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Alles, was Sie über Uran wissen müssen

2020

Seit der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth 1789 Uran identifizierte, ist die Ordnungszahl 92 zu einer der beunruhigendsten Substanzen auf dem Planeten geworden. Es ist von Natur aus radioaktiv, aber sein Isotop Uran-235 ist auch spaltbar, wie die Nazi-Atomchemiker 1938 erfuhren, als sie das Unmögliche taten und einen Urankern in zwei Teile spalteten. Amerikanische Physiker an der UC Berkeley entdeckten bald, dass sie Uran-238 zwingen könnten, in Plutonium-239 zu zerfallen. Die Substanz wird seitdem weltweit in Waffen und Kraftwerken eingesetzt. Heute schürt das Element weiterhin die internationalen Spannungen, da der Iran trotz eines früheren Vertrags Uran auf Vorrat lagert und Nordkoreas "Rocket Man" -Anführer Kim Jong-un sich weiterhin der Denuklearisierung widersetzt.

Aber was ist genau Uran? Und was müssen Sie über die brandheißen Schlagzeilen hinaus darüber wissen? Hier beantworten wir Ihre dringendsten nuklearen Fragen:

Uran ist ein unedles Metall. "Es kann in winzigen Mengen in den meisten Gesteinen, Böden und Gewässern gefunden werden", schreibt die Geologin Dana Ulmer-Scholle in einer Erklärung des New Mexico Bureau of Geology and Mineral Resources. ist schwieriger.

Wenn Ingenieure eine vielversprechende Naht finden, fördern sie das Uranerz. "Es sind keine Leute mit Spitzhacken mehr, sagt Jerry Peterson, ein Physiker an der Universität von Colorado, Boulder. Heutzutage kommt es von Auswaschungen, die Peterson als" im Grunde PepsiCola - leicht sauer "in den Boden gießen und die Flüssigkeit aufpumpen beschreibt Während die Flüssigkeit durch die Lagerstätte sickert, scheidet sie das Uran für die Ernte ab.

Uran hat mehrere wichtige Isotope - verschiedene Aromen derselben Substanz, die sich nur in ihrer Neutronenzahl unterscheiden (auch als Atommasse bezeichnet). Das am häufigsten vorkommende ist Uran-238, das 99 Prozent der Präsenz des Elements auf der Erde ausmacht. Das am wenigsten verbreitete Isotop ist Uran-234, das sich beim Zerfall von Uran-238 bildet. Keines dieser Produkte ist spaltbar, was bedeutet, dass sich ihre Atome nicht leicht spalten lassen, sodass sie keine nukleare Kettenreaktion aushalten können.

Das ist es, was das Isotop Uran-235 so besonders macht, dass es spaltbar ist. Mit ein wenig Finesse kann es eine nukleare Kettenreaktion unterstützen, was es ideal für die Herstellung von Kernkraftwerken und Waffen macht. Aber dazu später mehr.

Es gibt auch Uran-233. Es ist ein anderes spaltbares Produkt, aber seine Ursprünge sind völlig unterschiedlich. Es ist ein Produkt von Thorium, einer metallischen Chemikalie, die viel häufiger vorkommt als Uran. Wenn Nuklearphysiker Thorium-232 Neutronen aussetzen, kann Thorium ein Neutron absorbieren, wodurch das Material in Uran-233 zerfällt.

So wie Sie aus Thorium Uran machen können, können Sie aus Uran Plutonium machen. Sogar der Prozess ist ähnlich: Setzen Sie reichlich Uran-238 Neutronen aus, und es absorbiert eines, wodurch es schließlich zu Plutonium-239 zerfällt, einer weiteren spaltbaren Substanz, die zur Erzeugung von Kernenergie und Waffen verwendet wird. Während Uran in der Natur reichlich vorhanden ist, kommt Plutonium eigentlich nur im Labor vor, obwohl es neben Uran natürlich vorkommen kann.

Die Leute legen nicht genau schrittweise Anleitungen zur Veredelung von Kernmaterial vor. Aber Peterson war ziemlich nah dran. Nachdem Sie Uran aus der Erde gewonnen haben, trennen Chemieingenieure die uranreiche Flüssigkeit von anderen Mineralien in der Probe. Wenn das entstehende Uranoxid trocknet, hat es die Farbe von Grießmehl, daher der Spitzname "Yellowcake" für dieses Zwischenprodukt.

Von dort kann eine Pflanze ein Pfund Yellowcake für 20 oder 30 Dollar kaufen. Sie mischen das Pulver mit Flusssäure. Das entstehende Gas wird in einer Zentrifuge zur Trennung von Uran-238 und Uran-235 zentrifugiert. Dieser Vorgang wird als "Anreicherung" bezeichnet. Anstelle der natürlichen Konzentration von 0, 7 Prozent wollen Kernkraftwerke ein Produkt, das mit 3 bis 5 Prozent Uran-235 angereichert ist. Für eine Waffe braucht man viel mehr: Ab 90 Prozent ist heutzutage das Ziel.

Sobald das Uran angereichert ist, verbinden die Kraftwerksbetreiber es mit einem Moderator wie Wasser, der die Neutronen im Uran verlangsamt. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit einer konsistenten Kettenreaktion. Wenn Ihre Reaktion endlich einsetzt, wandelt sich jedes einzelne Neutron in 2, 4 Neutronen um und erzeugt dabei die ganze Zeit Energie.

Versuchen Sie Folgendes : In der PopSci -Ausgabe "Danger" sprach David Meier, ein Wissenschaftler am Pacific Northwest National Lab, über seine Arbeit zur Erstellung einer Datenbank mit Plutoniumquellen. Es stellte sich heraus, dass jedes Plutoniumprodukt eine sichtbare Ursprungsgeschichte hat, denn "es gibt keine Möglichkeit, es zu verarbeiten", sagt Meier. Die Vereinigten Staaten hatten zwei Produktionsstätten für Plutonium ) war braun und gelb, der Savannah River Standort in Akon, South Carolina, produzierte "ein schönes blaues Material, sagt Meier. Die Polizeibeamten hoffen, dass diese subtilen Unterschiede - die auch Änderungen der chemischen Signatur, Partikelgröße oder Form des Materials entsprechen können - ihnen eines Tages helfen werden, die illegale nukleare Entwicklung aufzuspüren.

Oder überraschen Sie Ihre Gäste mit einer kurzen Geschichte von radioaktivem Geschirr. Die Herstellung von Uranglas, auch Kanarien- oder Vaselineglas genannt, begann in den 1830er Jahren. Bevor William Henry Perkin 1856 die erste synthetische Farbe kreierte, waren Farbstoffe furchtbar teuer und auch dann nicht haltbar. Uran wurde zu einer beliebten Methode, um Tellern, Vasen und Gläsern einen tiefgelben oder minzgrünen Schimmer zu verleihen. Aber setzen Sie diese Haushaltsgegenstände unter UV-Licht und sie alle fluoreszieren eine schockierende Neon-Chartreuse. Glücklicherweise für die begeisterten Sammler, die aktiv mit Uranglas handeln, sind die meisten dieser Objekte nicht so radioaktiv, dass sie eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen.

Letzteres: Im Jahr 2002 veröffentlichte die medizinische Fachzeitschrift The Lancet einen Artikel über das potenzielle Risiko, dass abgereichertes Uran - der Abfall, der nach der Uran-235-Gewinnung übrig bleibt - auf dem Schlachtfeld landet. Die Sorge ist, dass seine hohe Dichte es zu einem unglaublichen Projektil machen würde, das in der Lage ist, selbst den am besten verstärkten Kampfpanzer zu durchbohren. Schlimmer noch, es könnte dann die umliegende Landschaft verschmutzen und jeden damit.

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