که با بهرهبرداری و استخراج از آنها این منابع رو به منقصان و کاهش مینهند عناصر رادیو اکتیو طبیعی متعدد هستند واز آن میان میتوان به اورانیوم 235-238 ، توریوم 232 ، استرنسیوم 87 ، پتانسیم 40 ، کربن 14 و غیره اشاره نمود. از آنجا که از بین عناصر رادیو اکتیو امروزه اورانیوم از نقش و اهمیت بسزایی برخوردار است موضوع بحث ما در اینجا این عنصر خواهد بود.
فصل اول : شناخت اورانیوم
1-1- پیشینه اورانیوم
در سال 1789 شخصی به نام Klaprothe داروساز و پروفسور شیمی دانشگاه برلین هنگام تحقیق بر روی میزان پچبلند از سنگ معدن کوههای ساکسونی کشف کرد. در ابتدا نام آنرا اورانیت گفتند ولی در سال 1790 به نام اورانیوم برگرفته از سیاره اورانوس بود. در سال 1842 دانشمندی بنام peliget متوجه شد که جسم قبلی در حقیقت یعنی اکسید اورانیوم بوده ، لذا توسط احیاء اورانیوم تتراکلرید آبدار با فلز پتاسیم در یک محفظه بسته پلاتینی فلز اورانیوم خالص را تهیه نمود.
در دورانهای قبل از اورانیوم و سنگهای معدنی اورانیوم برای تهیه رادیوم استفاده میشد طوری که مندلیف نیز اورانیوم را در گروه جدول تناوبی با کرم مولیبدن و تنگستن در یک طبقه بندی قرار داد. زیرا اورانیوم به عنوان یک محصول فرعی رادیو محسبو میشد.
(cay) در سال 1896 Henre Bequerel دانشمند فرانسوی در هنگام مطالعه روی پدیده فسفر سانس ، مقداری اورانیوم را روی قطعات فیلم عکاسی که با ورقههای سیاهی پوشیده شده بود قرار داد. پس از چندی متوجه شد که فیلمها همگی سیاه شدهاند. که اولین موضوع در تابش انرژی از اورانیوم نامید.
در دهه 1930 دانمشندان به بررسی ساختمان داخلی اتمی عناصر از طریق مطالعه و بمباران اتمهای عناصر توسط ذرات نوترون استفاده کردند. که شاخه جدیدی در فیزیک بنام فیزیک هستهای بوجود آمد. بعد از ان دانشمندان آلمانی موفق به شکافت هسته اورانیوم شدند. که در نهایت در 1942 Decemher اولین راکتور هستهای توسط Enried Fermi و تعدادی از دانشمندان در شیکاگو امریکا ساخته شد.
2-1- مواد رادیو اکتیو :
مواد رادیو اکتیو موادی هستند که تعداد نوترونهای آنها بیش از 5/1 برابر تعداد پروتونهایشان باشد. مواد رادیو اکتیو که بیشتر در طبیعت یافت میشوند عبارتند از : اورانیوم ، توریوم ، پتاسیم ، روبیدیم ، اکتینیوم که در طبیعت نا پایدار بوده و دائماً در حال متلاشی شدن و تغییر میباشند.
3-1- شناخت اولیه اورانیوم
در جدول تناوبی مندلیف این عنصر در گروه چهارم و در دوره هفتم جای دارد و در گروه آکتنیدها میباشد مشخصات شیمیایی آن بدین شرح میباشد :
عدد اتمی 92 ، چگالی 9/18 ، دمای جوش 3818 ، دمای ذوب 1405 ، علامت شیمایی U ، وزن اتمی 08/238 ، الکترونگاتیومی 2/1 ، ظرفیتهای آن 3، 4 ، 5 ، 6
علامت اختصاری U
عدد اتمی 92
وزن اتمی 238.07
وزن مخصوص 190.7
چگالی
نقطه ذوب 1989oc
نقطه جوش 3818oc
گرمای ویژه 0.1156j/grco
هدایت حرارتی 26.8w.moc
فازهای جامد
الکترو نگاتیوی 2/1
رنگ سفید نقرهای براق
جدول 1 : خواص فیزیکوشیمیایی اورانیوم
فهرست مطالب
مقدمه :
فصل اول : شناخت اورانیوم
1-1- پیشینه اورانیوم
2-1- مواد رادیو اکتیو
3-1- شناخت اولیه اورانیوم
4-1- پیشینه اورانیوم در ایران
5-1- آنومالیهای رادیواکتیویته ایران
6-1- اورانیوم و انواع ترکیبات آن با اکسیژن
1-6-1- اوراناتها و اورانیلها
7-1- بررسی رادیو اکتیویته اورانیوم
1-7-1- اشعه آلفا
2-7-1- بتا
3-7-1- گاما
4-7-1- نوترون
8-1- ایزوتوپهای اورانیوم
9-1- کانیهای مهم حاوی اورانیوم
1-9-1- مهمترین کانیهای اورانیومدار اولیه
2-9-1- مهمترین کانیهای اورانیومدار ثانویه
10-1- محیط های کانی سازی اورانیوم
فصل دوم : ژئوشیمی ، دخایر و کانسارهای اورانیوم
1-2- ژئوشیمی اورانیوم
1-1-2- ژئوشیمی اورانیوم در محیطهای ثانویه
2-1-2- ژئوشیمی رسوبات روخانهای
3-1-2- ژئوشیمی خاک
4-1-2- امانومتری
5-1-2- بیوژئوشیمی
6-1-2- آنومالی چیست
2-2- ذخایر اورانیوم
1-2-2- منشاء ذخایر رسوبی اورانیوم
2-2-2- شرائط محیطهای رسوبی برای تشکیل اورانیوم
3-2-2- ژنزومنشاء اورانیوم
4-2-2- ذخایر اورانیوم اولیه
5-2-2- ذخایر اورانیوم ثانویه
6-2-2- ذخایر اورانیوم نوع سوم.
3-2- کانسارهای اورانیوم
فصل سوم : روشهای اکتشاف اورانیوم
1-3- خصوصیات ژنتیکی بعضی ذخایر اورانیوم
2-3- سنگهای مزبان رسوبی
3-3- ذخایر تخت
4-3- ذخایر جبهه غلتکی
5-3- روش های ژئوفیزیکی
6-3- روشهای هوابرد
7-3- نقشه بردارهای INPUT
8-3- ذخایر ماسه سنگی
1-8-3- کانالهای قدیمی
2-8-3- حوزههای فرسائی تکونیکی
3-8-3- فرو افتادگیهای تکونیکی
4-8-3- حوزههای حاشیهای
5-8-3- حوزههای بین کوهستان و شبه کوهستانی
9-3- تحلیل حوزههای ایران
1-9-3- خصوصیات حوزههای رسوبی ایران
2-9-3- حوزههای رسوبی پالئوزوئیک
3-9-3- حوزههای رسوبی فروزوئیک
4-9-3- حوزههای رسوبی ترشیری و جوانتر
10-3- محیطها و منابع مناسب برای اکتشاف اورانیوم در ایران
11-3- نتایج کلی برای برنامه ریزی اکتشاف
فصل چهارم : فرآوری اورانیوم
1-4- کانه آرایی کانسنگ اورانیوم
2-4- پیش تغلیظ
1-2-4- سنگ جوری رادیو متریک
2-2-4- روشهای ثقلی
3-2-4- واسطه سنگین
4-2-4- جداسازی قابلیت مغناطیسی
5-2-4- فلوتاسیون
6-2-4- تشویه
3-4- سنگ شکنی
4-4- آسیا کردن
5-4- فروشوئی
فصل پنجم : مصارف و بازار جهانی اورانیوم
1-5- تغییرات قیمت اکسید اورانیوم در سالهای 98-1985
2-5- تغییرات قیمت هگزا فلئور اورانیوم در سالهای 98-1985
3-5- پیش بینی قیمت آتی اورانیوم
4-5- خلاصه و نتیجه گیری
5-5- مروری بر عرضه و تقاضای اورانیوم در جهان
6-5- کشورهای تولید کننده اورانیوم
7-5- کاربردهای اورانیوم
1-7-5- استفاده از اورانیوم برای انرژی هستهای
2-7-5- بمب اتمی
3-7-5- سانتریفور گاز
4-7-5- تلاشی کنترل شده در انرژی هستهای
8-5- مزایای سوخت هسته ای
منابع و مأخذ