ما هو الیورانیوم وما دوره فی الأسلحه النوویه وإنتاج الطاقه؟

وبحسب ساعدنیوز نقلًا عن تقدیرات “اتحاد العلماء الأمریکیین” و“جمعیه مراقبه التسلح الدولیه”، تمتلک تسع دول حالیًا أسلحه نوویه أو یُعتقد أنها تمتلکها: الولایات المتحده، روسیا، الصین، فرنسا، المملکه المتحده، الهند، باکستان، کوریا الشمالیه، وإسرائیل.

بالإضافه إلى موجه الانفجار والحراره الشدیده، تطلق الأسلحه النوویه إشعاعات یمکن أن تسبب أمراضًا خطیره وتسممًا إشعاعیًا، وتستمر آثارها لفتره طویله بعد الانفجار.

لکن قبل أن یصبح الیورانیوم ماده أساسیه فی صناعه الأسلحه النوویه، کیف تم اکتشافه وما هی استخداماته السلمیه؟

ما هو الیورانیوم؟

الیورانیوم عنصر کیمیائی فلزی ثقیل ذو لون أبیض فضی. رمزه فی الجدول الدوری هو “U” وعدده الذری 92. یوجد طبیعیًا بترکیز منخفض فی التربه والصخور والمیاه، ویتم استخراجه تجاریًا من خامات تحتوی على الیورانیوم مثل الیورانینیت والبیتشبلند.

الیورانیوم النقی معدن أبیض مائل إلى الفضی أو رمادی فضی، لکن خاماته فی الطبیعه قد تکون صفراء أو بنیه أو سوداء أو خضراء حسب ترکیبها.

یتم استخراج خام الیورانیوم من المناجم السطحیه أو تحت الأرض. وبعد الاستخراج یتم تکسیر الخام ومعالجته فی منشآت متخصصه لفصل الیورانیوم عن المواد الأخرى. وهناک طریقه أخرى تُسمى “الاستخلاص فی الموقع” حیث یتم حقن محلول فی الطبقات الجوفیه لإذابه الیورانیوم ثم ضخه إلى السطح لمعالجته.

وبحسب وزاره الطاقه الأمریکیه، یتم عاده تخزین الیورانیوم المستخرج وتداوله وبیعه على شکل مرکز أکسید الیورانیوم المعروف باسم “الکعکه الصفراء”.

یتمیز الیورانیوم بکثافه عالیه جدًا تبلغ حوالی 19 غرامًا لکل سنتیمتر مکعب، أی أنه أثقل بنحو 1.7 مره من الرصاص.

ویشیر الموقع العالمی للاتحاد النووی إلى أنه رغم أن الیورانیوم لیس عنصرًا وفیرًا فی النظام الشمسی، فإن تحلله الإشعاعی البطیء مع عناصر مشعه أخرى یساهم فی إنتاج جزء مهم من حراره باطن الأرض، وهی الحراره التی تلعب دورًا فی حرکه الصفائح التکتونیه.

وبحسب المصدر نفسه، یُعتقد أن الیورانیوم تکوّن قبل نشأه الأرض أثناء انفجارات نجمیه ضخمه تُعرف بالمستعرات العظمى، ثم دخل فی المواد التی تشکل منها النظام الشمسی.

فی الماضی، کان الیورانیوم یُستخرج أساسًا بطرق تقلیدیه، أما الیوم فإن جزءًا کبیرًا من الإنتاج العالمی یتم عبر الاستخلاص فی الموقع ثم تحویله إلى “الکعکه الصفراء”، وهی الشکل التجاری الشائع للیورانیوم.

من اکتشف الیورانیوم؟

کان مارتن هاینریش کلابروث، الکیمیائی الألمانی، أول من اکتشف الیورانیوم عام 1789 أثناء تحلیله عینات من خام البیتشبلند القادم من مناجم الفضه فی منطقه یواخیمستال فی بوهیمیا (التشیک حالیًا).

لم یتمکن کلابروث من عزل الیورانیوم النقی، بل اکتشف أحد مرکباته وأطلق علیه اسم “یوران”، وهو مشتق من کوکب أورانوس الذی تم اکتشافه قبل ذلک بسنوات قلیله.

ولسنوات طویله استُخدم الیورانیوم فی تلوین الزجاج والمینا الخزفیه قبل اکتشاف خصائصه الإشعاعیه، کما استُخدمت بعض مرکباته فی بدایات التصویر الفوتوغرافی.

بدأ فهم النشاط الإشعاعی للیورانیوم فی نهایه القرن التاسع عشر. ففی عام 1895 اکتشف فیلهلم رونتغن الأشعه السینیه أثناء تجاربه على أنبوب مفرغ.

وفی العام التالی اکتشف هنری بیکریل أن أملاح الیورانیوم تطلق أشعه غیر مرئیه تؤثر على الألواح الفوتوغرافیه حتى بدون ضوء، مما شکل بدایه فهم النشاط الإشعاعی الطبیعی.

وفی عام 1898 صاغ بییر وماری کوری مصطلح “النشاط الإشعاعی”، وتمکنا من عزل البولونیوم والرادیوم من خام البیتشبلند، واستخدم الرادیوم لاحقًا فی الطب، خاصه لعلاج بعض أنواع السرطان.

وفی عام 1900 اکتشف بول فیار نوعًا ثالثًا من الإشعاع هو أشعه غاما، ذات قدره اختراق عالیه، مما ساعد العلماء على فهم أنواع الإشعاع المختلفه.

فی أواخر الثلاثینیات وبدایه الأربعینیات، تطور فهم الانشطار النووی بسرعه، حیث اکتشف العلماء أن انقسام نواه الذره یطلق طاقه هائله ویمکن أن یؤدی إلى تفاعل تسلسلی.

وخلال الحرب العالمیه الثانیه تسارع البحث النووی فی بریطانیا والولایات المتحده، ما أدى إلى مشاریع سریه مثل “مشروع مانهاتن” الذی جمع جهودًا علمیه وصناعیه ضخمه لتطویر السلاح النووی.

وفی عام 1945 تم تصنیع أولى القنابل الذریه، حیث أُجری أول اختبار نووی فی یولیو فی نیو مکسیکو، ثم أُلقیت قنابل على هیروشیما وناغازاکی فی أغسطس من نفس العام.

الیوم یُستخدم الیورانیوم کوقود فی المفاعلات النوویه التجاریه لإنتاج الکهرباء، کما یُستخدم فی إنتاج النظائر المشعه للتطبیقات الطبیه والصناعیه والبحثیه، إضافه إلى الاستخدامات العسکریه.

ویُستخدم الیورانیوم منخفض التخصیب فی المفاعلات التجاریه، بینما یُستخدم عالی التخصیب فی بعض المفاعلات البحثیه وأنظمه الدفع البحری وفی الأسلحه النوویه.

وبحسب الوکاله الدولیه للطاقه الذریه، تُستخدم المفاعلات البحثیه لإنتاج النیوترونات التی تدخل فی تطبیقات علمیه وطبیه وصناعیه، ومن أهمها إنتاج النظیر الطبی “المولیبدینوم-99” عبر تشعیع أهداف تحتوی على الیورانیوم-235 داخل المفاعل.

یتحول المولیبدینوم-99 لاحقًا إلى “التکنیتیوم-99m”، وهو نظیر مشع یُستخدم على نطاق واسع فی التصویر الطبی، خاصه لتشخیص أمراض مثل السرطان وأمراض القلب.

وتشیر الوکاله إلى أن أکثر من 80% من عملیات التصویر الطبی السنویه تعتمد على أدویه إشعاعیه یتم إنتاج معظمها فی المفاعلات النوویه البحثیه.