యురేనియం: Difference between revisions

From LTRC
VisualWikitext
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Uranium” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం
 
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Uranium” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం
 
Line 234: Line 234:
యురేనియం, 82 కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన అన్ని మూలకాల వలె, ఎటువంటి [[స్థిర ఐసోటోపు]]లను కలిగి ఉండదు. యురేనియం యొక్క అన్ని ఐసోటోపులు [[రేడియోధార్మికత]]ను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే 82 కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్లు ఉన్న కేంద్రకాలలో [[బలమైన కేంద్రక బలం]] (strong nuclear force), [[విద్యుదయస్కాంత వికర్షణ]] కంటే ప్రభావవంతంగా ఉండదు.<ref name="beiser">Beiser, A.. (2003). [https://web.archive.org/web/20161004204701/http://phy240.ahepl.org/Concepts_of_Modern_Physics_by_Beiser.pdf Concepts of Modern Physics]. 432–434. [[McGraw-Hill Education]]. ISBN 978-0-07-244848-1.</ref> అయినప్పటికీ, అత్యంత స్థిరమైన రెండు ఐసోటోపులు, <sup>238</sup>U మరియు <sup>235</sup>U, భూమి ఏర్పడినప్పటి నుండి ఇప్పటివరకు మనుగడలో ఉన్నంత కాలం [[అర్థ జీవిత కాలం]] (half-life) కలిగి ఉండి, [[ప్రాథమిక రేడియోన్యూక్లైడ్]]లుగా ప్రకృతిలో లభిస్తాయి.<ref name=primU>(2009). "The end of nucleosynthesis: Production of lead and thorium in the early galaxy". ''The Astrophysical Journal''. 698 (2) 1963–1980. doi:[https://doi.org/10.1088/0004-637X/698/2/1963 10.1088/0004-637X/698/2/1963].</ref> ఈ రెండు [[న్యూక్లైడ్]]లు, [[థోరియం-232]]తో పాటు, దాదాపు స్థిరంగా ఉండే [[బిస్మత్-209]] కంటే బరువైన ఏకైక నిర్ధారిత ప్రాథమిక న్యూక్లైడ్లు.ref<ref name="pu244" />
యురేనియం, 82 కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన అన్ని మూలకాల వలె, ఎటువంటి [[స్థిర ఐసోటోపు]]లను కలిగి ఉండదు. యురేనియం యొక్క అన్ని ఐసోటోపులు [[రేడియోధార్మికత]]ను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే 82 కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్లు ఉన్న కేంద్రకాలలో [[బలమైన కేంద్రక బలం]] (strong nuclear force), [[విద్యుదయస్కాంత వికర్షణ]] కంటే ప్రభావవంతంగా ఉండదు.<ref name="beiser">Beiser, A.. (2003). [https://web.archive.org/web/20161004204701/http://phy240.ahepl.org/Concepts_of_Modern_Physics_by_Beiser.pdf Concepts of Modern Physics]. 432–434. [[McGraw-Hill Education]]. ISBN 978-0-07-244848-1.</ref> అయినప్పటికీ, అత్యంత స్థిరమైన రెండు ఐసోటోపులు, <sup>238</sup>U మరియు <sup>235</sup>U, భూమి ఏర్పడినప్పటి నుండి ఇప్పటివరకు మనుగడలో ఉన్నంత కాలం [[అర్థ జీవిత కాలం]] (half-life) కలిగి ఉండి, [[ప్రాథమిక రేడియోన్యూక్లైడ్]]లుగా ప్రకృతిలో లభిస్తాయి.<ref name=primU>(2009). "The end of nucleosynthesis: Production of lead and thorium in the early galaxy". ''The Astrophysical Journal''. 698 (2) 1963–1980. doi:[https://doi.org/10.1088/0004-637X/698/2/1963 10.1088/0004-637X/698/2/1963].</ref> ఈ రెండు [[న్యూక్లైడ్]]లు, [[థోరియం-232]]తో పాటు, దాదాపు స్థిరంగా ఉండే [[బిస్మత్-209]] కంటే బరువైన ఏకైక నిర్ధారిత ప్రాథమిక న్యూక్లైడ్లు.ref<ref name="pu244" />


[[సహజ యురేనియం]] మూడు ప్రధాన ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటుంది: యురేనియం-238 (99.28% సహజ లభ్యత), యురేనియం-235 (0.71%), మరియు యురేనియం-234 (0.0054%). వీటితో పాటు ఐదు ఇతర అల్ప ఐసోటోపులు ఉన్నాయి: యురేనియం-240, ఇది [[ప్లూటోనియం-244]] యొక్క క్షయ ఉత్పత్తి;<ref name="pu244" /> యురేనియం-239, ఇది <sup>238</sup>U స్వచ్ఛంద విచ్ఛిత్తికి గురైనప్పుడు విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్లను మరొక <sup>238</sup>U పరమాణువు గ్రహించడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది; యురేనియం-237, ఇది <sup>238</sup>U ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రెండు న్యూట్రాన్లను విడుదల చేసినప్పుడు ఏర్పడుతుంది, ఇది తర్వాత [[నెప్టూనియం-237]]గా క్షీణిస్తుంది; [[యురేనియం-236]], ఇది <sup>235</sup>U పై న్యూట్రాన్ గ్రహణము మరియు ప్లూటోనియం-244 యొక్క క్షయ ఉత్పత్తిగా అల్ప పరిమాణంలో లభిస్తుంది;<ref name="pu244">The occurrence of plutonium-244 as a primordial nuclide is disputed, though some reports of its detection have also been attributed to infall from the [[interstellar medium]].</ref><ref name="PRC">Lachner, J.. (2012). "Attempt to detect primordial <sup>244</sup>Pu on Earth". ''Physical Review C''. 85 (1). doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevC.85.015801 10.1103/PhysRevC.85.015801].</ref><ref name="WallnerFaestermann2015">(2015). "Abundance of live 244Pu in deep-sea reservoirs on Earth points to rarity of actinide nucleosynthesis". ''Nature Communications''. 6. doi:[https://doi.org/10.1038/ncomms6956 10.1038/ncomms6956].</ref> మరియు చివరగా, [[యురేనియం-233]], ఇది నెప్టూనియం-237 యొక్క [[క్షయ శృంఖలం]] (decay chain)లో ఏర్పడుతుంది. అదనంగా, సహజ [[థోరియం-232]] యొక్క [[ద్వి బీటా క్షయం]] ద్వారా [[యురేనియం-232]] ఉత్పత్తి కావాలి, అయితే శక్తిపరంగా సాధ్యమయ్యే ఈ ప్రక్రియ ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు.<ref name="Tretyak2002">(2002). "Tables of Double Beta Decay Data — An Update". ''[[At. Data Nucl. Data Tables]]''. 80 (1) 83–116. doi:[https://doi.org/10.1006/adnd.2001.0873 10.1006/adnd.2001.0873].</ref>
[[సహజ యురేనియం]] మూడు ప్రధాన ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటుంది: యురేనియం-238 (99.28% సహజ లభ్యత), యురేనియం-235 (0.71%), మరియు యురేనియం-234 (0.0054%). వీటితో పాటు ఐదు ఇతర అల్ప ఐసోటోపులు ఉన్నాయి: యురేనియం-240, ఇది [[ప్లూటోనియం-244]] యొక్క క్షయ ఉత్పత్తి;<ref name="pu244" /> యురేనియం-239, ఇది <sup>238</sup>U స్వచ్ఛంద విచ్ఛిత్తికి గురైనప్పుడు విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్లను మరొక <sup>238</sup>U పరమాణువు గ్రహించడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది; యురేనియం-237, ఇది <sup>238</sup>U ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రెండు న్యూట్రాన్లను విడుదల చేసినప్పుడు ఏర్పడుతుంది, ఇది తర్వాత [[నెప్టూనియం-237]]గా క్షీణిస్తుంది; [[యురేనియం-236]], ఇది <sup>235</sup>U పై న్యూట్రాన్ గ్రహణము మరియు ప్లూటోనియం-244 యొక్క క్షయ ఉత్పత్తిగా అల్ప పరిమాణంలో లభిస్తుంది;<ref name="pu244">The occurrence of plutonium-244 as a primordial nuclide is disputed, though some reports of its detection have also been attributed to infall from the [[interstellar medium]].<ref name="PRC">Lachner, J.. (2012). "Attempt to detect primordial <sup>244</sup>Pu on Earth". ''Physical Review C''. 85 (1). doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevC.85.015801 10.1103/PhysRevC.85.015801].</ref><ref name="WallnerFaestermann2015">(2015). "Abundance of live 244Pu in deep-sea reservoirs on Earth points to rarity of actinide nucleosynthesis". ''Nature Communications''. 6. doi:[https://doi.org/10.1038/ncomms6956 10.1038/ncomms6956].</ref></ref> మరియు చివరగా, [[యురేనియం-233]], ఇది నెప్టూనియం-237 యొక్క [[క్షయ శృంఖలం]] (decay chain)లో ఏర్పడుతుంది. అదనంగా, సహజ [[థోరియం-232]] యొక్క [[ద్వి బీటా క్షయం]] ద్వారా [[యురేనియం-232]] ఉత్పత్తి కావాలి, అయితే శక్తిపరంగా సాధ్యమయ్యే ఈ ప్రక్రియ ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు.<ref name="Tretyak2002">(2002). "Tables of Double Beta Decay Data — An Update". ''[[At. Data Nucl. Data Tables]]''. 80 (1) 83–116. doi:[https://doi.org/10.1006/adnd.2001.0873 10.1006/adnd.2001.0873].</ref>


యురేనియం-238 అనేది యురేనియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్, దీని అర్థ జీవిత కాలం సుమారు 4.463×10^9 సంవత్సరాలు,ref ఇది దాదాపు [[భూమి వయస్సు]]కు సమానం. యురేనియం-238 ప్రధానంగా ఆల్ఫా ఉద్గారిణి, ఇది థోరియం-234గా క్షీణిస్తుంది. ఇది చివరికి 18 సభ్యులను కలిగి ఉన్న [[యురేనియం శ్రేణి]] ద్వారా [[లెడ్-206]] (సీసం-206)గా క్షీణిస్తుంది.<ref name="ColumbiaEncy" /> యురేనియం-238 విచ్ఛిత్తి చెందదు (fissile కాదు), కానీ ఇది ఒక ఫెర్టైల్ ఐసోటోప్, ఎందుకంటే [[న్యూట్రాన్ ఉత్తేజితం]] తర్వాత ఇది ప్లూటోనియం-239గా మార్చబడుతుంది, ఇది మరొక విచ్ఛిత్తి చెందే ఐసోటోప్. నిజానికి, <sup>238</sup>U కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ [[యురేనియం-239]]ను ఉత్పత్తి చేయగలదు. <sup>239</sup>U బీటా ఉద్గారం ద్వారా [[నెప్టూనియం]]-239గా క్షీణిస్తుంది, ఇది కూడా బీటా ఉద్గారిణి, ఇది కొన్ని రోజుల్లోనే ప్లూటోనియం-239గా మారుతుంది. <sup>239</sup>Puను 16 జూలై 1945న [[న్యూ మెక్సికో]]లో జరిగిన "[[ట్రినిటీ టెస్ట్]]"లో పేల్చిన మొదటి [[అణు బాంబు]]లో విచ్ఛిత్తి పదార్థంగా ఉపయోగించారు.(Seaborg, 1968, p. 773)
యురేనియం-238 అనేది యురేనియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్, దీని అర్థ జీవిత కాలం సుమారు 4.463×10^9 సంవత్సరాలు,ref ఇది దాదాపు [[భూమి వయస్సు]]కు సమానం. యురేనియం-238 ప్రధానంగా ఆల్ఫా ఉద్గారిణి, ఇది థోరియం-234గా క్షీణిస్తుంది. ఇది చివరికి 18 సభ్యులను కలిగి ఉన్న [[యురేనియం శ్రేణి]] ద్వారా [[లెడ్-206]] (సీసం-206)గా క్షీణిస్తుంది.<ref name="ColumbiaEncy" /> యురేనియం-238 విచ్ఛిత్తి చెందదు (fissile కాదు), కానీ ఇది ఒక ఫెర్టైల్ ఐసోటోప్, ఎందుకంటే [[న్యూట్రాన్ ఉత్తేజితం]] తర్వాత ఇది ప్లూటోనియం-239గా మార్చబడుతుంది, ఇది మరొక విచ్ఛిత్తి చెందే ఐసోటోప్. నిజానికి, <sup>238</sup>U కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ [[యురేనియం-239]]ను ఉత్పత్తి చేయగలదు. <sup>239</sup>U బీటా ఉద్గారం ద్వారా [[నెప్టూనియం]]-239గా క్షీణిస్తుంది, ఇది కూడా బీటా ఉద్గారిణి, ఇది కొన్ని రోజుల్లోనే ప్లూటోనియం-239గా మారుతుంది. <sup>239</sup>Puను 16 జూలై 1945న [[న్యూ మెక్సికో]]లో జరిగిన "[[ట్రినిటీ టెస్ట్]]"లో పేల్చిన మొదటి [[అణు బాంబు]]లో విచ్ఛిత్తి పదార్థంగా ఉపయోగించారు.(Seaborg, 1968, p. 773)

Latest revision as of 23:30, 28 September 2026

యురేనియం (Uranium) ఒక రసాయన మూలకం; దీని సంకేతం U మరియు పరమాణు సంఖ్య 92. ఇది ఆవర్తన పట్టికలోని ఆక్టినైడ్ శ్రేణికి చెందిన వెండి-బూడిద రంగు లోహం. ఒక యురేనియం పరమాణువులో 92 ప్రోటాన్లు మరియు 92 ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి, వీటిలో 6 వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు. యురేనియం సాధారణంగా ఆల్ఫా కణాన్ని విడుదల చేయడం ద్వారా రేడియోధార్మిక క్షయం చెందుతుంది. ఈ క్షయం యొక్క అర్థ జీవితకాలం (half-life) వివిధ యురేనియం ఐసోటోపుల కోసం 159,200 సంవత్సరాల నుండి 4.5 బిలియన్ సంవత్సరాల వరకు ఉంటుంది, ఇది భూమి వయస్సును నిర్ణయించడానికి ఉపయోగపడుతుంది. సహజ యురేనియంలో అత్యంత సాధారణ ఐసోటోపులు యురేనియం-238 (ఇది 146 న్యూట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది మరియు భూమిపై ఉన్న యురేనియంలో 99% కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది) మరియు యురేనియం-235 (ఇది 143 న్యూట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది). ప్రాథమికంగా లభించే మూలకాలలో యురేనియం అత్యధిక పరమాణు భారం కలిగి ఉంటుంది. దీని సాంద్రత సీసం కంటే సుమారు 70% ఎక్కువ మరియు బంగారం లేదా టంగ్‌స్టన్ కంటే కొంచెం తక్కువ. ఇది మట్టి, రాయి మరియు నీటిలో మిలియన్ వంతులలో తక్కువ గాఢతతో సహజంగా లభిస్తుంది మరియు యురేనినైట్ వంటి యురేనియం కలిగిన ఖనిజాల నుండి వాణిజ్యపరంగా వెలికితీయబడుతుంది.[1]

యురేనియం యొక్క అనేక సమకాలీన ఉపయోగాలు దాని ప్రత్యేక న్యూక్లియర్ లక్షణాలను ఉపయోగించుకుంటాయి. యురేనియం అణు విద్యుత్ కేంద్రాలలో మరియు అణు ఆయుధాలలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది సహజంగా లభించే ఏకైక మూలకం, దీనిలో విచ్ఛిత్తి చెందగల (fissile) ఐసోటోపు - యురేనియం-235 - తక్కువ పరిమాణంలో కాకుండా గణనీయంగా ఉంటుంది. అయితే, సహజ యురేనియంలో యురేనియం-235 తక్కువగా ఉండటం వల్ల (ఎక్కువగా యురేనియం-238 ఉంటుంది), తగినంత యురేనియం-235 ఉండేలా యురేనియం సంప్రీకరణ (enrichment) ప్రక్రియకు గురికావాలి. యురేనియం-238 వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ల ద్వారా విచ్ఛిత్తి చెందుతుంది మరియు ఇది ఫెర్టైల్ పదార్థం, అంటే దీనిని అణు రియాక్టర్లో విచ్ఛిత్తి చెందగల ప్లూటోనియం-239గా అణు పరివర్తన చేయవచ్చు. మరొక విచ్ఛిత్తి చెందగల ఐసోటోపు, యురేనియం-233, సహజ థోరియం నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు అణు సాంకేతికతలో భవిష్యత్తు పారిశ్రామిక ఉపయోగం కోసం పరిశోధించబడుతోంది. యురేనియం-238కి స్వయంప్రేరిత విచ్ఛిత్తి లేదా వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లతో ప్రేరేపిత విచ్ఛిత్తి జరిగే అవకాశం తక్కువ; యురేనియం-235 మరియు తక్కువ స్థాయిలో యురేనియం-233, నెమ్మదిగా కదిలే న్యూట్రాన్ల కోసం చాలా ఎక్కువ విచ్ఛిత్తి క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంటాయి. తగినంత గాఢతలో, ఈ ఐసోటోపులు నిరంతర అణు గొలుసు చర్యను నిర్వహించగలవు. ఇది అణు విద్యుత్ రియాక్టర్లలో వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు అణు ఆయుధాల కోసం విచ్ఛిత్తి పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. యురేనియం యొక్క ప్రాథమిక పౌర ఉపయోగం విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉష్ణ శక్తిని ఉపయోగించడం. క్షీణించిన యురేనియం (238U) గతి శక్తి పెనెట్రేటర్లు మరియు ఆర్మర్ ప్లేటింగ్లో ఉపయోగించబడుతుంది.(Emsley, 2001, p. 479)

ఖనిజ పిచ్‌బ్లెండ్లో 1789లో యురేనియంను కనుగొన్న ఘనత మార్టిన్ హెన్రిచ్ క్లాప్రోత్కు దక్కుతుంది, ఆయన కొత్తగా కనుగొనబడిన యురేనస్ గ్రహం పేరు మీద ఈ కొత్త మూలకానికి పేరు పెట్టారు. యుజీన్-మెల్చియర్ పెలిగోట్ ఈ లోహాన్ని వేరు చేసిన మొదటి వ్యక్తి, మరియు దీని రేడియోధార్మిక లక్షణాలు 1896లో హెన్రీ బెక్వెరెల్ ద్వారా కనుగొనబడ్డాయి. 1934లో ప్రారంభమైన ఒట్టో హాన్, లైస్ మీట్నర్, ఎన్రికో ఫెర్మి మరియు ఇతరుల (జె. రాబర్ట్ ఓపెన్‌హైమర్తో సహా) పరిశోధనలు, దీనిని అణు శక్తి పరిశ్రమలో ఇంధనంగా మరియు లిటిల్ బాయ్లో, అంటే యుద్ధంలో ఉపయోగించిన మొదటి అణు ఆయుధంగా ఉపయోగించడానికి దారితీశాయి. కోల్డ్ వార్ (ప్రచ్ఛన్న యుద్ధం) సమయంలో యునైటెడ్ స్టేట్స్ మరియు సోవియట్ యూనియన్ మధ్య జరిగిన ఆయుధ పోటీలో యురేనియం లోహం మరియు యురేనియం నుండి పొందిన ప్లూటోనియం-239ని ఉపయోగించే వేలకొద్దీ అణు ఆయుధాలు తయారయ్యాయి. ఈ ఆయుధాల నిర్వీర్యం మరియు సంబంధిత అణు సౌకర్యాల తొలగింపు వివిధ అణు నిరాయుధీకరణ కార్యక్రమాల పరిధిలో జరుగుతుంది మరియు దీనికి బిలియన్ల డాలర్లు ఖర్చవుతుంది. అణు ఆయుధాల నుండి పొందిన ఆయుధ-స్థాయి యురేనియం యురేనియం-238తో కలుపుతారు మరియు అణు రియాక్టర్లకు ఇంధనంగా తిరిగి ఉపయోగిస్తారు. ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనం రేడియోధార్మిక వ్యర్థాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఎక్కువగా యురేనియం-238ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఆరోగ్యం మరియు పర్యావరణానికి గణనీయమైన ముప్పును కలిగిస్తుంది.

లక్షణాలు

యురేనియం వెండి-తెలుపు రంగులో ఉండే, స్వల్ప రేడియోధార్మికత కలిగిన లోహం. ఇది 6 మోహ్స్ కాఠిన్యం కలిగి ఉంటుంది, ఇది గాజును గీకడానికి సరిపోతుంది మరియు సుమారుగా టైటానియం, రోడియం, మాంగనీస్ మరియు నియోబియంల కాఠిన్యానికి సమానం. ఇది సాగు చేయదగినది (malleable), సాగదీయదగినది (ductile), స్వల్పంగా పారా అయస్కాంతం, బలమైన ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ మరియు పేలవమైన విద్యుత్ వాహకం.[2][3] యురేనియం లోహం 19.1 g/cm3 యొక్క చాలా ఎక్కువ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది,[4] ఇది సీసం (11.3 g/cm3) కంటే సాంద్రత ఎక్కువ,[5] కానీ టంగ్‌స్టన్ మరియు బంగారం (19.3 g/cm3) కంటే కొంచెం తక్కువ సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది.[6][7]

యురేనియం లోహం దాదాపు అన్ని అలోహ మూలకాలతో (ఉత్కృష్ట వాయువులు మినహా) మరియు వాటి రసాయన సమ్మేళనాలతో చర్య జరుపుతుంది, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ దాని చర్యాశీలత పెరుగుతుంది.[8] హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు నైట్రిక్ ఆమ్లం యురేనియంను కరిగిస్తాయి, కానీ హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం కాకుండా ఇతర ఆక్సీకరణం చెందని ఆమ్లాలు ఈ మూలకంపై చాలా నెమ్మదిగా దాడి చేస్తాయి.[2] సూక్ష్మంగా విభజించబడినప్పుడు, ఇది చల్లని నీటితో చర్య జరుపుతుంది; గాలిలో, యురేనియం లోహం యురేనియం డయాక్సైడ్ యొక్క ముదురు పొరతో పూత పూయబడుతుంది.[3] ఖనిజాలలో ఉన్న యురేనియం రసాయనికంగా వెలికితీయబడుతుంది మరియు పరిశ్రమలో ఉపయోగించగల యురేనియం డయాక్సైడ్ లేదా ఇతర రసాయన రూపాల్లోకి మార్చబడుతుంది.

1938లో, ఒట్టో హాన్ మరియు ఫ్రిట్జ్ స్ట్రాస్‌మాన్ యురేనియం-235ను న్యూట్రాన్లతో బాంబు దాడి చేయడం ద్వారా బేరియం ఒక ఉత్పత్తి అని కనుగొన్నారు, మరియు ఒక సంవత్సరం తర్వాత లైస్ మీట్నర్ మరియు ఒట్టో రాబర్ట్ ఫ్రిష్ ఈ కొత్త దృగ్విషయాన్ని వివరించడానికి అణు విచ్ఛిత్తి సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేశారు, దీనితో U-235 కనుగొనబడిన మొదటి విచ్ఛిత్తి ఐసోటోపుగా మారింది.[9] నెమ్మదిగా కదిలే న్యూట్రాన్లతో బాంబు దాడి చేసినప్పుడు, యురేనియం-235 చాలా సమయాల్లో రెండు చిన్న పరమాణు కేంద్రకాలుగా విడిపోతుంది, అణు బంధన శక్తిని మరియు మరిన్ని న్యూట్రాన్లను విడుదల చేస్తుంది. ఈ న్యూట్రాన్లలో చాలా ఎక్కువ ఇతర యురేనియం-235 కేంద్రకాలచే గ్రహించబడితే, ఒక అణు గొలుసు చర్య జరుగుతుంది, ఇది వేడి లేదా (కొన్ని పరిస్థితుల్లో) పేలుడుకు దారితీస్తుంది. అణు రియాక్టర్‌లో, అటువంటి గొలుసు చర్య న్యూట్రాన్ పాయిజన్ ద్వారా నెమ్మదింపజేయబడుతుంది మరియు నియంత్రించబడుతుంది, ఇది కొన్ని ఉచిత న్యూట్రాన్లను గ్రహిస్తుంది. అటువంటి న్యూట్రాన్-శోషక పదార్థాలు తరచుగా రియాక్టర్ కంట్రోల్ రాడ్లలో భాగంగా ఉంటాయి (ఈ రియాక్టర్ నియంత్రణ ప్రక్రియ యొక్క వివరణ కోసం అణు రియాక్టర్ భౌతికశాస్త్రం చూడండి). యురేనియం-238 వంటి ఇతర సహజంగా లభించే ఐసోటోపులు విచ్ఛిత్తి చెందగల పదార్థం, కానీ విచ్ఛిత్తి (fissile) కాదు, అంటే అవి అధిక శక్తి (వేగవంతమైన) న్యూట్రాన్లను గ్రహించినప్పుడు మాత్రమే విచ్ఛిత్తి చెందుతాయి.[10]

అణు బాంబును తయారు చేయడానికి 15 lb యురేనియం-235 సరిపోతుంది.[11] జపాన్‌లోని హిరోషిమాపై పేల్చిన అణు ఆయుధం, లిటిల్ బాయ్ అని పిలువబడేది, యురేనియం విచ్ఛిత్తిపై ఆధారపడింది. అయితే, మొదటి అణు బాంబు (ట్రినిటీ వద్ద ఉపయోగించిన గాడ్జెట్) మరియు జపాన్‌లోని నాగసాకిపై పేల్చిన బాంబు (ఫ్యాట్ మ్యాన్), రెండూ ప్లూటోనియం బాంబులు.

యురేనియం లోహం మూడు అలోట్రోపిక్ రూపాలను కలిగి ఉంటుంది:[12]

అప్లికేషన్లు

సైనిక

సైనిక రంగంలో యురేనియం యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్ అధిక-సాంద్రత కలిగిన పెనెట్రేటింగ్ ప్రక్షేపకాలలో ఉంది. ఈ మందుగుండు సామగ్రిలో క్షీణించిన యురేనియం (DU) ఉంటుంది, దీనికి 1–2% ఇతర మూలకాలు, అంటే టైటానియం లేదా మాలిబ్డినం కలుపుతారు.[14] అధిక ప్రభావ వేగం వద్ద, ప్రక్షేపకం యొక్క సాంద్రత, కాఠిన్యం మరియు పైరోఫోరిసిటీ భారీగా కవచం ఉన్న లక్ష్యాలను నాశనం చేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. ట్యాంక్ కవచం మరియు ఇతర తొలగించగల వాహన కవచం కూడా క్షీణించిన యురేనియం ప్లేట్లతో గట్టిపరచబడవచ్చు. పర్షియన్ గల్ఫ్ మరియు బాల్కన్ యుద్ధాల సమయంలో US, UK మరియు ఇతర దేశాలు అటువంటి మందుగుండు సామగ్రిని ఉపయోగించిన తర్వాత, నేలలో మిగిలిపోయిన యురేనియం సమ్మేళనాల గురించి ఆరోగ్య ప్రశ్నలు తలెత్తడంతో క్షీణించిన యురేనియం వాడకం రాజకీయంగా మరియు పర్యావరణపరంగా వివాదాస్పదమైంది (గల్ఫ్ వార్ సిండ్రోమ్ చూడండి).[11]

క్షీణించిన యురేనియం రేడియోధార్మిక పదార్థాలను నిల్వ చేయడానికి మరియు రవాణా చేయడానికి ఉపయోగించే కొన్ని కంటైనర్లలో షీల్డింగ్ పదార్థంగా కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. లోహం స్వయంగా రేడియోధార్మికతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, దాని అధిక సాంద్రత రేడియం వంటి బలమైన మూలాల నుండి వచ్చే రేడియేషన్‌ను ఆపడంలో సీసం కంటే ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.[2] క్షీణించిన యురేనియం యొక్క ఇతర ఉపయోగాలు విమాన నియంత్రణ ఉపరితలాల కోసం కౌంటర్‌వెయిట్‌లు, క్షిపణి రీ-ఎంట్రీ వాహనాల కోసం బ్యాలస్ట్ మరియు షీల్డింగ్ పదార్థంగా ఉన్నాయి.[3] దాని అధిక సాంద్రత కారణంగా, ఈ పదార్థం ఇనర్షియల్ గైడెన్స్ సిస్టమ్స్ మరియు గైరోస్కోపిక్ కంపాస్లలో కనిపిస్తుంది.[3] క్షీణించిన యురేనియం సులభంగా యంత్రం చేయగల మరియు కాస్ట్ చేయగల సామర్థ్యం, అలాగే దాని సాపేక్షంగా తక్కువ ధర కారణంగా ఇలాంటి సాంద్రత కలిగిన లోహాల కంటే ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.(Emsley, 2001, p. 480) క్షీణించిన యురేనియంకు గురికావడం వల్ల కలిగే ప్రధాన ప్రమాదం రేడియోధార్మికత కంటే యురేనియం ఆక్సైడ్ ద్వారా రసాయన విషప్రయోగం (యురేనియం కేవలం బలహీనమైన ఆల్ఫా ఉద్గారిణి మాత్రమే).

రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం చివరి దశలలో, మొత్తం కోల్డ్ వార్ సమయంలో మరియు తక్కువ స్థాయిలో ఆ తర్వాత, యురేనియం-235 అణు ఆయుధాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి విచ్ఛిత్తి పేలుడు పదార్థంగా ఉపయోగించబడింది. ప్రారంభంలో, రెండు ప్రధాన రకాల విచ్ఛిత్తి బాంబులు నిర్మించబడ్డాయి: యురేనియం-235ని ఉపయోగించే సాపేక్షంగా సరళమైన పరికరం మరియు యురేనియం-238 నుండి పొందిన ప్లూటోనియం-239ని ఉపయోగించే మరింత క్లిష్టమైన యంత్రాంగం. తరువాత, చాలా క్లిష్టమైన మరియు చాలా శక్తివంతమైన రకమైన విచ్ఛిత్తి/ఫ్యూజన్ బాంబు (థర్మోన్యూక్లియర్ ఆయుధం) నిర్మించబడింది, ఇది ట్రిటియం మరియు డ్యూటీరియం మిశ్రమాన్ని అణు ఫ్యూజన్కు గురి చేయడానికి ప్లూటోనియం-ఆధారిత పరికరాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అటువంటి బాంబులు విచ్ఛిత్తి చెందని (సంప్రీకరణ చేయని) యురేనియం కేసింగ్‌లో ఉంటాయి మరియు అవి అణు ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ నుండి వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ల ద్వారా ఈ పదార్థం యొక్క విచ్ఛిత్తి నుండి తమ శక్తిలో సగానికి పైగా పొందుతాయి.[15]

పౌర

పౌర రంగంలో యురేనియం యొక్క ప్రధాన ఉపయోగం అణు విద్యుత్ కేంద్రాలకు ఇంధనం అందించడం. ఒక కిలోగ్రాము యురేనియం-235 సిద్ధాంతపరంగా సుమారు 20 టెరాజౌల్స్ శక్తిని (213 జౌల్స్) ఉత్పత్తి చేయగలదు, పూర్తి విచ్ఛిత్తిని ఊహిస్తే; ఇది 1.5 మిలియన్ కిలోగ్రాముల (1,500 మెట్రిక్ టన్నుల) బొగ్గుకు సమానమైన శక్తి.(Emsley, 2001, p. 479)

వాణిజ్య అణు విద్యుత్ కేంద్రాలు సాధారణంగా సుమారు 3% యురేనియం-235కి సంప్రీకరణ చేయబడిన ఇంధనాన్ని ఉపయోగిస్తాయి.(Emsley, 2001, p. 479) CANDU రియాక్టర్ మరియు మాగ్నాక్స్ డిజైన్లు మాత్రమే సంప్రీకరణ చేయని యురేనియం ఇంధనాన్ని ఉపయోగించగల వాణిజ్య రియాక్టర్లు. యునైటెడ్ స్టేట్స్ నేవీ రియాక్టర్ల కోసం ఉపయోగించే ఇంధనం సాధారణంగా యురేనియం-235లో ఎక్కువగా సంప్రీకరణ చేయబడుతుంది (ఖచ్చితమైన విలువలు వర్గీకరించబడిన సమాచారం). బ్రీడర్ రియాక్టర్లో, యురేనియం-238ని కింది చర్య ద్వారా ప్లూటోనియం-239గా కూడా మార్చవచ్చు:[3]

238 + n → 239 + γ   239   239

రేడియోధార్మికత కనుగొనబడక ముందు (మరియు అప్పుడప్పుడు, తర్వాత), యురేనియం ప్రధానంగా యురేనియం గాజు మరియు ఫియస్టావేర్ వంటి పసుపు గాజు మరియు కుండల గ్లేజ్‌ల కోసం తక్కువ మొత్తంలో ఉపయోగించబడింది.[16]

మేరీ క్యూరీ యురేనియం ఖనిజం (పిచ్‌బ్లెండ్)లో రేడియంను కనుగొనడం మరియు వేరు చేయడం వల్ల గడియారం మరియు విమాన డయల్స్ కోసం చీకటిలో మెరిసే పెయింట్‌లను తయారు చేయడానికి రేడియంను సేకరించడానికి యురేనియం మైనింగ్ అభివృద్ధి చెందింది.[17][18] ఇది వ్యర్థ ఉత్పత్తిగా భారీ పరిమాణంలో యురేనియంను మిగిల్చింది, ఎందుకంటే ఒక గ్రాము రేడియంను సేకరించడానికి మూడు టన్నుల యురేనియం అవసరం. ఈ వ్యర్థ ఉత్పత్తి గ్లేజింగ్ పరిశ్రమకు మళ్లించబడింది, దీనివల్ల యురేనియం గ్లేజ్‌లు చాలా చౌకగా మరియు సమృద్ధిగా మారాయి. కుండల గ్లేజ్‌లతో పాటు, యురేనియం టైల్ గ్లేజ్‌లు అధిక మొత్తంలో ఉపయోగించబడ్డాయి, ఇందులో ఆకుపచ్చ, పసుపు, మౌవ్, నలుపు, నీలం, ఎరుపు మరియు ఇతర రంగులలో ఉత్పత్తి చేయగల సాధారణ బాత్రూమ్ మరియు కిచెన్ టైల్స్ ఉన్నాయి.

యురేనియం ఫోటోగ్రాఫిక్ రసాయనాలలో (ముఖ్యంగా యురేనియం నైట్రేట్ టోనర్‌గా),[3] స్టేజ్ లైటింగ్ బల్బుల కోసం ల్యాంప్ ఫిలమెంట్లలో,[19] కృత్రిమ దంతాల రూపాన్ని మెరుగుపరచడానికి,[20] మరియు తోలు మరియు చెక్క పరిశ్రమలలో మరకలు మరియు రంగుల కోసం ఉపయోగించబడింది. యురేనియం లవణాలు పట్టు లేదా ఉన్నికి మోర్డాంట్లు. యురేనైల్ అసిటేట్ మరియు యురేనైల్ ఫార్మేట్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీలో ఎలక్ట్రాన్-సాంద్రత కలిగిన "స్టెయిన్‌లుగా" ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి అల్ట్రాథిన్ విభాగాలలో మరియు వైరస్లు, వేరు చేయబడిన కణ అవయవాలు మరియు మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క నెగటివ్ స్టెయినింగ్లో జీవ నమూనాల కాంట్రాస్ట్‌ను పెంచుతాయి.

యురేనియం యొక్క రేడియోధార్మికత ఆవిష్కరణ ఈ మూలకం యొక్క అదనపు శాస్త్రీయ మరియు ఆచరణాత్మక ఉపయోగాలను ప్రారంభించింది. యురేనియం-238 యొక్క సుదీర్ఘ అర్థ జీవితకాలం (4.479 సంవత్సరాలు) దీనిని ప్రారంభ అగ్నిపర్వత శిలల వయస్సును అంచనా వేయడానికి మరియు యురేనియం-థోరియం డేటింగ్, యురేనియం-సీసం డేటింగ్ మరియు యురేనియం-యురేనియం డేటింగ్తో సహా ఇతర రకాల రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ కోసం బాగా సరిపోయేలా చేస్తుంది. యురేనియం లోహం అధిక-శక్తి X-కిరణాల తయారీలో X-ray లక్ష్యాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.[3]

చరిత్ర

ఆవిష్కరణకు ముందు ఉపయోగం

పిచ్‌బ్లెండ్, దాని సహజ ఆక్సైడ్ రూపంలో యురేనియం వాడకం కనీసం క్రీస్తుశకం 79 నాటిది, అప్పుడు ఇది రోమన్ సామ్రాజ్యంలో సిరామిక్ గ్లేజ్‌లకు పసుపు రంగును జోడించడానికి ఉపయోగించబడింది.[3] 1% యురేనియం ఆక్సైడ్ కలిగిన పసుపు గాజును 1912లో ఆక్స్‌ఫర్డ్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ఆర్. టి. గుంథర్ ఇటలీలోని నేపుల్స్ గల్ఫ్లోని కేప్ పోసిల్లిపో వద్ద ఉన్న రోమన్ విల్లాలో కనుగొన్నారు.(Emsley, 2001, p. 482) మధ్య యుగాల చివరలో, పిచ్‌బ్లెండ్ బోహీమియా (ప్రస్తుతం చెక్ రిపబ్లిక్‌లోని జాచిమోవ్)లోని జోచిమ్‌స్టాల్లో ఉన్న హాబ్స్‌బర్గ్ వెండి గనుల నుండి సేకరించబడింది మరియు స్థానిక గాజు తయారీ పరిశ్రమలో రంగు ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించబడింది.(Emsley, 2001, p. 477) 19వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, ప్రపంచంలో తెలిసిన ఏకైక యురేనియం ఖనిజ వనరులు ఈ గనులే.

ఆవిష్కరణ

ఈ మూలకం యొక్క ఆవిష్కరణ జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మార్టిన్ హెన్రిచ్ క్లాప్రోత్కు దక్కుతుంది. 1789లో బెర్లిన్లోని తన ప్రయోగశాలలో పనిచేస్తున్నప్పుడు, క్లాప్రోత్ పిచ్‌బ్లెండ్ను నైట్రిక్ ఆమ్లంలో కరిగించి, సోడియం హైడ్రాక్సైడ్‌తో ద్రావణాన్ని తటస్థీకరించడం ద్వారా పసుపు రంగు సమ్మేళనాన్ని (బహుశా సోడియం డయురేనేట్) అవక్షేపించగలిగారు.(Emsley, 2001, p. 477) క్లాప్రోత్ ఆ పసుపు పదార్థం ఇంకా కనుగొనబడని మూలకం యొక్క ఆక్సైడ్ అని భావించి, దానిని బొగ్గుతో వేడి చేసి నల్లటి పొడిని పొందారు, అది కొత్తగా కనుగొనబడిన లోహం అని ఆయన అనుకున్నారు (వాస్తవానికి, ఆ పొడి యురేనియం ఆక్సైడ్).(Emsley, 2001, p. 477)[21] ఎనిమిది సంవత్సరాల క్రితం విలియం హెర్షెల్ కనుగొన్న యురేనస్ గ్రహం (ప్రాథమిక గ్రీకు ఆకాశ దేవుడు పేరు మీద) పేరు మీద ఆయన ఈ కొత్తగా కనుగొనబడిన మూలకానికి "యురేనిట్" అని పేరు పెట్టారు.[22] నామకరణ ప్రమాణానికి అనుగుణంగా ఆయన దానిని "యురేనియం"గా మార్చారు.[23]

1841లో, పారిస్లోని కన్సర్వేటోయిర్ నేషనల్ డెస్ ఆర్ట్స్ ఎట్ మెటియర్స్ (సెంట్రల్ స్కూల్ ఆఫ్ ఆర్ట్స్ అండ్ మాన్యుఫ్యాక్చర్స్)లో అనలిటికల్ కెమిస్ట్రీ ప్రొఫెసర్ యుజీన్-మెల్చియర్ పెలిగోట్, యురేనియం టెట్రాక్లోరైడ్ను పొటాషియంతో వేడి చేయడం ద్వారా మొదటి యురేనియం లోహ నమూనాను వేరు చేశారు.(Emsley, 2001, p. 477)[24]

హెన్రీ బెక్వెరెల్ 1896లో యురేనియంను ఉపయోగించి రేడియోధార్మికతను కనుగొన్నారు.[8] బెక్వెరెల్ పారిస్‌లో ఒక యురేనియం ఉప్పు నమూనాను, K2UO2(SO4)2 (పొటాషియం యురేనైల్ సల్ఫేట్), ఒక డ్రాయర్‌లో బహిర్గతం చేయని ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్ పైన ఉంచి, ఆ ప్లేట్ "మసకబారిందని" గమనించడం ద్వారా ఈ ఆవిష్కరణ చేశారు.(Emsley, 2001, p. 478) యురేనియం ద్వారా విడుదలయ్యే అదృశ్య కాంతి లేదా కిరణాలు ప్లేట్‌ను బహిర్గతం చేశాయని ఆయన నిర్ధారించారు.

మొదటి ప్రపంచ యుద్ధం సమయంలో సెంట్రల్ పవర్స్ ఫిరంగి గన్ బారెల్స్ మరియు హై స్పీడ్ టూల్ స్టీల్స్ తయారు చేయడానికి మాలిబ్డినం కొరతను ఎదుర్కొన్నప్పుడు, వారు సాధారణంగా ఫెర్రోయురేనియం మిశ్రమాన్ని ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగించారు, ఎందుకంటే ఇది మాలిబ్డినం వలె అనేక భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ పద్ధతి 1916లో తెలిసినప్పుడు, US ప్రభుత్వం తయారీ మరియు మెటల్ వర్క్‌లో యురేనియం వాడకంపై పరిశోధన చేయడానికి అనేక ప్రముఖ విశ్వవిద్యాలయాలను కోరింది. ఈ ఫార్ములాలతో తయారు చేసిన సాధనాలు అనేక దశాబ్దాల పాటు ఉపయోగంలో ఉన్నాయి,[25][26] మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్ మరియు కోల్డ్ వార్ విచ్ఛిత్తి పరిశోధన మరియు ఆయుధ అభివృద్ధి కోసం యురేనియంపై భారీ డిమాండ్‌ను ఉంచే వరకు.

విభజన పరిశోధన

1934లో ఎన్రికో ఫెర్మీ నేతృత్వంలోని ఒక బృందం, యురేనియంపై న్యూట్రాన్లతో దాడి చేసినప్పుడు బీటా కిరణాలు (ఉత్పత్తి అయిన మూలకాల నుండి ఎలక్ట్రాన్లు లేదా పాజిట్రాన్లు; బీటా కణం చూడండి) వెలువడతాయని కనుగొన్నారు.(Seaborg, 1968, p. 773) ఈ విభజన ఉత్పత్తులను మొదట 93 మరియు 94 పరమాణు సంఖ్యలు కలిగిన కొత్త మూలకాలుగా పొరబడ్డారు. సాపియెంజా యూనివర్సిటీ ఆఫ్ రోమ్ డీన్, ఓర్సో మారియో కోర్బినో, వీటికి వరుసగా ఆసెనియం మరియు హెస్పెరియం అని పేరు పెట్టారు.[27][28][29][30] యురేనియం తేలికపాటి మూలకాలుగా విడిపోయి (fission), బంధన శక్తిని (binding energy) విడుదల చేసే సామర్థ్యాన్ని కనుగొన్న ప్రయోగాలు బెర్లిన్‌లోని హాన్ ప్రయోగశాలలో ఓట్టో హాన్ మరియు ఫ్రిట్జ్ స్ట్రాస్‌మాన్ ద్వారా నిర్వహించబడ్డాయి.(Seaborg, 1968, p. 773) లీస్ మీట్నర్ మరియు ఆమె మేనల్లుడు, భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఓట్టో రాబర్ట్ ఫ్రిష్, ఫిబ్రవరి 1939లో దీనికి భౌతిక వివరణను ప్రచురించి, ఈ ప్రక్రియకు "న్యూక్లియర్ ఫిషన్" (కేంద్రక విచ్ఛిత్తి) అని పేరు పెట్టారు.[31] కొద్దికాలం తర్వాత, యురేనియం విచ్ఛిత్తి ఒక విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యను కొనసాగించడానికి తగినంత న్యూట్రాన్లను విడుదల చేయగలదని ఫెర్మీ ఊహించారు. ఈ పరికల్పన 1939లో ధృవీకరించబడింది, మరియు తర్వాతి పరిశోధనలలో యురేనియం-235 యొక్క ప్రతి విచ్ఛిత్తి ద్వారా సగటున సుమారు 2.5 న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయని కనుగొనబడింది.(Seaborg, 1968, p. 773) విచ్ఛిత్తి చెందే భాగాన్ని నిర్ణయించడానికి యురేనియం ఐసోటోపులను వేరు చేయమని ఫెర్మీ ఆల్ఫ్రెడ్ ఓ. సి. నీర్ను కోరారు. 29 ఫిబ్రవరి 1940న, నీర్ తాను నిర్మించిన పరికరాన్ని ఉపయోగించి మిన్నెసోటా విశ్వవిద్యాలయంలోని టేట్ లాబొరేటరీలో ప్రపంచపు మొదటి యురేనియం-235 నమూనాను వేరు చేశారు. కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయం యొక్క సైక్లోట్రాన్ ఉపయోగించి, జాన్ ఆర్. డన్నింగ్ మార్చి 1న ఆ నమూనా వేరు చేయబడిన విచ్ఛిత్తి పదార్థమని ధృవీకరించారు.[32] మరింత పరిశోధనలో, అత్యంత సాధారణమైన యురేనియం-238 ఐసోటోపును ప్లూటోనియంగా మార్చవచ్చని (transmuted) కనుగొన్నారు, ఇది యురేనియం-235 వలె థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా విచ్ఛిత్తి చెందుతుంది. ఈ ఆవిష్కరణలు అనేక దేశాలను అణు ఆయుధాలు మరియు అణు శక్తి అభివృద్ధిపై పనిచేయడానికి దారితీశాయి. జర్మనీలో విచ్ఛిత్తి కనుగొనబడినప్పటికీ, జర్మనీ యొక్క యుద్ధకాల ప్రాజెక్ట్ అయిన యురేన్‌వెరిన్ ("యురేనియం క్లబ్") పరిమిత వనరులు, అంతర్గత కలహాలు, రంగంలోని పలువురు ప్రముఖ శాస్త్రవేత్తల బహిష్కరణ లేదా పాల్గొనకపోవడం మరియు అందుబాటులో ఉన్న గ్రాఫైట్ నమూనాలలో మలినాలను లెక్కించడంలో విఫలం కావడం వంటి కీలకమైన తప్పుల వల్ల దెబ్బతింది. ఇది గ్రాఫైట్‌ను వాస్తవానికి ఉన్న దానికంటే తక్కువ సమర్థవంతమైన న్యూట్రాన్ మోడరేటర్గా కనిపించేలా చేసింది. అమెరికన్లు చివరి జర్మన్ యుద్ధకాల రియాక్టర్ ప్రయోగ స్థలమైన హైగర్‌లోచ్ చేరుకునే సమయానికి, జర్మనీ యొక్క సహజ యురేనియం / భారీ నీరు రియాక్టర్ నిర్మించే ప్రయత్నాలు క్లిష్టతను (criticality) చేరుకోవడానికి దగ్గరగా కూడా లేవు.[33]

2 డిసెంబర్ 1942న, మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్లో భాగంగా, ఎన్రికో ఫెర్మీ నేతృత్వంలోని మరొక బృందం మొదటి కృత్రిమ స్వయం-నిలకడగల న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ (కేంద్రక శృంఖల చర్య), చికాగో పైల్-1ను ప్రారంభించగలిగింది. సమృద్ధి చేయబడిన యురేనియం-235ని ఉపయోగించే ప్రాథమిక ప్రణాళికను విరమించుకున్నారు, ఎందుకంటే అది అప్పటికి తగినంత పరిమాణంలో అందుబాటులో లేదు.[34] చికాగో విశ్వవిద్యాలయంలోని స్టాగ్ ఫీల్డ్ స్టాండ్ల క్రింద ఉన్న ప్రయోగశాలలో పనిచేస్తూ, ఈ బృందం 360 టన్నుల గ్రాఫైట్, 53 టన్నుల యురేనియం ఆక్సైడ్ మరియు 5.5 టన్నుల యురేనియం లోహాన్ని ఒకచోట చేర్చి అటువంటి ప్రతిచర్యకు అవసరమైన పరిస్థితులను సృష్టించింది. వీటిలో ఎక్కువ భాగం వెస్టింగ్‌హౌస్ ల్యాంప్ ప్లాంట్ నుండి తాత్కాలిక ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ద్వారా సరఫరా చేయబడ్డాయి.(Seaborg, 1968, p. 773)[35]

అణు ఆయుధాలు

రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం సమయంలో యునైటెడ్ స్టేట్స్ రెండు రకాల అణు బాంబులను అభివృద్ధి చేసింది: యురేనియం ఆధారిత పరికరం ("లిటిల్ బాయ్" అని పిలువబడేది), దీని విచ్ఛిత్తి పదార్థం అత్యధికంగా సమృద్ధి చేయబడిన యురేనియం (enriched uranium), మరియు ప్లూటోనియం ఆధారిత పరికరం (ట్రినిటీ టెస్ట్ మరియు "ఫ్యాట్ మ్యాన్" చూడండి), దీని ప్లూటోనియం యురేనియం-238 నుండి తీసుకోబడింది. 6 ఆగస్టు 1945న జపాన్‌లోని హిరోషిమాపై ప్రయోగించినప్పుడు లిటిల్ బాయ్ యుద్ధంలో ఉపయోగించిన మొదటి అణు ఆయుధంగా నిలిచింది. 12,500 టన్నుల TNTకి సమానమైన శక్తితో పేలిన ఈ బాంబు, దాని పేలుడు మరియు ఉష్ణ తరంగం వల్ల దాదాపు 50,000 భవనాలను ధ్వంసం చేసి, సుమారు 75,000 మందిని బలితీసుకుంది (హిరోషిమా మరియు నాగసాకి అణు బాంబు దాడులు చూడండి).(Emsley, 2001, p. 478)

1943లో మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్ రెండు ప్రైవేట్ కంపెనీలను, యూనియన్ కార్బైడ్ మరియు షెవ్రాన్, ప్రపంచవ్యాప్తంగా యురేనియం నిక్షేపాలపై రహస్యంగా సర్వే చేయడానికి నియమించింది. సర్వే ఫలితాలు వచ్చినప్పుడు, ఇద్దరు భూగర్భ శాస్త్ర ప్రొఫెసర్లు ఆ ఫలితాలను అధ్యయనం చేసి, దక్షిణాఫ్రికాలోని రాండ్ ప్రాంతంలో బంగారు గనులతో సంబంధం ఉన్న యురేనియం వంటి కొత్త వనరుల కోసం సాధారణ మార్గదర్శకాలను సూచించారు.(Groves, 1962, pp. 180–184)

ప్రారంభంలో యురేనియం చాలా అరుదని, అందుబాటులో ఉన్న యురేనియం నిల్వలన్నింటినీ కొనుగోలు చేయడం ద్వారా అణు వ్యాప్తిని (nuclear proliferation) నివారించవచ్చని నమ్మేవారు, కానీ ఒక దశాబ్దంలోనే ప్రపంచవ్యాప్తంగా అనేక చోట్ల దాని భారీ నిక్షేపాలు కనుగొనబడ్డాయి.[36]

రియాక్టర్లు

టెన్నెసీలోని ఓక్ రిడ్జ్‌లో ఉన్న ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (ORNL) వద్ద ఉన్న X-10 గ్రాఫైట్ రియాక్టర్, గతంలో క్లింటన్ పైల్ మరియు X-10 పైల్ అని పిలువబడేది, ఇది ప్రపంచంలోనే రెండవ కృత్రిమ అణు రియాక్టర్ (ఎన్రికో ఫెర్మీ చికాగో పైల్ తర్వాత) మరియు నిరంతర ఆపరేషన్ కోసం రూపొందించబడిన మరియు నిర్మించబడిన మొదటి రియాక్టర్. ఆర్కో, ఇడాహో సమీపంలోని అటామిక్ ఎనర్జీ కమిషన్ నేషనల్ రియాక్టర్ టెస్టింగ్ స్టేషన్‌లో ఉన్న ఆర్గోన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ యొక్క ఎక్స్‌పెరిమెంటల్ బ్రీడర్ రియాక్టర్ I, 20 డిసెంబర్ 1951న విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసిన మొదటి అణు రియాక్టర్‌గా నిలిచింది.[37] ప్రారంభంలో, రియాక్టర్ ద్వారా నాలుగు 150-వాట్ల బల్బులు వెలిగించబడ్డాయి, కానీ మెరుగుదలలు చివరికి మొత్తం సదుపాయానికి శక్తినిచ్చేలా చేశాయి (తర్వాతి కాలంలో, ఆర్కో పట్టణం అణు శక్తి ద్వారా విద్యుత్తును పొందిన ప్రపంచంలోని మొదటి పట్టణంగా నిలిచింది, దీనిని ఆర్గోన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ రూపొందించిన మరొక రియాక్టర్ BORAX-III ద్వారా అందించారు).[38][39] ప్రపంచంలోని మొదటి వాణిజ్య స్థాయి అణు విద్యుత్ కేంద్రం, సోవియట్ యూనియన్లోని ఒబ్నిన్స్క్, 27 జూన్ 1954న దాని రియాక్టర్ AM-1తో విద్యుత్ ఉత్పత్తిని ప్రారంభించింది. ఇతర ప్రారంభ అణు విద్యుత్ కేంద్రాలలో ఇంగ్లాండ్‌లోని కాల్డర్ హాల్, ఇది 17 అక్టోబర్ 1956న ఉత్పత్తిని ప్రారంభించింది,[40] మరియు పెన్సిల్వేనియాలోని షిప్పింగ్‌పోర్ట్ అటామిక్ పవర్ స్టేషన్, ఇది 26 మే 1958న ప్రారంభమైంది. అణు శక్తిని మొదటిసారిగా 1954లో ఒక జలాంతర్గామి, USS 'నాటిలస్' ద్వారా ప్రొపల్షన్ (నౌకాయానం) కోసం ఉపయోగించారు.(Seaborg, 1968, p. 773)[41]

ప్రాచీన కాలపు సహజ విచ్ఛిత్తి

ప్రధాన వ్యాసం: Natural nuclear fission reactor 1972లో, ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఫ్రాన్సిస్ పెరిన్ ఆఫ్రికాలోని గాబన్‌లోని ఒక్లో గనిలో మూడు వేర్వేరు ఖనిజ నిక్షేపాలలో పదిహేను పురాతన మరియు ప్రస్తుతం పనిచేయని సహజ అణు విచ్ఛిత్తి రియాక్టర్లను కనుగొన్నారు, వీటిని సమిష్టిగా ఒక్లో శిలాజ రియాక్టర్లు అని పిలుస్తారు. ఈ ఖనిజ నిక్షేపం 1.7 బిలియన్ సంవత్సరాల నాటిది; అప్పట్లో, భూమిపై యురేనియం-235 సుమారు 3% ఉండేది.[42] ఇతర సహాయక పరిస్థితులు ఉంటే, నిరంతర శృంఖల చర్యను అనుమతించడానికి ఇది తగినంత ఎక్కువ. ఆరోగ్యానికి హాని కలిగించే అణు వ్యర్థాల ఉత్పత్తులను నిల్వ ఉంచే చుట్టుపక్కల అవక్షేపణ సామర్థ్యాన్ని, యుక్కా మౌంటైన్ అణు వ్యర్థాల రిపోజిటరీ వద్ద ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనాన్ని నిల్వ చేసే సాధ్యాసాధ్యాలకు మద్దతు ఇచ్చే సాక్ష్యంగా అమెరికా సమాఖ్య ప్రభుత్వం పేర్కొంది.[42]

కాలుష్యం మరియు ప్రచ్ఛన్న యుద్ధ వారసత్వం

1950లు మరియు 1960ల ప్రారంభంలో సోవియట్ యూనియన్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ ద్వారా, మరియు 1970లు మరియు 1980ల వరకు ఫ్రాన్స్ ద్వారా నిర్వహించబడిన భూగర్భేతర అణు పరీక్షలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా యురేనియం డాటర్ ఐసోటోప్ల నుండి గణనీయమైన మొత్తంలో రేడియోధార్మిక పతనాన్ని (fallout) వ్యాప్తి చేశాయి.(Emsley, 2001, p. 480)[43] అనేక అణు మరియు రేడియేషన్ ప్రమాదాల వల్ల అదనపు పతనం మరియు కాలుష్యం సంభవించాయి.[44]

యురేనియం గనుల్లో పనిచేసే వారికి క్యాన్సర్ వచ్చే అవకాశం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, నవాజో ప్రజల యురేనియం గని కార్మికులలో ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ ప్రమాదం ఎక్కువగా ఉండటం డాక్యుమెంట్ చేయబడింది మరియు అది వారి వృత్తితో ముడిపడి ఉంది.[45] అమెరికాలో 1990 నాటి చట్టం, రేడియేషన్ ఎక్స్‌పోజర్ కాంపెన్సేషన్ యాక్ట్, క్యాన్సర్ లేదా ఇతర శ్వాసకోశ వ్యాధులతో బాధపడుతున్న యురేనియం గని కార్మికులకు $100,000 "కరుణా చెల్లింపులు" (compassion payments) చేయాలని ఆదేశించింది.[46]

సోవియట్ యూనియన్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ మధ్య ప్రచ్ఛన్న యుద్ధం (Cold War) సమయంలో, భారీ యురేనియం నిల్వలు సేకరించబడ్డాయి మరియు సమృద్ధి చేయబడిన యురేనియం మరియు యురేనియం నుండి తయారు చేసిన ప్లూటోనియం ఉపయోగించి పదివేల అణు ఆయుధాలు సృష్టించబడ్డాయి. 1991లో సోవియట్ యూనియన్ పతనం తర్వాత, అంచనా ప్రకారం 600 షార్ట్ టన్నుల (540 మెట్రిక్ టన్నులు) అత్యధికంగా సమృద్ధి చేయబడిన ఆయుధ-స్థాయి యురేనియం (40,000 అణు వార్‌హెడ్లను తయారు చేయడానికి సరిపడా) రష్యన్ ఫెడరేషన్ మరియు ఇతర మాజీ సోవియట్ రాష్ట్రాలలో తరచుగా తగినంత రక్షణ లేని సదుపాయాలలో నిల్వ చేయబడింది.[11] 1993 నుండి 2005 వరకు ఆసియా, ఐరోపా మరియు దక్షిణ అమెరికాలలో పోలీసులు కనీసం 16 సందర్భాలలో అక్రమంగా రవాణా చేయబడిన బాంబు-స్థాయి యురేనియం లేదా ప్లూటోనియంను అడ్డుకున్నారు, వీటిలో ఎక్కువ భాగం మాజీ సోవియట్ వనరుల నుండి వచ్చినవే.[11] 1993 నుండి 2005 వరకు, యునైటెడ్ స్టేట్స్ సమాఖ్య ప్రభుత్వం నిర్వహించే మెటీరియల్ ప్రొటెక్షన్, కంట్రోల్, అండ్ అకౌంటింగ్ ప్రోగ్రామ్, రష్యాలోని యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం నిల్వలను సురక్షితంగా ఉంచడానికి సుమారు US$550 మిలియన్లను ఖర్చు చేసింది. ఈ డబ్బు పరిశోధన మరియు నిల్వ సదుపాయాలలో మెరుగుదలలు మరియు భద్రతా పెంపుదల కోసం ఉపయోగించబడింది.[11]

1990ల ప్రారంభంలో రాజకీయ మరియు ఆర్థిక సంక్షోభం స్థిరీకరించబడినప్పటి నుండి రష్యాలోని అణు సదుపాయాల భద్రత గణనీయంగా మెరుగుపడింది. ఉదాహరణకు, 1993లో ఇంటర్నేషనల్ న్యూక్లియర్ ఈవెంట్ స్కేల్పై స్థాయి 1 కంటే ఎక్కువ ఉన్న 29 సంఘటనలు జరిగాయి, మరియు ఈ సంఖ్య 1995–2003లో సంవత్సరానికి నాలుగు కంటే తక్కువకు పడిపోయింది. వార్షిక రేడియేషన్ మోతాదు 20 mSv కంటే ఎక్కువ పొందే ఉద్యోగుల సంఖ్య, ఇది ఒక పూర్తి-శరీర CT స్కాన్కు సమానం,[47] 2000 ప్రాంతంలో భారీగా తగ్గింది. నవంబర్ 2015లో, రష్యన్ ప్రభుత్వం 2016 నుండి 2030 వరకు అణు మరియు రేడియేషన్ భద్రత కోసం 562 బిలియన్ రూబిళ్లు (సుమారు 8 బిలియన్ USD) బడ్జెట్‌తో ఒక సమాఖ్య కార్యక్రమాన్ని ఆమోదించింది. దీని ప్రధాన సమస్య "70 ఏళ్ల అణు పరిశ్రమలో, ముఖ్యంగా సోవియట్ యూనియన్ కాలంలో పేరుకుపోయిన వాయిదా వేయబడిన బాధ్యతలు". బడ్జెట్‌లో సుమారు 73% పాత మరియు పనికిరాని అణు రియాక్టర్లు మరియు అణు సదుపాయాలను తొలగించడానికి (decommissioning) ఖర్చు చేయబడుతుంది, ముఖ్యంగా రాష్ట్ర రక్షణ కార్యక్రమాలలో పాల్గొన్నవి; 20% అణు ఇంధనం మరియు రేడియోధార్మిక వ్యర్థాల ప్రాసెసింగ్ మరియు పారవేయడానికి, మరియు 5% అణు మరియు రేడియేషన్ భద్రతను పర్యవేక్షించడానికి మరియు నిర్ధారించడానికి వెళ్తుంది.[48]

ఉనికి

యురేనియం అనేది అన్ని రాళ్లు, నేల మరియు నీటిలో తక్కువ స్థాయిలో కనిపించే సహజంగా లభించే మూలకం. భూమిపై గణనీయమైన పరిమాణంలో సహజంగా కనిపించే అత్యధిక పరమాణు సంఖ్య కలిగిన మూలకం ఇదే మరియు ఇది దాదాపు ఎల్లప్పుడూ ఇతర మూలకాలతో కలిసి ఉంటుంది.[3] యురేనియం భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 48వ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకం.[49] భూమి యొక్క మాంటిల్లో యురేనియం, థోరియం మరియు పొటాషియం-40 క్షయం భూమి యొక్క అవుటర్ కోర్ను ద్రవ స్థితిలో ఉంచే మరియు మాంటిల్ కన్వెక్షన్ను నడిపించే ప్రధాన ఉష్ణ వనరుగా భావించబడుతుంది, ఇది క్రమంగా ప్లేట్ టెక్టోనిక్స్ను నడిపిస్తుంది.[50][51]

యురేనియం యొక్క భూమి క్రస్ట్‌లోని గాఢత (రిఫరెన్స్‌ను బట్టి) మిలియన్‌కు 2 నుండి 4 భాగాలు,[2](Emsley, 2001, p. 480) లేదా వెండి కంటే సుమారు 40 రెట్లు ఎక్కువ సమృద్ధిగా ఉంటుంది.[8] భూమి ఉపరితలం నుండి 25 కి.మీ (15 మైళ్లు) లోతు వరకు ఉన్న క్రస్ట్‌లో 1017 కిలోల (217 పౌండ్లు) యురేనియం ఉందని, అయితే మహాసముద్రాలు 1013 కిలోల (213 పౌండ్లు) కలిగి ఉండవచ్చని లెక్కించబడింది.[2] నేలలో యురేనియం గాఢత మిలియన్‌కు 0.7 నుండి 11 భాగాల వరకు ఉంటుంది (యురేనియం మలినాలను కలిగి ఉన్న ఫాస్ఫేట్ ఎరువుల వాడకం వల్ల వ్యవసాయ భూమిలో మిలియన్‌కు 15 భాగాల వరకు ఉంటుంది),[52] మరియు సముద్రపు నీటిలో దాని గాఢత బిలియన్‌కు 3 భాగాలు.(Emsley, 2001, p. 480)

యురేనియం యాంటిమోనీ, టిన్, కాడ్మియం, పాదరసం లేదా వెండి కంటే ఎక్కువ సమృద్ధిగా ఉంటుంది, మరియు ఇది సుమారు ఆర్సెనిక్ లేదా మాలిబ్డినం అంత సమృద్ధిగా ఉంటుంది.[3](Emsley, 2001, p. 480) యురేనియం వందలాది ఖనిజాలలో కనిపిస్తుంది, వాటిలో:

ఫాస్ఫేట్ రాతి నిక్షేపాలు, లిగ్నైట్ వంటి ఖనిజాలు మరియు యురేనియం అధికంగా ఉండే ఖనిజాలలో మోనాజైట్ ఇసుక వంటి పదార్థాలలో యురేనియం గణనీయమైన గాఢతలో ఉంటుంది[3] (ఇది 0.1% యురేనియం ఉన్న వనరుల నుండి వాణిజ్యపరంగా సేకరించబడుతుంది[8]).

మూలం

ఇనుము కంటే ఎక్కువ పరమాణు భారం (atomic weight) కలిగిన అన్ని మూలకాల వలె, యురేనియం సహజంగా సూపర్ నోవా మరియు న్యూట్రాన్ స్టార్ విలీనాలలో r-ప్రాసెస్ (వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్) ద్వారా మాత్రమే ఏర్పడుతుంది.[53] ఆదిమ థోరియం మరియు యురేనియం r-ప్రాసెస్‌లో మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఎందుకంటే s-ప్రాసెస్ (నెమ్మదిగా న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్) చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు బిస్మత్ తర్వాత అస్థిరత అంతరాన్ని దాటలేదు.[54][55] ప్రస్తుతం ఉన్న రెండు ఆదిమ యురేనియం ఐసోటోపులు, 235U మరియు 238U కాకుండా, r-ప్రాసెస్ గణనీయమైన పరిమాణంలో 236Uని కూడా ఉత్పత్తి చేసింది, ఇది తక్కువ అర్ధ-జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఇది ఒక అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్, ఇది చాలా కాలం క్రితమే పూర్తిగా 232Thగా క్షీణించింది. మరింత యురేనియం-236 244Pu క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడింది, ఇది థోరియం యొక్క ఊహించిన దానికంటే ఎక్కువ సమృద్ధిని మరియు యురేనియం యొక్క ఊహించిన దానికంటే తక్కువ సమృద్ధిని వివరిస్తుంది.[56] యురేనియం యొక్క సహజ సమృద్ధి అంతరించిపోయిన 242Pu (అర్ధ-జీవిత కాలం 375,000 సంవత్సరాలు) మరియు 247Cm (అర్ధ-జీవిత కాలం 16 మిలియన్ సంవత్సరాలు) క్షయం ద్వారా భర్తీ చేయబడినప్పటికీ, ఇది వరుసగా 238U మరియు 235Uని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఈ తల్లి ఐసోటోపుల తక్కువ అర్ధ-జీవిత కాలం మరియు థోరియం తల్లి ఐసోటోపులైన 236U మరియు 244Pu కంటే తక్కువ ఉత్పత్తి కారణంగా ఇది చాలా స్వల్పంగా జరిగింది: సౌర వ్యవస్థ ఏర్పడినప్పుడు 247Cm/235U నిష్పత్తి 7.0e-5 ± 1.6గా ఉంది.[57]

జీవ మరియు అజీవ

ప్రధాన వ్యాసం: Uranium in the environment

కొన్ని రకాల బ్యాక్టీరియాలు, ఉదాహరణకు Shewanella putrefaciens, Geobacter metallireducens మరియు Burkholderia fungorum యొక్క కొన్ని జాతులు, తమ పెరుగుదల కోసం యురేనియంను ఉపయోగించుకోగలవు మరియు U(VI)ని U(IV)గా మార్చగలవు.[58][59] ఈ ప్రక్రియలో కరిగే U(VI) ఒక మధ్యంతర U(V) పెంటావాలెంట్ స్థితి ద్వారా క్షయకరణం (reduction) చెందుతుందని ఇటీవలి పరిశోధనలు సూచిస్తున్నాయి.[60][61]

Trapelia involuta వంటి లైకెన్లు లేదా Citrobacter వంటి సూక్ష్మజీవులు తమ పరిసరాల్లో ఉండే స్థాయి కంటే 300 రెట్లు ఎక్కువ యురేనియంను పీల్చుకోగలవు.(Emsley, 2001, pp. 476 and 482) Citrobacter జాతులు గ్లిసరాల్ ఫాస్ఫేట్ (లేదా ఇతర సారూప్య సేంద్రీయ ఫాస్ఫేట్లు) ఇచ్చినప్పుడు యురేనైల్ అయాన్లను పీల్చుకుంటాయి. ఒక రోజు తర్వాత, ఒక గ్రాము బ్యాక్టీరియా తొమ్మిది గ్రాముల యురేనైల్ ఫాస్ఫేట్ స్ఫటికాలతో కప్పబడిపోతుంది; ఇది యురేనియం కలుషితమైన నీటిని శుద్ధి చేయడానికి (bioremediation) ఈ జీవులను ఉపయోగించవచ్చనే అవకాశాన్ని కల్పిస్తుంది.(Emsley, 2001, p. 477)[62] భూగర్భ జలాల్లోని యురేనియంను శుద్ధి చేయడంలో Geobacter అనే ప్రోటోబాక్టీరియం కూడా ప్రభావవంతంగా పనిచేస్తుందని నిరూపితమైంది.[63] మైకోరైజల్ శిలీంధ్రం Glomus intraradices తన సహజీవన మొక్కల వేర్లలో యురేనియం శాతాన్ని పెంచుతుంది.[64]

ప్రకృతిలో, యురేనియం(VI) క్షార pH వద్ద అత్యధికంగా కరిగే కార్బోనేట్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది అణు వ్యర్థాల నుండి భూగర్భ జలాలు మరియు నేలలోకి యురేనియం చొరబడేలా చేసి, ఆరోగ్య సమస్యలకు దారితీస్తుంది. అయితే, అధిక కార్బోనేట్ ఉన్న క్షార pH వద్ద యురేనియంను ఫాస్ఫేట్‌గా అవక్షేపించడం కష్టం. Sphingomonas sp. strain BSAR-1 అనే బ్యాక్టీరియాలో అధిక క్రియాశీలత కలిగిన ఆల్కలీన్ ఫాస్ఫేటేస్ (PhoK) ఎంజైమ్ ఉంటుందని కనుగొన్నారు, దీనిని క్షార ద్రావణాల నుండి యురేనియంను యురేనైల్ ఫాస్ఫేట్‌గా అవక్షేపించడానికి ఉపయోగిస్తారు. E. coliలో PhoK ప్రోటీన్‌ను అధికంగా వ్యక్తీకరించడం ద్వారా ఈ అవక్షేపణ సామర్థ్యం మరింత పెరిగింది.[65]

మొక్కలు నేల నుండి కొంత యురేనియంను పీల్చుకుంటాయి. మొక్కలలో యురేనియం గాఢత డ్రై వెయిట్ ప్రకారం బిలియన్‌కు 5 నుండి 60 భాగాల (ppb) వరకు ఉంటుంది, మరియు కాల్చిన చెక్క బూడిదలో మిలియన్‌కు 4 భాగాల (ppm) వరకు ఉండవచ్చు.(Emsley, 2001, p. 477) ఆహార మొక్కలలో యురేనియం గాఢత సాధారణంగా తక్కువగా ఉంటుంది, మనుషులు తినే ఆహారం ద్వారా రోజుకు ఒకటి నుండి రెండు మైక్రోగ్రాముల యురేనియం శరీరంలోకి చేరుతుంది.(Emsley, 2001, p. 477)

ఉత్పత్తి మరియు మైనింగ్

ప్రధాన వ్యాసం: Uranium mining

2024లో ప్రపంచవ్యాప్తంగా యురేనియం ఉత్పత్తి 60,213 టన్నులు, ఇందులో 23,270 టన్నులు (39%) కజకిస్తాన్లో వెలికితీయబడింది. ఇతర ముఖ్యమైన యురేనియం మైనింగ్ దేశాలు కెనడా (14,309 టన్నులు), నమీబియా (7,333 టన్నులు), ఆస్ట్రేలియా (4,598 టన్నులు), ఉజ్బెకిస్తాన్ (4,000 టన్నులు), మరియు రష్యా (2,738 టన్నులు).[66]

యురేనియం ఖనిజాన్ని ఓపెన్-పిట్, భూగర్భ మైనింగ్, ఇన్-సిటు లీచింగ్ మరియు బోర్-హోల్ మైనింగ్ వంటి వివిధ పద్ధతుల ద్వారా వెలికితీస్తారు.(Emsley, 2001, p. 479) తక్కువ-శ్రేణి యురేనియం ఖనిజంలో సాధారణంగా 0.01 నుండి 0.25% యురేనియం ఆక్సైడ్లు ఉంటాయి. ఖనిజం నుండి లోహాన్ని సంగ్రహించడానికి విస్తృతమైన చర్యలు తీసుకోవాలి.(Seaborg, 1968, p. 774) కెనడాలోని సస్కట్చేవాన్లో ఉన్న అథబాస్కా బేసిన్ నిక్షేపాలలో లభించే అధిక-శ్రేణి ఖనిజంలో సగటున 23% వరకు యురేనియం ఆక్సైడ్లు ఉంటాయి.[67] యురేనియం ఖనిజాన్ని పొడి చేసి, ఆమ్లం లేదా క్షారంతో లీచింగ్ చేస్తారు. ఈ లీచాట్‌ను అవక్షేపణ, ద్రావణి సంగ్రహణ మరియు అయాన్ మార్పిడి ప్రక్రియలకు గురిచేస్తారు. దీని ఫలితంగా వచ్చే మిశ్రమాన్ని ఎల్లోకేక్ (yellowcake) అంటారు, ఇందులో కనీసం 75% యురేనియం ఆక్సైడ్లు (U3O8) ఉంటాయి. శుద్ధి మరియు మార్పిడి ప్రక్రియలకు ముందు మిల్లింగ్ ప్రక్రియలోని మలినాలను తొలగించడానికి ఎల్లోకేక్‌ను కాల్చిన (calcined) తర్వాత శుద్ధి చేస్తారు.[68]

వాణిజ్య-స్థాయి యురేనియంను యురేనియం హాలైడ్‌లను క్షార లేదా క్షార మృత్తిక లోహాలతో క్షయకరణం (redox) చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.[3] యురేనియం లోహాన్ని కరిగిన కాల్షియం క్లోరైడ్ (2) మరియు సోడియం క్లోరైడ్ (NaCl) ద్రావణంలో 5 లేదా 4ను విద్యుద్విశ్లేషణ (electrolysis) చేయడం ద్వారా కూడా తయారు చేయవచ్చు.[3] అత్యంత స్వచ్ఛమైన యురేనియంను వేడి ఫిలమెంట్‌పై యురేనియం హాలైడ్‌లను ఉష్ణ వియోగం (thermal decomposition) చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తారు.[3]

  • ప్రపంచ యురేనియం ఉత్పత్తి (గనులు) మరియు డిమాండ్[66]
    ప్రపంచ యురేనియం ఉత్పత్తి (గనులు) మరియు డిమాండ్[66]
  • నలుపు నేపథ్యంపై పసుపు రంగు ఇసుక వంటి రాంబిక్ ద్రవ్యరాశి.
    ఎల్లోకేక్ అనేది యురేనియం ఆక్సైడ్ల సాంద్రీకృత మిశ్రమం, దీనిని మరింత శుద్ధి చేసి స్వచ్ఛమైన యురేనియంను సంగ్రహిస్తారు.
  • 2015లో యురేనియం ఉత్పత్తి, టన్నులలో[69]
    2015లో యురేనియం ఉత్పత్తి, టన్నులలో[69]

వనరులు మరియు నిల్వలు

కేజీ యురేనియంకు 130 అమెరికన్ డాలర్ల ధర వద్ద ఆర్థికంగా లాభదాయకమైన ఖనిజాలలో 6.1 మిలియన్ టన్నుల యురేనియం ఉందని అంచనా,[70] అయితే 35 మిలియన్ టన్నులు ఖనిజ వనరులుగా (భవిష్యత్తులో ఆర్థికంగా వెలికితీసే అవకాశాలు ఉన్నవి) వర్గీకరించబడ్డాయి.[71]

ప్రపంచంలోని తెలిసిన యురేనియం ఖనిజ నిల్వలలో 28% ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్నాయి[70] మరియు ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద యురేనియం నిక్షేపం దక్షిణ ఆస్ట్రేలియాలోని ఒలింపిక్ డామ్ గనిలో ఉంది.[72] సెంట్రల్ ఆఫ్రికన్ రిపబ్లిక్లోని మ్బోమౌ ప్రిఫెక్చర్‌లో ఉన్న బకోమాలో కూడా గణనీయమైన యురేనియం నిల్వలు ఉన్నాయి.[73]

కొంత యురేనియం విచ్ఛిన్నం చేయబడిన అణు ఆయుధాల నుండి కూడా వస్తుంది.[74] ఉదాహరణకు, 1993–2013 మధ్య రష్యా మెగాటన్స్ టు మెగావాట్స్ ప్రోగ్రామ్ ద్వారా 15,000 టన్నుల తక్కువ-సమృద్ధి కలిగిన (low-enriched) యురేనియంను అమెరికాకు సరఫరా చేసింది.[75]

అదనంగా 4.6 బిలియన్ టన్నుల యురేనియం సముద్రపు నీటిలో కరిగి ఉందని అంచనా (1980లలో జపనీస్ శాస్త్రవేత్తలు అయాన్ ఎక్స్ఛేంజర్లను ఉపయోగించి సముద్రపు నీటి నుండి యురేనియంను సంగ్రహించడం సాంకేతికంగా సాధ్యమని నిరూపించారు).[76][77] సముద్రపు నీటి నుండి యురేనియంను సంగ్రహించడానికి ప్రయోగాలు జరిగాయి,[78] కానీ నీటిలో ఉన్న కార్బోనేట్ కారణంగా దిగుబడి తక్కువగా ఉంది. 2012లో, ORNL పరిశోధకులు HiCap అనే కొత్త శోషక పదార్థాన్ని అభివృద్ధి చేసినట్లు ప్రకటించారు, ఇది ఘన లేదా వాయు అణువులను ఉపరితలంపై నిలుపుకోవడమే కాకుండా, నీటి నుండి విషపూరిత లోహాలను సమర్థవంతంగా తొలగిస్తుంది, దీనిని పసిఫిక్ నార్త్‌వెస్ట్ నేషనల్ లాబొరేటరీ పరిశోధకులు ధృవీకరించారు.[79][80]

సరఫరాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Uranium market

ఇవి కూడా చూడండి: 2000s commodities boom [81] 2005లో, ప్రపంచంలోని సాంద్రీకృత యురేనియం ఆక్సైడ్లలో మెజారిటీ వాటా పది దేశాల నుండి వచ్చింది: కెనడా (27.9%), ఆస్ట్రేలియా (22.8%), కజకిస్తాన్ (10.5%), రష్యా (8.0%), నమీబియా (7.5%), నైజర్ (7.4%), ఉజ్బెకిస్తాన్ (5.5%), అమెరికా (2.5%), అర్జెంటీనా (2.1%) మరియు ఉక్రెయిన్ (1.9%).[82] 2008లో, కజకిస్తాన్ ఉత్పత్తిని పెంచి 2009 నాటికి ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద యురేనియం సరఫరాదారుగా మారుతుందని అంచనా వేశారు;[83][84] 2010 నుండి కజకిస్తాన్ ప్రపంచ యురేనియం మార్కెట్‌లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తోంది. 2021లో, దాని వాటా 45.1%, ఆ తర్వాత నమీబియా (11.9%), కెనడా (9.7%), ఆస్ట్రేలియా (8.7%), ఉజ్బెకిస్తాన్ (7.2%), నైజర్ (4.7%), రష్యా (5.5%), చైనా (3.9%), ఇండియా (1.3%), ఉక్రెయిన్ (0.9%), మరియు దక్షిణాఫ్రికా (0.8%) ఉన్నాయి, ప్రపంచ మొత్తం ఉత్పత్తి 48,332 టన్నులు.[66] చాలా యురేనియం సాంప్రదాయ భూగర్భ మైనింగ్ (ఉత్పత్తిలో 29%) ద్వారా కాకుండా, ఇన్-సిటు లీచింగ్ (66%) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడింది.[66][85]

1960ల చివరలో, UN భూగర్భ శాస్త్రవేత్తలు సోమాలియాలో ప్రధాన యురేనియం నిక్షేపాలను మరియు ఇతర అరుదైన ఖనిజ నిల్వలను కనుగొన్నారు. ఈ ఆవిష్కరణ అప్పట్లో ప్రపంచంలో తెలిసిన 800,000 టన్నుల యురేనియం నిల్వలలో 25% కంటే ఎక్కువ ఉంటుందని పరిశ్రమ నిపుణులు అంచనా వేశారు.[86]

అందుబాటులో ఉన్న యురేనియం నిల్వలు కనీసం వచ్చే 85 సంవత్సరాలకు సరిపోతాయని నమ్ముతారు,[71] అయితే ఇరవయ్యవ శతాబ్దం చివరలో తగినంత పెట్టుబడులు లేకపోవడం వల్ల 21వ శతాబ్దంలో సరఫరా సమస్యలు తలెత్తవచ్చని కొన్ని అధ్యయనాలు సూచిస్తున్నాయి.[87] యురేనియం నిక్షేపాలు లాగ్-నార్మల్ పంపిణీని కలిగి ఉన్నట్లు కనిపిస్తాయి. ఖనిజ శ్రేణి (ore grade) పది రెట్లు తగ్గిన ప్రతిసారీ, వెలికితీయదగిన యురేనియం పరిమాణం 300 రెట్లు పెరుగుతుంది.[88] మరో మాటలో చెప్పాలంటే, అధిక-శ్రేణి ఖనిజం తక్కువగా ఉంది మరియు తక్కువ-శ్రేణి ఖనిజం నిష్పత్తిలో చాలా ఎక్కువగా అందుబాటులో ఉంది.

సమ్మేళనాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Uranium compounds

ఆక్సీకరణ స్థితులు మరియు ఆక్సైడ్లు

ఆక్సైడ్లు

ఇవి కూడా చూడండి: Uranium oxide

అనేక పెద్ద మిల్లులలో ఉత్పత్తి చేయబడిన కాల్చిన యురేనియం ఎల్లోకేక్, అత్యధిక ఆక్సీకరణం నుండి అత్యల్ప ఆక్సీకరణం వరకు వివిధ రూపాల్లో యురేనియం ఆక్సీకరణ జాతులను కలిగి ఉంటుంది. కాల్సినింగ్‌లో తక్కువ సమయం ఉండే కణాలు, ఎక్కువ సమయం ఉండే కణాల కంటే తక్కువ ఆక్సీకరణం చెందుతాయి. యురేనియం కంటెంట్ సాధారణంగా 8కి సూచించబడుతుంది, ఇది మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్ రోజులలో 8ని విశ్లేషణాత్మక రసాయన శాస్త్ర రిపోర్టింగ్ ప్రమాణంగా ఉపయోగించినప్పటి నుండి వస్తోంది.[89]

యురేనియం-ఆక్సిజన్ వ్యవస్థలో దశల సంబంధాలు (Phase relationships) సంక్లిష్టమైనవి. యురేనియం యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన ఆక్సీకరణ స్థితులు యురేనియం(IV) మరియు యురేనియం(VI), మరియు వాటి రెండు సంబంధిత ఆక్సైడ్లు వరుసగా యురేనియం డయాక్సైడ్ (2) మరియు యురేనియం ట్రయాక్సైడ్ (3).(Seaborg, 1968, p. 779) యురేనియం మోనాక్సైడ్ (UO), డైయురేనియం పెంటాక్సైడ్ (5), మరియు యురేనియం పెరాక్సైడ్ (O) వంటి ఇతర యురేనియం ఆక్సైడ్లు కూడా ఉన్నాయి.

యురేనియం ఆక్సైడ్ యొక్క అత్యంత సాధారణ రూపాలు ట్రైయురేనియం ఆక్టాక్సైడ్ (8) మరియు 2.[90] రెండు ఆక్సైడ్ రూపాలు నీటిలో తక్కువ కరిగే స్వభావం కలిగిన ఘనపదార్థాలు మరియు విస్తృత పర్యావరణ పరిస్థితులలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటాయి. ట్రైయురేనియం ఆక్టాక్సైడ్ (పరిస్థితులను బట్టి) యురేనియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన సమ్మేళనం మరియు ప్రకృతిలో సాధారణంగా కనిపించే రూపం. యురేనియం డయాక్సైడ్ అనేది అణు రియాక్టర్ ఇంధనంగా యురేనియంను ఎక్కువగా ఉపయోగించే రూపం.[90] పరిసర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, 2 క్రమంగా 8గా మారుతుంది. వాటి స్థిరత్వం కారణంగా, యురేనియం ఆక్సైడ్లు సాధారణంగా నిల్వ లేదా పారవేయడానికి ఇష్టపడే రసాయన రూపంగా పరిగణించబడతాయి.[90]

జల రసాయన శాస్త్రం

యురేనియం యొక్క అనేక ఆక్సీకరణ స్థితుల లవణాలు నీటిలో కరిగే (solubility) స్వభావం కలిగి ఉంటాయి మరియు జల ద్రావణాలలో (aqueous solutions) అధ్యయనం చేయవచ్చు. అత్యంత సాధారణ అయాన్ రూపాలు 3+ (గోధుమ-ఎరుపు), 4+ (ఆకుపచ్చ), + (అస్థిర), మరియు 2+ (పసుపు), ఇవి వరుసగా U(III), U(IV), U(V), మరియు U(VI) కోసం ఉంటాయి.(Seaborg, 1968, p. 778) యురేనియం(II) ఆక్సీకరణ స్థితి కోసం UO మరియు US వంటి కొన్ని ఘన మరియు సెమీ-మెటాలిక్ సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి, కానీ ఆ స్థితి కోసం ద్రావణంలో సాధారణ అయాన్లు ఉన్నట్లు తెలియదు. 3+ అయాన్లు నీటి నుండి హైడ్రోజన్ను విడుదల చేస్తాయి, అందువల్ల అవి అత్యంత అస్థిరమైనవిగా పరిగణించబడతాయి. 2+ అయాన్ యురేనియం(VI) స్థితిని సూచిస్తుంది మరియు యురేనైల్ కార్బోనేట్, యురేనైల్ క్లోరైడ్ మరియు యురేనైల్ సల్ఫేట్ వంటి సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. 2+ వివిధ సేంద్రీయ కీలేటింగ్ ఏజెంట్లతో కాంప్లెక్స్ (రసాయన శాస్త్రం)లను కూడా ఏర్పరుస్తుంది, వీటిలో సాధారణంగా కనిపించేది యురేనైల్ ఎసిటేట్.(Seaborg, 1968, p. 778)

యురేనియం మరియు పాలీఅటామిక్ అయాన్ యురేనియం-ఆక్సైడ్ కాటానిక్ రూపాల యురేనైల్ లవణాల వలె కాకుండా, యురేనేట్లు, పాలీఅటామిక్ యురేనియం-ఆక్సైడ్ ఆనయాన్‌ను కలిగి ఉన్న లవణాలు, సాధారణంగా నీటిలో కరగవు.[91]

కార్బోనేట్లు

కార్బోనేట్ ఆనయాన్‌లు యురేనియం(VI)తో జరిపే పరస్పర చర్యల వల్ల, మాధ్యమాన్ని నీటి నుండి కార్బోనేట్ కలిగిన ద్రావణానికి మార్చినప్పుడు పౌర్బైక్స్ రేఖాచిత్రం (Pourbaix diagram) బాగా మారుతుంది. చాలా వరకు కార్బోనేట్లు నీటిలో కరగవు (క్షార లోహాల కార్బోనేట్లు తప్ప మిగిలినవన్నీ నీటిలో కరగవని విద్యార్థులకు బోధిస్తారు), కానీ యురేనియం కార్బోనేట్లు తరచుగా నీటిలో కరుగుతాయి. దీనికి కారణం U(VI) కాటయాన్ రెండు టెర్మినల్ ఆక్సైడ్లు మరియు మూడు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కార్బోనేట్లతో బంధాన్ని ఏర్పరిచి ఆనయానిక్ కాంప్లెక్స్‌లను తయారు చేయగలదు.

పౌర్బైక్స్ రేఖాచిత్రాలు[92]
కాంప్లెక్స్ కాని జల మాధ్యమంలో యురేనియం
(ఉదా. పెర్క్లోరిక్ ఆమ్లం/సోడియం హైడ్రాక్సైడ్).[92] 		కార్బోనేట్ ద్రావణంలో యురేనియం
కాంప్లెక్స్ కాని జల మాధ్యమంలో యురేనియం యొక్క వివిధ రసాయన రూపాల సాపేక్ష గాఢతలు
(ఉదా. పెర్క్లోరిక్ ఆమ్లం/సోడియం హైడ్రాక్సైడ్).[92] 		జల కార్బోనేట్ ద్రావణంలో యురేనియం యొక్క వివిధ రసాయన రూపాల సాపేక్ష గాఢతలు.[92]

pH ప్రభావాలు

కార్బోనేట్ సమక్షంలో యురేనియం ఫ్రాక్షన్ రేఖాచిత్రాలు దీనిని మరింత వివరిస్తాయి: యురేనియం(VI) ద్రావణం యొక్క pH పెరిగినప్పుడు, యురేనియం హైడ్రేటెడ్ యురేనియం ఆక్సైడ్ హైడ్రాక్సైడ్‌గా మారుతుంది; అధిక pH వద్ద, ఇది ఆనయానిక్ హైడ్రాక్సైడ్ కాంప్లెక్స్‌గా మారుతుంది.[92]

కార్బోనేట్‌ను జోడించినప్పుడు, pH పెరిగితే యురేనియం వరుస కార్బోనేట్ కాంప్లెక్స్‌లుగా మారుతుంది. ఈ చర్యల యొక్క ఒక ప్రభావం pH 6 నుండి 8 పరిధిలో యురేనియం యొక్క ద్రావణీయత పెరగడం, ఇది ఖర్చు చేసిన యురేనియం డయాక్సైడ్ అణు ఇంధనాల దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వంపై ప్రత్యక్ష ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.[92]

హైడ్రైడ్లు, కార్బైడ్లు మరియు నైట్రైడ్లు

250 to 300 C వద్ద వేడి చేసిన యురేనియం లోహం హైడ్రోజన్తో చర్య జరిపి యురేనియం హైడ్రైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇంకా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు హైడ్రోజన్‌ను తిరిగి తొలగిస్తాయి. ఈ లక్షణం యురేనియం హైడ్రైడ్‌లను రియాక్టివ్ యురేనియం పొడిని, అలాగే వివిధ యురేనియం కార్బైడ్, నైట్రైడ్, మరియు హాలైడ్ సమ్మేళనాలను సృష్టించడానికి అనుకూలమైన ప్రారంభ పదార్థాలుగా చేస్తుంది.(Seaborg, 1968, p. 782) యురేనియం హైడ్రైడ్ యొక్క రెండు స్ఫటిక మార్పులు ఉన్నాయి: తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పొందే α రూపం మరియు 250 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఏర్పడే β రూపం.(Seaborg, 1968, p. 782)

యురేనియం కార్బైడ్ మరియు యురేనియం నైట్రైడ్ రెండూ సాపేక్షంగా రసాయనికంగా జడమైన (Chemically inert) సెమీమెటాలిక్ సమ్మేళనాలు, ఇవి ఆమ్లాలలో తక్కువగా కరుగుతాయి, నీటితో చర్య జరుపుతాయి మరియు 8ను ఏర్పరచడానికి గాలిలో మండుతాయి.(Seaborg, 1968, p. 782) యురేనియం కార్బైడ్లలో యురేనియం మోనోకార్బైడ్ (UC), యురేనియం డైకార్బైడ్ (2), మరియు డైయురేనియం ట్రైకార్బైడ్ (3) ఉన్నాయి. UC మరియు 2 రెండూ కరిగిన యురేనియంకు కార్బన్‌ను జోడించడం ద్వారా లేదా లోహాన్ని అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కార్బన్ మోనాక్సైడ్కు గురి చేయడం ద్వారా ఏర్పడతాయి. 1800 °C కంటే తక్కువ వద్ద స్థిరంగా ఉండే 3, UC మరియు 2ల వేడి మిశ్రమాన్ని యాంత్రిక ఒత్తిడికి గురి చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది.(Seaborg, 1968, p. 780) లోహాన్ని నేరుగా నైట్రోజన్కు గురి చేయడం ద్వారా పొందే యురేనియం నైట్రైడ్లలో యురేనియం మోనోనైట్రైడ్ (UN), యురేనియం డైనైట్రైడ్ (2), మరియు డైయురేనియం ట్రైనైట్రైడ్ (3) ఉన్నాయి.(Seaborg, 1968, p. 780)

హాలైడ్లు

అన్ని యురేనియం ఫ్లోరైడ్లు యురేనియం టెట్రాఫ్లోరైడ్ (4) ఉపయోగించి సృష్టించబడతాయి; 4 స్వయంగా యురేనియం డయాక్సైడ్ యొక్క హైడ్రోఫ్లోరినేషన్ ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది.(Seaborg, 1968, p. 782) 1000 °C వద్ద హైడ్రోజన్‌తో 4ను క్షయకరణం చేయడం ద్వారా యురేనియం ట్రైఫ్లోరైడ్ (3) ఉత్పత్తి అవుతుంది. సరైన ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడన పరిస్థితులలో, ఘన 4 మరియు వాయు యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ (6) చర్య 9, 17, మరియు 5 వంటి మధ్యంతర ఫ్లోరైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.(Seaborg, 1968, p. 782)

గది ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, 6 అధిక బాష్ప పీడనం (vapor pressure) కలిగి ఉంటుంది, ఇది అరుదైన యురేనియం-235ను సాధారణ యురేనియం-238 ఐసోటోప్ నుండి వేరు చేయడానికి వాయు వ్యాపన (gaseous diffusion) ప్రక్రియలో ఉపయోగపడుతుంది. ఈ సమ్మేళనాన్ని యురేనియం డయాక్సైడ్ మరియు యురేనియం హైడ్రైడ్ నుండి ఈ క్రింది ప్రక్రియ ద్వారా తయారు చేయవచ్చు:(Seaborg, 1968, p. 782)

2 + 4 HF → 4 + 2 O (500 °C, ఎండోథెర్మిక్)
4 + 2 → 6 (350 °C, ఎండోథెర్మిక్)

ఫలితంగా వచ్చే 6, ఒక తెల్లని ఘనపదార్థం, అత్యంత రియాక్టివ్ (ఫ్లోరినేషన్ ద్వారా), సులభంగా ఉత్పతనం (sublimation) చెందుతుంది (దాదాపు ఆదర్శ వాయువు వలె ప్రవర్తించే ఆవిరిని విడుదల చేస్తుంది), మరియు యురేనియం యొక్క అత్యంత అస్థిరమైన సమ్మేళనంగా పిలువబడుతుంది.(Seaborg, 1968, p. 782)

యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్లు (IV) మరియు (V) అనేక హెక్సాఫ్లోరోయురేనేట్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఎందుకంటే అవి అయాన్లు (UF6- మరియు UF62-). ఇవి క్షార లోహాలు, కొన్ని పరివర్తన లోహాలు మరియు ఇతర అలోహ సమ్మేళనాలతో బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి.[93][94]

యురేనియం టెట్రాక్లోరైడ్ (4)ను తయారు చేయడానికి ఒక పద్ధతి, క్లోరిన్‌ను నేరుగా యురేనియం లోహంతో లేదా యురేనియం హైడ్రైడ్‌తో కలపడం. 4ను హైడ్రోజన్‌తో క్షయకరణం చేయడం ద్వారా యురేనియం ట్రైక్లోరైడ్ (3) ఉత్పత్తి అవుతుంది, అయితే యురేనియం యొక్క ఉన్నత క్లోరైడ్లను అదనపు క్లోరిన్‌తో చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేస్తారు.(Seaborg, 1968, p. 782) అన్ని యురేనియం క్లోరైడ్లు నీరు మరియు గాలితో చర్య జరుపుతాయి.

యురేనియం యొక్క బ్రోమైడ్లు మరియు అయోడైడ్లు వరుసగా బ్రోమిన్ మరియు అయోడిన్లను యురేనియంతో నేరుగా చర్య జరపడం ద్వారా లేదా ఆ మూలకాల ఆమ్లాలకు 3ను కలపడం ద్వారా ఏర్పడతాయి.(Seaborg, 1968, p. 782) తెలిసిన ఉదాహరణలలో ఇవి ఉన్నాయి: 3, 4, 3, మరియు 4. 5ను ఇప్పటివరకు తయారు చేయలేదు. యురేనియం ఆక్సిహాలైడ్లు నీటిలో కరుగుతాయి మరియు వీటిలో 2, 2, 2, మరియు 2 ఉన్నాయి. ఆక్సిహాలైడ్ల స్థిరత్వం, వాటిలోని హాలైడ్ భాగం యొక్క పరమాణు భారం పెరిగేకొద్దీ తగ్గుతుంది.(Seaborg, 1968, p. 782)

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of uranium

యురేనియం, 82 కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన అన్ని మూలకాల వలె, ఎటువంటి స్థిర ఐసోటోపులను కలిగి ఉండదు. యురేనియం యొక్క అన్ని ఐసోటోపులు రేడియోధార్మికతను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే 82 కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్లు ఉన్న కేంద్రకాలలో బలమైన కేంద్రక బలం (strong nuclear force), విద్యుదయస్కాంత వికర్షణ కంటే ప్రభావవంతంగా ఉండదు.[95] అయినప్పటికీ, అత్యంత స్థిరమైన రెండు ఐసోటోపులు, 238U మరియు 235U, భూమి ఏర్పడినప్పటి నుండి ఇప్పటివరకు మనుగడలో ఉన్నంత కాలం అర్థ జీవిత కాలం (half-life) కలిగి ఉండి, ప్రాథమిక రేడియోన్యూక్లైడ్లుగా ప్రకృతిలో లభిస్తాయి.[96] ఈ రెండు న్యూక్లైడ్లు, థోరియం-232తో పాటు, దాదాపు స్థిరంగా ఉండే బిస్మత్-209 కంటే బరువైన ఏకైక నిర్ధారిత ప్రాథమిక న్యూక్లైడ్లు.ref[97]

సహజ యురేనియం మూడు ప్రధాన ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటుంది: యురేనియం-238 (99.28% సహజ లభ్యత), యురేనియం-235 (0.71%), మరియు యురేనియం-234 (0.0054%). వీటితో పాటు ఐదు ఇతర అల్ప ఐసోటోపులు ఉన్నాయి: యురేనియం-240, ఇది ప్లూటోనియం-244 యొక్క క్షయ ఉత్పత్తి;[97] యురేనియం-239, ఇది 238U స్వచ్ఛంద విచ్ఛిత్తికి గురైనప్పుడు విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్లను మరొక 238U పరమాణువు గ్రహించడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది; యురేనియం-237, ఇది 238U ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రెండు న్యూట్రాన్లను విడుదల చేసినప్పుడు ఏర్పడుతుంది, ఇది తర్వాత నెప్టూనియం-237గా క్షీణిస్తుంది; యురేనియం-236, ఇది 235U పై న్యూట్రాన్ గ్రహణము మరియు ప్లూటోనియం-244 యొక్క క్షయ ఉత్పత్తిగా అల్ప పరిమాణంలో లభిస్తుంది;Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag[98]</ref> మరియు చివరగా, యురేనియం-233, ఇది నెప్టూనియం-237 యొక్క క్షయ శృంఖలం (decay chain)లో ఏర్పడుతుంది. అదనంగా, సహజ థోరియం-232 యొక్క ద్వి బీటా క్షయం ద్వారా యురేనియం-232 ఉత్పత్తి కావాలి, అయితే శక్తిపరంగా సాధ్యమయ్యే ఈ ప్రక్రియ ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు.[99]

యురేనియం-238 అనేది యురేనియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్, దీని అర్థ జీవిత కాలం సుమారు 4.463×10^9 సంవత్సరాలు,ref ఇది దాదాపు భూమి వయస్సుకు సమానం. యురేనియం-238 ప్రధానంగా ఆల్ఫా ఉద్గారిణి, ఇది థోరియం-234గా క్షీణిస్తుంది. ఇది చివరికి 18 సభ్యులను కలిగి ఉన్న యురేనియం శ్రేణి ద్వారా లెడ్-206 (సీసం-206)గా క్షీణిస్తుంది.[8] యురేనియం-238 విచ్ఛిత్తి చెందదు (fissile కాదు), కానీ ఇది ఒక ఫెర్టైల్ ఐసోటోప్, ఎందుకంటే న్యూట్రాన్ ఉత్తేజితం తర్వాత ఇది ప్లూటోనియం-239గా మార్చబడుతుంది, ఇది మరొక విచ్ఛిత్తి చెందే ఐసోటోప్. నిజానికి, 238U కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్‌ను గ్రహించి రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ యురేనియం-239ను ఉత్పత్తి చేయగలదు. 239U బీటా ఉద్గారం ద్వారా నెప్టూనియం-239గా క్షీణిస్తుంది, ఇది కూడా బీటా ఉద్గారిణి, ఇది కొన్ని రోజుల్లోనే ప్లూటోనియం-239గా మారుతుంది. 239Puను 16 జూలై 1945న న్యూ మెక్సికోలో జరిగిన "ట్రినిటీ టెస్ట్"లో పేల్చిన మొదటి అణు బాంబులో విచ్ఛిత్తి పదార్థంగా ఉపయోగించారు.(Seaborg, 1968, p. 773)

యురేనియం-235 యొక్క అర్థ జీవిత కాలం సుమారు 7.04×10^8 సంవత్సరాలు; ఇది 238U తర్వాత యురేనియం యొక్క తదుపరి అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్ మరియు ఇది కూడా ప్రధానంగా ఆల్ఫా ఉద్గారిణి, ఇది థోరియం-231గా క్షీణిస్తుంది.ref యురేనియం-235 అణు రియాక్టర్లు మరియు అణు ఆయుధాలు రెండింటికీ ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే భూమిపై ప్రకృతిలో గణనీయమైన మొత్తంలో లభించే ఏకైక విచ్ఛిత్తి చెందే యురేనియం ఐసోటోప్ ఇదే. దీని అర్థం ఇది థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా రెండు లేదా మూడు ముక్కలుగా (విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు) విడిపోగలదు.[8] 235U యొక్క క్షయ శృంఖలం, దీనిని యాక్టినియం శ్రేణి అని పిలుస్తారు, 15 సభ్యులను కలిగి ఉంటుంది మరియు చివరికి లెడ్-207గా క్షీణిస్తుంది.[8] ఈ క్షయ శ్రేణులలో స్థిరమైన క్షయ రేట్లు, రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ చేయడంలో మాతృ మరియు పుత్రిక మూలకాల నిష్పత్తుల పోలికను ఉపయోగకరంగా చేస్తాయి.

యురేనియం-236 యొక్క అర్థ జీవిత కాలం 2.342×10^7 సంవత్సరాలుref మరియు ఇది ప్రకృతిలో గణనీయమైన పరిమాణంలో కనిపించదు. యురేనియం-236 యొక్క అర్థ జీవిత కాలం అది ప్రాథమికంగా ఉండటానికి చాలా తక్కువ, అయినప్పటికీ ఇది దాని ఆల్ఫా క్షయ పుత్రిక అయిన థోరియం-232 యొక్క అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్ పూర్వీకుడిగా గుర్తించబడింది.[56] యురేనియం-236 ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనంలో కనిపిస్తుంది, ఎప్పుడు అంటే 235U పై న్యూట్రాన్ గ్రహణము విచ్ఛిత్తిని ప్రేరేపించనప్పుడు, లేదా ప్లూటోనియం-240 యొక్క క్షయ ఉత్పత్తిగా ఏర్పడినప్పుడు. యురేనియం-236 ఫెర్టైల్ కాదు, ఎందుకంటే విచ్ఛిత్తి చెందే 239Puను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరో మూడు న్యూట్రాన్ గ్రహణాలు అవసరం, మరియు ఇది స్వయంగా విచ్ఛిత్తి చెందదు; అందువల్ల, ఇది దీర్ఘకాలిక రేడియోధార్మిక వ్యర్థంగా పరిగణించబడుతుంది.[100]

యురేనియం-234 అనేది యురేనియం శ్రేణిలో సభ్యుడు మరియు దాని పూర్వీకుడైన 238Uతో సమతుల్యతలో ఉంటుంది; ఇది 245,500 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో ఆల్ఫా క్షయానికి గురవుతుందిref మరియు సాపేక్షంగా తక్కువ కాలం ఉండే ఐసోటోపుల శ్రేణి ద్వారా లెడ్-206గా క్షీణిస్తుంది.

యురేనియం-233, 160,000 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో ఆల్ఫా క్షయానికి గురవుతుంది మరియు 235U వలె, ఇది విచ్ఛిత్తి చెందుతుంది.[3] దీనిని సాధారణంగా అణు రియాక్టర్‌లో న్యూట్రాన్ బాంబు దాడి ద్వారా థోరియం-232 నుండి పెంపకం చేయవచ్చు; ఈ ప్రక్రియను థోరియం ఇంధన చక్రం అని పిలుస్తారు. 233U యొక్క విచ్ఛిత్తి సామర్థ్యం మరియు థోరియం యొక్క అధిక సహజ లభ్యత (యురేనియం కంటే మూడు రెట్లు) కారణంగా,[101] 233Uను 235U మరియు 239Puకు ప్రత్యామ్నాయంగా అణు ఇంధనంగా ఉపయోగించడంపై పరిశోధనలు జరిగాయి,[102] అయితే 2022 నాటికి ఇది విస్తృతంగా వాడుకలో లేదు.[101] యురేనియం-233 యొక్క క్షయ శృంఖలం నెప్టూనియం శ్రేణిలో భాగంగా ఉంటుంది మరియు దాదాపు స్థిరమైన బిస్మత్-209 (అర్థ జీవిత కాలం 2.01×10^19 years)ref మరియు స్థిరమైన థాలియం-205తో ముగుస్తుంది.

యురేనియం-232 అనేది 68.9 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో ఆల్ఫా ఉద్గారిణి.ref ఈ ఐసోటోప్ 233U ఉత్పత్తిలో ఉప-ఉత్పత్తిగా తయారవుతుంది మరియు ఇది ఇబ్బందికరమైనదిగా పరిగణించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది విచ్ఛిత్తి చెందదు మరియు 208Tl వంటి స్వల్పకాలిక ఆల్ఫా మరియు గామా ఉద్గారిణుల ద్వారా క్షీణిస్తుంది.[102] థోరియం-232 కూడా ద్వి బీటా క్షయం చెందగలదని, ఇది యురేనియం-232ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని భావిస్తున్నారు, కానీ ఇది ఇంకా ప్రయోగాత్మకంగా గమనించబడలేదు.ref

232U నుండి 236U వరకు ఉన్న అన్ని ఐసోటోపులు స్వల్ప క్లస్టర్ క్షయ శాఖలను (×10^-10% కంటే తక్కువ) కలిగి ఉంటాయి, మరియు 233U మినహా, 238Uతో పాటు, ఇవన్నీ స్వల్ప స్వచ్ఛంద విచ్ఛిత్తి శాఖలను కలిగి ఉంటాయి;ref స్వచ్ఛంద విచ్ఛిత్తికి గరిష్ట శాఖ నిష్పత్తి (branching ratio) 238U కోసం సుమారు 5×10^-5%, లేదా ప్రతి రెండు మిలియన్ క్షయాలలో ఒకటి.[103] తక్కువ కాలం ఉండే అల్ప ఐసోటోపులు 237U మరియు 239U ప్రత్యేకంగా బీటా క్షయం చెందుతాయి, వీటి అర్థ జీవిత కాలాలు వరుసగా 6.752 రోజులు మరియు 23.45 నిమిషాలు.ref

మొత్తంగా, 28 యురేనియం ఐసోటోపులు గుర్తించబడ్డాయి, ఇవి ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలో 214[104] నుండి 242 వరకు ఉన్నాయి, 220 మినహా.ref[105] సహజ నమూనాలలో లేదా అణు ఇంధనంలో కనిపించని యురేనియం ఐసోటోపులలో, అత్యంత కాలం ఉండేది 230U, ఇది 20.23 రోజుల అర్థ జీవిత కాలంతో ఆల్ఫా ఉద్గారిణి.ref ఈ ఐసోటోప్‌ను టార్గెటెడ్ ఆల్ఫా-పార్టికల్ థెరపీ (TAT)లో ఉపయోగించడం కోసం పరిశీలించారు.[106] 231U (అర్థ జీవిత కాలం 4.2 రోజులు) మరియు 240U (అర్థ జీవిత కాలం 14.1 గంటలు) మినహా మిగిలిన అన్ని ఐసోటోపుల అర్థ జీవిత కాలాలు ఒక గంట కంటే తక్కువ.ref అత్యంత స్వల్ప కాలం ఉండే ఐసోటోప్ 221U, దీని అర్థ జీవిత కాలం 660 నానోసెకన్లు, మరియు ఇప్పటివరకు తెలియని 220U ఇంకా తక్కువ అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.[107] 232U కంటే తేలికైన ప్రోటాన్-సమృద్ధి ఐసోటోపులు ప్రధానంగా ఆల్ఫా క్షయానికి గురవుతాయి, 229U మరియు 231U మినహా, ఇవి వరుసగా పాజిట్రాన్ ఉద్గారం మరియు ఎలక్ట్రాన్ గ్రహణం ద్వారా ప్రోటాక్టినియం ఐసోటోపులుగా క్షీణిస్తాయి; న్యూట్రాన్-సమృద్ధి 240U, 241U, మరియు 242U బీటా క్షయం చెంది నెప్టూనియం ఐసోటోపులును ఏర్పరుస్తాయి.ref[105]

ఎన్రిచ్‌మెంట్ (సమృద్ధి చేయడం)

ప్రధాన వ్యాసం: Enriched uranium

ప్రకృతిలో, యురేనియం యురేనియం-238 (99.2742%) మరియు యురేనియం-235 (0.7204%)గా లభిస్తుంది.ref ఐసోటోప్ విభజన అణు ఆయుధాలు మరియు చాలా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ల కోసం విచ్ఛిత్తి చెందే యురేనియం-235ను కేంద్రీకరిస్తుంది (ఎన్రిచ్ చేస్తుంది), గ్యాస్ కూల్డ్ రియాక్టర్లు మరియు ప్రెషరైజ్డ్ హెవీ వాటర్ రియాక్టర్లు మినహా. విచ్ఛిత్తి చెందే యురేనియం-235 పరమాణువు విడుదల చేసే చాలా న్యూట్రాన్లు అణు గొలుసు చర్యను కొనసాగించడానికి ఇతర యురేనియం-235 పరమాణువులను తాకాలి. దీనిని సాధించడానికి అవసరమైన యురేనియం-235 యొక్క గాఢత మరియు మొత్తాన్ని 'క్రిటికల్ మాస్' (critical mass) అని పిలుస్తారు.[108]

'ఎన్రిచ్డ్' (సమృద్ధి చేయబడిన) అని పరిగణించబడాలంటే, యురేనియం-235 భిన్నం 3% నుండి 5% మధ్య ఉండాలి.[109] ఈ ప్రక్రియ యురేనియం-235 తగ్గి, యురేనియం-238 భిన్నం పెరిగిన భారీ మొత్తంలో యురేనియంను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని డిప్లీటెడ్ యురేనియం లేదా 'DU' అని పిలుస్తారు. 'డిప్లీటెడ్' (తగ్గిన) అని పరిగణించబడాలంటే, 235U గాఢత 0.3% కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.[110] 2001 నుండి యురేనియం ధర పెరిగింది, కాబట్టి 0.35% కంటే ఎక్కువ యురేనియం-235 ఉన్న ఎన్రిచ్‌మెంట్ వ్యర్థాలను తిరిగి ఎన్రిచ్ చేయడం కోసం పరిశీలిస్తున్నారు, దీనివల్ల డిప్లీటెడ్ యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ ధర 2001లో $5 నుండి జూలై 2007లో కిలోగ్రాముకు $130 కంటే ఎక్కువకు పెరిగింది.[110]

గ్యాస్ సెంట్రిఫ్యూజ్ ప్రక్రియ, ఇందులో వాయు రూపంలోని యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ (6)ను హై-స్పీడ్ సెంట్రిఫ్యూజ్లను ఉపయోగించి 235UF6 మరియు 238UF6 మధ్య అణు భారం వ్యత్యాసం ద్వారా వేరు చేస్తారు, ఇది అత్యంత చౌకైన మరియు ప్రధాన ఎన్రిచ్‌మెంట్ ప్రక్రియ.(Emsley, 2001, p. 478) వాయు వ్యాపనం (gaseous diffusion) ప్రక్రియ ఎన్రిచ్‌మెంట్ కోసం ప్రధాన పద్ధతిగా ఉండేది మరియు దీనిని మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్లో ఉపయోగించారు. ఈ ప్రక్రియలో, యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ వెండి-జింక్ పొర ద్వారా పదేపదే వ్యాపింపజేయబడుతుంది, మరియు యురేనియం యొక్క వివిధ ఐసోటోపులు వ్యాపన రేటు ద్వారా వేరు చేయబడతాయి (యురేనియం-238 బరువుగా ఉండటం వల్ల అది యురేనియం-235 కంటే కొంచెం నెమ్మదిగా వ్యాపిస్తుంది).(Emsley, 2001, p. 478) మాలిక్యులర్ లేజర్ ఐసోటోప్ సెపరేషన్ పద్ధతి యురేనియం-235 మరియు ఫ్లోరిన్ మధ్య బంధాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి ఖచ్చితమైన శక్తి కలిగిన లేజర్ కిరణాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది యురేనియం-238ను ఫ్లోరిన్‌తో బంధించబడేలా ఉంచి, యురేనియం-235 లోహాన్ని ద్రావణం నుండి అవక్షేపించేలా చేస్తుంది.(Emsley, 2001, p. 479) ఎన్రిచ్‌మెంట్ యొక్క మరొక లేజర్ పద్ధతిని అటామిక్ వేపర్ లేజర్ ఐసోటోప్ సెపరేషన్ (AVLIS) అని పిలుస్తారు మరియు ఇది డై లేజర్ల వంటి దృశ్య ట్యూనబుల్ లేజర్లను ఉపయోగిస్తుంది.[111] ఉపయోగించే మరొక పద్ధతి ద్రవ ఉష్ణ వ్యాపనం.[2]

ఏదైనా తెలిసిన సహజ నమూనాలలో 235U నుండి 238U నిష్పత్తిలో గణనీయమైన వ్యత్యాసం గాబన్లోని ఒక్లోలో మాత్రమే కనిపిస్తుంది, అక్కడ సహజ అణు విచ్ఛిత్తి రియాక్టర్లు సుమారు రెండు బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం కొంత 235Uను వినియోగించుకున్నాయి, అప్పుడు 235U నుండి 238U నిష్పత్తి తక్కువ ఎన్రిచ్డ్ యురేనియంకు దగ్గరగా ఉండేది, ఇది సాధారణ ("తేలికపాటి") నీటిని మానవ నిర్మిత లైట్ వాటర్ రియాక్టర్లలో వలె న్యూట్రాన్ మోడరేటర్గా పనిచేయడానికి అనుమతించింది. అటువంటి సహజ విచ్ఛిత్తి రియాక్టర్ల ఉనికి, ఇది సిద్ధాంతపరంగా ముందే ఊహించబడింది, ఫ్రాన్స్‌లో యురేనియం ఎన్రిచ్‌మెంట్ సమయంలో 235U గాఢతలో స్వల్ప వ్యత్యాసం కనుగొనబడటంతో నిరూపించబడింది. ఎటువంటి హానికరమైన మానవ చర్యను (ఉదాహరణకు 235U దొంగతనం) తోసిపుచ్చడానికి తదుపరి పరిశోధనలు, సాధారణ విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల (లేదా వాటి స్థిరమైన పుత్రిక న్యూక్లైడ్ల) ఐసోటోప్ నిష్పత్తులను విచ్ఛిత్తి కోసం ఆశించిన విలువలతో సరిపోల్చడం ద్వారా సిద్ధాంతాన్ని ధృవీకరించాయి, ఇవి ఆ మూలకాల యొక్క విచ్ఛిత్తి-యేతర నమూనాల కోసం ఆశించిన విలువల నుండి భిన్నంగా ఉన్నాయి.[112]

మానవ బహిర్గతం

ఒక వ్యక్తి గాలిలోని ధూళిని పీల్చడం ద్వారా లేదా కలుషితమైన నీరు మరియు ఆహారాన్ని తీసుకోవడం ద్వారా యురేనియం (లేదా దాని రేడియోధార్మిక పుత్రికలు, రాడాన్ వంటివి) బహిర్గతం కావచ్చు. గాలిలో యురేనియం పరిమాణం సాధారణంగా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది; అయితే, యురేనియం మలినాలను కలిగి ఉన్న ఫాస్ఫేట్ ఎరువులను ప్రాసెస్ చేసే కర్మాగారాల్లో పనిచేసేవారు, అణు ఆయుధాలను తయారు చేసిన లేదా పరీక్షించిన ప్రభుత్వ సౌకర్యాల దగ్గర నివసించేవారు, డిప్లీటెడ్ యురేనియం ఆయుధాలను ఉపయోగించిన ఆధునిక యుద్ధభూమి దగ్గర నివసించేవారు లేదా పనిచేసేవారు, లేదా బొగ్గు ఆధారిత విద్యుత్ ప్లాంట్, యురేనియం ఖనిజాన్ని తవ్వే లేదా ప్రాసెస్ చేసే సౌకర్యాలు, లేదా రియాక్టర్ ఇంధనం కోసం యురేనియంను ఎన్రిచ్ చేసే సౌకర్యాల దగ్గర నివసించేవారు లేదా పనిచేసేవారు యురేనియం బహిర్గతం అయ్యే అవకాశం ఎక్కువగా ఉండవచ్చు.[113][114] యురేనియం నిక్షేపాలపై (సహజ లేదా మానవ నిర్మిత స్లాగ్ నిక్షేపాలు) ఉన్న ఇళ్లు లేదా నిర్మాణాలు రాడాన్ వాయువుకు బహిర్గతం అయ్యే అవకాశం ఎక్కువగా ఉండవచ్చు.

సహజ మరియు డిప్లీటెడ్ యురేనియం యొక్క ఆరోగ్య ప్రభావాలు రేడియేషన్ కంటే రసాయనపరమైనవి.[114] ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ (OSHA) కార్యాలయంలో యురేనియం బహిర్గతం కోసం అనుమతించదగిన బహిర్గత పరిమితిని 8 గంటల పని దినానికి 0.25 mg/m3గా నిర్ణయించింది. నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ (NIOSH) 8 గంటల పని దినానికి 0.2 mg/m3 సిఫార్సు చేయబడిన బహిర్గత పరిమితిని (REL) మరియు 0.6 mg/m3 స్వల్పకాలిక పరిమితిని నిర్ణయించింది. 10 mg/m3 వద్ద, యురేనియం జీవితానికి మరియు ఆరోగ్యానికి తక్షణమే ప్రమాదకరం.[115]

తీసుకున్న యురేనియంలో ఎక్కువ భాగం జీర్ణక్రియ సమయంలో విసర్జించబడుతుంది. యురేనియం ఆక్సైడ్ వంటి కరగని రూపాలను తీసుకున్నప్పుడు 0.5% మాత్రమే శోషించబడుతుంది, అయితే మరింత కరిగే యురేనైల్ అయాన్ శోషణ 5% వరకు ఉండవచ్చు.(Emsley, 2001, p. 477) అయితే, కరిగే యురేనియం సమ్మేళనాలు త్వరగా శరీరం గుండా వెళ్ళిపోతాయి, అయితే కరగని యురేనియం సమ్మేళనాలు, ముఖ్యంగా ధూళి రూపంలో ఊపిరితిత్తులలోకి పీల్చినప్పుడు, మరింత తీవ్రమైన బహిర్గత ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తాయి. రక్తప్రవాహంలోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, శోషించబడిన యురేనియం బయోఅక్యుమ్యులేట్ అయ్యి, యురేనియంకు ఫాస్ఫేట్లపై ఉన్న అనుబంధం కారణంగా ఎముక కణజాలంలో చాలా సంవత్సరాలు ఉంటుంది.(Emsley, 2001, p. 477) శరీరంలో చేరిన యురేనియం యురేనైల్ అయాన్లుగా మారుతుంది, ఇవి ఎముక, కాలేయం, మూత్రపిండాలు మరియు పునరుత్పత్తి కణజాలాలలో పేరుకుపోతాయి.[116]

యురేనియం వంటి అధిక పరమాణు సంఖ్య కలిగిన మూలకాలు, సహజ నేపథ్య గామా మరియు ఎక్స్-కిరణాలను శోషించుకోవడం మరియు ఫోటోఎలక్ట్రాన్లను తిరిగి విడుదల చేయడం ద్వారా ఫాంటమ్ లేదా ద్వితీయ రేడియోటాక్సిసిటీని ప్రదర్శిస్తాయి, ఇది DNA యొక్క ఫాస్ఫేట్ భాగంతో యురేనియంకు ఉన్న అధిక అనుబంధంతో కలిసి DNAలో సింగిల్ మరియు డబుల్ స్ట్రాండ్ విచ్ఛిన్నాలను పెంచుతుంది.[117]

యురేనియం చర్మం ద్వారా శోషించబడదు, మరియు యురేనియం విడుదల చేసే ఆల్ఫా కణాలు చర్మాన్ని చొచ్చుకుపోలేవు.[19]

యురేనియంను ఉక్కు ఉపరితలాల నుండి[118] మరియు జలభృత్ల (aquifers) నుండి తొలగించవచ్చు.[119][120]

ప్రభావాలు మరియు జాగ్రత్తలు

యురేనియం స్వల్పంగా రేడియోధార్మికతను కలిగి ఉండటమే కాకుండా, ఒక విషపూరిత లోహం కూడా కావడంతో, దీనికి గురికావడం వల్ల మూత్రపిండం, మెదడు, కాలేయం, గుండె మరియు ఇతర వ్యవస్థల సాధారణ పనితీరు దెబ్బతింటుంది.(Emsley, 2001, p. 477)[121][122] యురేనియం ఒక పునరుత్పత్తి విషకారి కూడా.[123][124] 238U క్షయం యొక్క ప్రాథమిక రూపమైన ఆల్ఫా రేడియేషన్ చాలా తక్కువ పరిధిని కలిగి ఉండి, చర్మాన్ని చొచ్చుకుపోలేదు కాబట్టి, రేడియోలాజికల్ ప్రభావాలు సాధారణంగా స్థానికంగానే ఉంటాయి. పీల్చిన యురేనియం నుండి వెలువడే ఆల్ఫా రేడియేషన్, అణు కర్మాగారాల్లో పనిచేసే కార్మికులలో ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌కు కారణమవుతుందని నిరూపించబడింది.[125] సహజ లేదా క్షీణించిన యురేనియం రెండింటినీ క్యాన్సర్ కారకాలుగా వర్గీకరించలేమని Centers for Disease Control ఒక అధ్యయనంలో పేర్కొంది.[126] దీని క్షయ ఉత్పత్తులకు, ముఖ్యంగా రాడాన్కు గురికావడం ఒక ముఖ్యమైన ఆరోగ్య ముప్పు. యురేనియం ప్రాసెసింగ్ వల్ల రేడియంతో కలుషితమైన వ్యర్థాలు ఏర్పడతాయి, ఇవి రాడాన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తాయి.[127] దీని సుదీర్ఘ అర్ధ-జీవిత కాలం (half-life) కారణంగా, శుద్ధి చేసిన యురేనియం మిలియన్ల సంవత్సరాల వరకు గణనీయమైన మొత్తంలో డాటర్ న్యూక్లైడ్లను ఉత్పత్తి చేయదు. స్ట్రోంటియం-90, అయోడిన్-131 మరియు ఇతర విచ్ఛిన్న ఉత్పత్తులకు గురికావడం యురేనియం ఎక్స్‌పోజర్‌తో సంబంధం లేనిది, కానీ ఇది వైద్య ప్రక్రియల వల్ల లేదా ఖర్చయిన రియాక్టర్ ఇంధనం లేదా అణు ఆయుధాల పతనం (fallout) వల్ల సంభవించవచ్చు.[128]

అధిక సాంద్రత కలిగిన యురేనియం హెక్సాఫ్లోరైడ్ ప్రమాదవశాత్తు పీల్చడం వల్ల మానవ మరణాలు సంభవించినప్పటికీ, ఆ మరణాలు యురేనియం వల్ల కాకుండా, అత్యంత విషపూరితమైన హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు యురేనైల్ ఫ్లోరైడ్ ఉత్పత్తి వల్ల సంభవించాయి.[129] యురేనియం పైరోఫోరిక్ (గాలిలో దానంతట అదే మండే స్వభావం) కాబట్టి, సన్నగా విభజించబడిన యురేనియం లోహం అగ్ని ప్రమాదానికి దారితీస్తుంది; చిన్న రేణువులు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలిలో స్వయంచాలకంగా మండుతాయి.[3]

యురేనియం లోహాన్ని నిర్వహించేటప్పుడు తగిన జాగ్రత్తగా చేతి తొడుగులు (gloves) ధరించడం సాధారణం.[130] ప్రజలు యురేనియం గాఢతను పీల్చకుండా లేదా మింగకుండా ఉండేలా జాగ్రత్తలు తీసుకుంటారు.[130]

ఇవి కూడా చూడండి

గమనికలు


ప్రస్తావనలు

  1. ↑ Uranium. Encyclopaedia Britannica.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 (2005). Uranium. The McGraw-Hill Science and Technology Encyclopedia. ISBN 978-0-07-142957-3.
  3. ↑ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 హమ్మండ్, సి.ఆర్.. (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics. CRC press. ISBN 978-0-8493-0481-1.
  4. ↑ Uranium. Royal Society of Chemistry.
  5. ↑ Lead. Royal Society of Chemistry.
  6. ↑ Tungsten. Royal Society of Chemistry.
  7. ↑ Gold. Royal Society of Chemistry.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 uranium. Columbia Electronic Encyclopedia.
  9. ↑ L'Annunziata, మైఖేల్ ఎఫ్.. (2020). "Handbook of radioactivity analysis". 39. Elsevier ; Academic Press, an imprint of Elsevier. ISBN 9780128143988.
  10. ↑ NRC Glossary: Fissionable material. www.nrc.gov.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 uranium. Encyclopedia of Espionage, Intelligence, and Security.
  12. ↑ Rollett, ఎ.డి.. (2008). Applications of Texture Analysis. 108. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-470-40835-3.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 5 52–160. Springer. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_5.
  14. ↑ (2000). Development of DU Munitions. Depleted Uranium in the Gulf (II).
  15. ↑ (1998). Nuclear Weapon Design. Federation of American Scientists.
  16. ↑ "Statement regarding the Good Morning America broadcast," The Homer Laughlin China Co. ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ, 16 మార్చి 2011, 25 మార్చి 2012న యాక్సెస్ చేయబడింది.
  17. ↑ Dial R for radioactive – 12 జూలై 1997 – New Scientist. Newscientist.com.
  18. ↑ Uranium Mining. Atomic Heritage Foundation.
  19. ↑ 19.0 19.1 EPA Facts about Uranium. U.S. Environmental Protection Agency.
  20. ↑ (1999). Uranium Containing Dentures (ca. 1960s, 1970s). ORAU Museum of Radiation and Radioactivity.
  21. ↑ క్లాప్రోత్, ఎం. హెచ్.. (1789). Chemische Untersuchung des Uranits, einer neuentdeckten metallischen Substanz. Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufacturen. 2 387–403.
  22. ↑ Uranium. The American Heritage Dictionary of the English Language.
  23. ↑ మిస్కోవిక్, పావెల్. (2023-04-01). "Name game: the naming history of the chemical elements—part 1—from antiquity till the end of 18th century". Foundations of Chemistry. 25 (1) 29–51. doi:10.1007/s10698-022-09448-5.
  24. ↑ పెలిగోట్, ఇ.-ఎం.. (1842). Recherches Sur L'Uranium. అన్నాలెస్ డి చిమీ ఎట్ డి ఫిజిక్. 5 (5) 5–47.
  25. ↑ (10 ఏప్రిల్ 1920). The Electric Journal. వెస్టింగ్‌హౌస్ క్లబ్.
  26. ↑ (10 ఏప్రిల్ 1917). Preparation of ferro-uranium. U.S. Govt. print. off..
  27. ↑ Fermi, Enrico. (12 December 1938). Artificial radioactivity produced by neutron bombardment: Nobel Lecture. Royal Swedish Academy of Sciences.
  28. ↑ De Gregorio, A.. (2003). "A Historical Note About How the Property was Discovered that Hydrogenated Substances Increase the Radioactivity Induced by Neutrons". Nuovo Saggiatore. 19 41–47. doi:10.1088/0004-637X/698/2/1963.
  29. ↑ Nigro, M.. (2004). Hahn, Meitner e la teoria della fissione.
  30. ↑ van der Krogt, Peter. Elementymology & Elements Multidict.
  31. ↑ (1939). Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction. Nature. 143 (5218) 239–240. doi:10.1038/224466a0.
  32. ↑ Alfred O. C. Nier. www.aps.org.
  33. ↑ Popp. (2016-09-21). Wissenschaftsgeschichte: Hitlers Atombombe – warum es sie nicht gab – Spektrum der Wissenschaft. Spektrum.de.
  34. ↑ Chicago Pile One. large.stanford.edu.
  35. ↑ Walsh, John. (19 June 1981). A Manhattan Project Postscript. Science. 212 (4501) 1369–1371. doi:10.1126/science.212.4501.1369.
  36. ↑ Helmreich, J.E. Gathering Rare Ores: The Diplomacy of Uranium Acquisition, 1943–1954, Princeton UP, 1986: ch. 10 0-7837-9349-9
  37. ↑ (2012). Reactors Designed by Argonne National Laboratory: Fast Reactor Technology. U.S. Department of Energy, Argonne National Laboratory.
  38. ↑ (1998). History and Success of Argonne National Laboratory: Part 1. U.S. Department of Energy, Argonne National Laboratory.
  39. ↑ (2012). Reactors Designed by Argonne National Laboratory: Light Water Reactor Technology Development. U.S. Department of Energy, Argonne National Laboratory.
  40. ↑ (17 October 1956). 1956: Queen switches on nuclear power. BBC News.
  41. ↑ (2012). STR (Submarine Thermal Reactor) in "Reactors Designed by Argonne National Laboratory: Light Water Reactor Technology Development". U.S. Department of Energy, Argonne National Laboratory.
  42. ↑ 42.0 42.1 Oklo: Natural Nuclear Reactors. Office of Civilian Radioactive Waste Management.
  43. ↑ Warneke, T.. (2002). "A new ground-level fallout record of uranium and plutonium isotopes for northern temperate latitudes". Earth and Planetary Science Letters. 203 (3–4) 1047–1057. doi:10.1016/S0012-821X(02)00930-5.
  44. ↑ (25 March 2009). The Worst Nuclear Disasters. Time.
  45. ↑ Gilliland, Frank D.. (March 2000). "Uranium Mining and Lung Cancer Among Navajo Men in New Mexico and Arizona, 1969 to 1993". Journal of Occupational and Environmental Medicine. 42 (3) 278–283. doi:10.1097/00043764-200003000-00008.
  46. ↑ (2002). "The History of Uranium Mining and the Navajo People". American Journal of Public Health. 92 (9) 1410–1419. doi:10.2105/AJPH.92.9.1410.
  47. ↑ (1997). "Survey of CT techniques and absorbed dose in various Dutch hospitals". The British Journal of Radiology. 70 (832) 367–371. doi:10.1259/bjr.70.832.9166072. (18 ఆసుపత్రుల నుండి 3000 పరీక్షలు)
  48. ↑ Russia's Nuclear Fuel Cycle. World Nuclear Association. Updated December 2021.
  49. ↑ Emsley, John. (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  50. ↑ Biever, Celeste. (27 July 2005). First measurements of Earth's core radioactivity. New Scientist.
  51. ↑ (7 May 2003). Potassium-40 heats up Earth's core. physicsworld.com.
  52. ↑ Schnug, E., Sun, Y., Zhang, L., Windmann, H., Lottermoser, B.G., Ulrich, A. E., Bol, R., Makeawa, M., and Haneklaus, S.H. (2023) "Elemental loads with phosphate fertilizers – a constraint for soil productivity?" In: Bolan, N.S. and Kirkham, M.B. (eds.) Managing Soil Constraints for Sustaining Productivity. CRC Press.
  53. ↑ History/Origin of Chemicals. NASA.
  54. ↑ (1957). "Synthesis of the Elements in Stars". Reviews of Modern Physics. 29 (4) 547. doi:10.1103/RevModPhys.29.547.
  55. ↑ Clayton, Donald D.. (1968). "Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis". 577–91. Mc-Graw-Hill. ISBN 978-0-226-10953-4.
  56. ↑ 56.0 56.1 (1978). "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory". Annals of Science. 35 (6) 581–97. doi:10.1080/00033797800200441.
  57. ↑ (4 March 2016). "Origin of uranium isotope variations in early solar nebula condensates". Science Advances. 2 (3). doi:10.1126/sciadv.1501400.
  58. ↑ (2005). "Evidence of uranium biomineralization in sandstone-hosted roll-front uranium deposits, northwestern China". Ore Geology Reviews. 26 (3–4) 198. doi:10.1016/j.oregeorev.2004.10.003.
  59. ↑ (2015). "Spatial Distribution of an Uranium-Respiring Betaproteobacterium at the Rifle, CO Field Research Site". PLOS ONE. 10 (4). doi:10.1371/journal.pone.0123378.
  60. ↑ (June 2005). "Bioreduction of uranium: environmental implications of a pentavalent intermediate". Environmental Science & Technology. 39 (15) 5657–5660. doi:10.1021/es048232b.
  61. ↑ (January 2020

ఉదహరించిన మూలాలు

బయటి లింకులు

uranium

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Uranium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=యురేనియం&oldid=994"