Uranyum, 60 yıldır bol miktarda konsantre enerji kaynağı olarak kullanılan çok ağır bir metaldir.

– Uranyum yer kabuğunda kalay, tungsten ve molibden gibi yaygındır.

– Uranyum, 1789 yılında bir Alman kimyacı Martin Klaproth tarafından zift maddesinde bulunmuştur. Kendisinden sekiz yıl önce keşfedilmiş olan gezegen Uranüs’ün adını almıştır.

– Uranyum, yaklaşık 6,6 milyar yıl önce süpernovalarda oluşmuştu. Güneş sisteminde yaygın olmasa da, bugün yavaş radyoaktif bozunması, Dünya’daki ana ısı kaynağını sağlayarak konveksiyon ve kıtasal sürüklenmeye neden olmaktadır.

– Uranyumun erime noktası 1132 ° C’dir. Uranyum için kimyasal sembol U’dur.

Uranyum Atomu

Çekirdeklerinin artan kütlesine göre düzenlenmiş bir ölçekte, uranyum tüm doğal olarak bulunan elementlerin en ağırlarından biridir. Uranyum su olarak 18,7 kat fazladır.

Diğer elementler gibi, uranyum ‘izotoplar’ olarak bilinen birkaç farklı farklı şekilde ortaya çıkar. Bu izotoplar, çekirdekteki yüksüz parçacıkların (nötron) sayısında birbirinden farklıdır. Yerkabuğunda bulunan doğal uranyum, büyük ölçüde iki izotopdan oluşan bir karışımdır: uranyum-238 (U-238),% 99.3 ve uranyum-235 (U-235)% 0.7’dir.

İzotop U-235 önemlidir, çünkü belirli koşullar altında kolayca bölünebilir ve çok fazla enerji elde edilir. Bu nedenle “bölünebilir” olduğu söylenir ve “nükleer fisyon” ifadesini kullanırız.

Bu arada, tüm radyoaktif izotoplar gibi, çürüyorlar. U-238 çok yavaş bozulur, yarı ömrü, Dünya’nın yaşı ile aynıdır (4500 milyon yıl). Bu, kayalar ve kumdaki diğer birçok izotoptan çok daha az radyoaktif olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, çürüme ısısı olarak 0,1 watt / ton üretir ve bu, Dünya’nın çekirdeğini ısıtmak için yeterlidir. U-235 biraz daha hızlı bozulur.

Uranyum atomundan enerji

U-235 atomunun çekirdeği 92 proton ve 143 nötron içerir (92 + 143 = 235). Bir U-235 atomunun çekirdeği hareketli bir nötron yakaladığında ikiye bölünür (fisyon) ve ısı şeklinde bir miktar enerji salar, ayrıca iki veya üç ek nötron atılır. Bu atılan nötronların yeteri kadarı diğer U-235 atomlarının çekirdeklerinin bölünmesine neden olursa, başka nötronlar salınırsa, bir fisyon ‘zincir reaksiyonu’ elde edilebilir. Bu tekrar tekrar meydana geldiğinde, milyonlarca kez, nispeten az miktarda uranyumdan çok büyük miktarda ısı üretilir.

Bu süreç, nükleer bir reaktörde meydana gelen “yanan” uranyumdur. Isı, elektrik üretmek için buhar yapmak için kullanılır.

Reaktör içinde

Nükleer santraller ve benzer kapasiteye sahip fosil yakıtlı elektrik santralleri ortak pek çok özelliğe sahiptir. Her ikisi de türbinleri ve jeneratörleri çalıştırmak için buhar üretmek için ısı gerektirir. Bununla birlikte, bir nükleer güç istasyonunda, uranyum atomlarının parçalanması kömürün veya gazın yakılmasının yerini alır. Bir nükleer reaktörde uranyum yakıtı, kontrollü bir fisyon zinciri reaksiyonu elde edilebilecek şekilde monte edilir. U-235 atomlarının bölünmesiyle oluşan ısı daha sonra bir jeneratörün elektrik üretmesi için bir türbinin dönmesini sağlayan buhar yapmak için kullanılır.

Bir nükleer reaktörün çekirdeğinde yer alan zincir reaksiyonu, nötronları absorbe eden ve reaktörün gerekli güç seviyesinde ayarlanması için sokulabilen veya geri çekilebilen çubuklar tarafından kontrol edilir.

Yakıt elemanları, yayılan nötronların hızını yavaşlatmak ve böylece zincir reaksiyonunun devam etmesini sağlamak için bir moderatör olarak adlandırılan bir madde ile çevrelenmiştir. Su, grafit ve ağır su, farklı reaktör tiplerinde moderatörler olarak kullanılır. Kullanılan yakıt türünden dolayı, bir reaktörde önemli bir düzeltilmemiş arıza varsa yakıt aşırı ısınabilir ve eriyebilir, ancak bomba gibi patlayabilir.

Tipik bir 1000 megawatt (MWe) reaktör, bir milyon kişiye kadar modern bir şehir için yeterli elektrik sağlayabilir.