Chúng ta thường nghe thấy tên của nguyên tố Uranium trong quá trình chế tạo bom nguyên tử của các cường quốc trên thế giới. Vậy Uranium là gì? Chúng được sử dụng để làm gì? Mời các bạn đón đọc trong bài viết ngay sau đây của muahangdambao.com để có được lời giải thích chính xác nhất nhé!
Tìm hiểu thêm Uranium là gì?
Tên, ký hiệu của nguyên tố Uranium
Urani hay uranium là tên của một loại nguyên tố hóa học có số thứ tự nguyên tử là 92 trong bảng tuần hoàn hoá học. Nó thuộc nhóm Actini và ký hiệu là U. Urani là kim loại với màu xám bạc, dễ bị ăn mòn trong không khí và tạo thành lớp vỏ oxit màu đen.
Urani có rất nhiều đồng vị phóng xạ trong tự nhiên, phổ biến nhất là Urani-235, Urani-238 và Urani-239.
Trạng thái tự nhiên vốn có của Uranium
Urani tồn tại trong tự nhiên với nồng độ khá thấp, chỉ khoảng vài ppm trong đất, đá, nước và khoáng sản uraninit. Hàm lượng urani trung bình trong vỏ Trái Đất (tùy theo hệ quy chiếu) là từ 2 đến 4 ppm, tương đương gấp khoảng 40 lần so với nguyên tố phổ biến là bạc.
Trong tự nhiên, Urani được tìm thấy dưới dạng Urani 238 (khoảng 99,284%), Urani 235 (khoảng 0,711%) và một lượng cực kỳ nhỏ Urani 234 (0,0058%).
Lịch sử phát hiện ra nguyên tố Uranium
Vào năm 1789, cách đây hơn 200 năm, nguyên tố Uranium đã được phát hiện ra bởi nhà hoá học M.G. Klaproth (người Đức). Và tên của nguyên tố ấy đã được đặt dựa theo tên sao Thiên Vương (Uranus).
Tuy nhiên, bước ngoặt đánh dấu tầm quan trọng của nguyên tố Urani là phát minh về tia phóng xạ tự nhiên phát ra từ quặng Urani và Thori do Marie Curie cùng chồng là Pierre Curie và người thầy của mình (Henry Becquerel) tìm ra.
Nhờ phát hiện này mà họ đã được trao tặng giải Nobel Vật lý danh giá vào năm 1903. Nhưng điều quan trọng nhất đối với nguyên tố Urani là tính chất phân hạch của U-235 đã được các nhà khoa học E. Fermi (Ý), O. Hahn và Ph. Strassman (Đức) phát hiện.
Tính chất vật lý của nguyên tố Uranium là gì?
- Uranium là nguyên tố được hình thành cách đây hơn 6,6 tỷ năm. Mặc dù nó không phổ biến trong hệ Mặt Trời thế nhưng sự phân rã phóng xạ chậm của nó lại cung cấp nguồn nhiệt chính cho Trái Đất, gây ra hiện tượng trôi dạt lục địa và đối lưu.
- Nó là một trong những nguyên tố nặng nhất xuất hiện trong tự nhiên (nguyên tố này đặc hơn nước khoảng 18.7 lần).
- Uranium có thể tồn tại ở nhiều dạng hơi khác nhau và được gọi là đồng vị.
- Uranium nguyên chất có màu trắng bạc và dễ bị oxy hóa bên ngoài không khí.
- Uranium có đặc tính là dẻo, dễ uốn và có tính thuận từ.
Tính chất hóa học của nguyên tố Uranium là gì?
– Uranium hầu hết có phản ứng với nguyên tố phi kim cũng như các hợp chất phi kim với mức phản ứng tỷ lệ thuận với nhiệt độ.
– Uranium có thể bị hòa tan hoàn toàn bởi axit HCl và HNO3. Các axit khác không có khả năng oxy hóa thường phản ứng cực kỳ chậm với nguyên tố này.
– Uranium khi được chia nhỏ sẽ có thể phản ứng được với nước lạnh. Đặc biệt, kim loại này sẽ bị phủ một lớp mỏng oxit urani màu đen khi tiếp xúc với không khí.
Uranium có ứng dụng thực tiễn như thế nào?
Sau một khoảng thời gian thí nghiệm, các nhà khoa học đã phát hiện ra Urani 238 có khả năng phân hạch tự phát thấp hoặc thậm chí là bao gồm cả sự phân hạch bởi neutron nhanh. Đồng thời Urani 235 và đồng vị Urani 233 cũng có tiết diện hiệu dụng phân hạch cao hơn nhiều so với những neutron chậm.
Khi nồng độ đã đủ, các đồng vị này sẽ duy trì một chuỗi phản ứng hạt nhân ổn định và quá trình này lại tạo ra nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân và tạo ra vật liệu phân hạch.
Và rồi từ đó mà Uranium đã được dùng để làm các vũ khí hạt nhân, nổi tiếng nhất trên thế giới chính là vụ ném bom hạt nhân của Mỹ xuống 2 thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản vào năm 1945.
Loại bom được sử dụng khi ấy có tên gọi là “Little Boy”, sử dụng đầu đạn hạt nhân. Lợi dụng phản ứng phân hạch của đồng vị urani-235, quả bom Little Boy khi ấy đã chứa tới 64kg Urani được làm giàu cao, dù thế nhưng khối lượng Urani thực sự tham gia vào quá trình phân hạch hạt nhân này chỉ chiếm chưa đến 1 kg.
Và thế là quả bom với sức công phá tương đương với 15 tấn thuốc nổ khủng khiếp ấy đã gây ra thảm họa vô cùng kinh hoàng cho thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản, trở thành nỗi ám ảnh dai dẳng cho cả thế giới.
Bên cạnh những ứng dụng trong quân sự thì nguyên tố Uranium còn được sử dụng như nguyên liệu chính trong các nhà máy phát điện hạt nhân.
Khoảng 10% lượng điện năng trên thế giới hiện nay là được tạo ra từ phản ứng phân hạch uranium trong những lò phản ứng hạt nhân. Con số này hiện đã lên tới 2.500 TWh mỗi năm, lượng điện này cũng tương đương với tất cả các nguồn điện trên thế giới vào năm 1960.
Giải đáp một số thắc mắc khác liên quan tới Uranium
Chất phóng xạ Uranium là gì?
Uranium là một hạt nhân phóng xạ tự nhiên có thể được tìm thấy trong mạch nước ngầm. Uranium dễ dàng xâm nhập vào nước bằng cách rửa trôi từ đất và đá hoặc là được thải ra từ các nhà máy chế biến.
Tiếp xúc lâu dài với chất Uranium trong nước uống sẽ làm tăng nguy cơ mắc ung thư thận ở người. Bên cạnh đó, Uranium cũng có thể phân hủy thành các chất phóng xạ nguy hiểm khác như radium , cũng đã được biết là gây ung thư.
Dầu Uranium là gì?
Dầu Uranium là một loại dầu đặc biệt có thành phần chính là Uranium.
Depleted Uranium là gì?
Depleted uranium – DU còn có tên gọi là Uranium nghèo, là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất các nhiên liệu dành cho một số loại lò phản ứng hạt nhân và vật liệu dành riêng cho vũ khí hạt nhân.
Trong quá trình sản xuất các nhiên liệu và vật liệu như vậy, Uranium (U) đã tự nhiên được làm giàu, gia tăng hàm lượng đồng vị U-235 trong đó, cung cấp vào phản ứng phân hạch hạt nhân.
Hỗn hợp còn lại sau khi đã được loại bỏ uranium làm giàu được gọi là uranium nghèo vì nó có chứa 1 lượng nhỏ các đồng vị U-235 và U-234. DU có ít phóng xạ hơn 60% so với Uranium tự nhiên. Về mặt hóa học, nó hoạt động giống hệt như Uranium tự nhiên.
Ngoài ra, DU còn là một kim loại có mật độ đậm đặc rất cao, khiến cho nó phù hợp trong hàng loạt ứng dụng thương mại như là làm linh kiện chấn lưu của tàu và máy bay.
Chúng ta cũng có thể sử dụng DU dễ dàng nhằm tăng cường độ bền của giáp bọc bên ngoài các phương tiện quân sự như xe tăng và sản xuất đạn xuyên giáp.
Làm giàu Uranium là gì?
Urani được làm giàu là loại urani mà tỉ lệ hợp phần urani 235 đã được tăng lên thông qua quá trình tách đồng vị. Urani tự nhiên sẽ có 99,284% đồng vị 238U, nhưng trong đó chỉ có khoảng 0,711% là 235U. 235U cũng là đồng vị duy nhất có mặt trong tự nhiên có thể phân hạch bằng các neutron nhiệt.
Urani được làm giàu là một thành phần vô cùng quan trọng trong phát điện hạt nhân dân dụng cũng như trong việc nghiên cứu các vũ khí hạt nhân.
Hy vọng với bài viết này các bạn đã nắm được Uranium là gì cũng như ứng dụng của nó trong nghiên cứu vũ khí hạt nhân và sản xuất nhà máy điện.
