Източник на изображението, Thinkstock

елемент

Уранът има най-голямото атомно тегло от всички елементи.

Когато през 1938 г. Ото Хан открива невероятното количество енергия, което може да се освободи чрез разделяне на атома на урана, той отвори път не само към потенциално неограничен източник на електричество, но и за постигане на атомната бомба.

Днес потенциалът на този елемент ни поставя на нов кръстопът, който разделя природозащитниците.

Иронията е, че първите употреби на уран дори не осветяват невероятния му потенциал.

На лабораторната маса на катедрата по химия в Университетския колеж в Лондон професор Андреа Села поставя наред няколко жълтеникаво-зелени стъклени предмети, солница и чаша вино на ред.

Села изключва лабораторните светлини и включва ултравиолетова крушка.

Край на Може би и вие се интересувате

Изведнъж редът очила светва с тайнствена флуоресценция. Необикновеният цвят и блясък са резултат от урановите соли в чашата, обяснява той.

Това явление едновременно зарадва и обезпокои мъжете от викторианската епоха.

Дори някои от учените, изследващи свойствата на урана, смятали, че мистериозните цветове и светлини са индикация за връзка със свръхестествения свят.

Едва в края на 19-ти век е открито, че уранът наистина е имал извънземни свойства.

Радиоактивност

През 1896 г. Анри Бекерей открива, че при поставяне на уранови соли върху фотографска плоча, плочата е почерняла от радиацията, излъчвана от урановите соли. Излъчването премина през черни хартии и непрозрачни вещества.

Неговият докторант Мария Кюри нарича това свойство „радиоактивност“, използвайки префикса „радио“ от гръцката дума за лъча или лъча светлина.

Източник на изображението, Thinkstock

Мария Кюри даде името на "радиоактивност".

Нестабилността на урановия атом е източникът на мистериозна сила.

Уранът с 92 протона е елементът с най-голямо атомно тегло от тези, открити в природата, и неговото извънгабаритно ядро ​​може да се разложи, излъчвайки алфа частици: обединения на два неутрона и два протона.

Тези частици са ядрата на хелиевите атоми и се дължи на радиоактивното разлагане на уран и други нестабилни елементи, че хелийът съществува на планетата Земя.

Алфа частиците се изхвърлят от уранната сърцевина като шрапнели от експлозия.

Тези малки ракети се движат с невероятна скорост от 16 093 километра в секунда.

В контекста на радиацията не е много опасно: лист хартия е достатъчен, за да предпази тялото от алфа радиация.

Но всеки път, когато нестабилен елемент като уран отделя частица радиоактивност, той „се разпада“, превръщайки се в друг елемент.

По този начин уранът се трансформира в торий, който от своя страна се превръща в протактиний, докато в крайна сметка се превърне в олово.

Здравословни рискове

Тези разлагащи се елементи произвеждат други форми на радиация, бета и гама, които могат да проникнат в човешкото тяло, причинявайки много щети.

Те унищожават и убиват клетките, което води до радиационно отравяне.

Източник на изображението, Thinkstock

Радиацията може да бъде опасна за здравето.

Те също могат да нарушат функционирането на клетките.

Въпреки че човешкото тяло често може да се възстанови, увредените клетки се размножават диво (което се случва при рак) или причиняват генетични мутации, които предаваме на децата си.

Мария Кюри никога не е била напълно наясно със здравните рискове от радиацията. Напротив, казва се, че той е спал с лъскав флакон с радиоактивни изотопи до леглото.

Но тя и много от нейните колеги са починали от болести, свързани с облъчване.

Радиацията може да бъде опасна, но всеки път, когато радиоактивен атом изстреля една от тези малки ракети, той генерира потенциално много полезен страничен продукт (в допълнение към хелия): топлина.

И топлината, произведена от уран, все още играе решаваща роля за формирането на физическата среда на нашия свят.

Смята се, че разпадането на уран и други радиоактивни елементи е източникът на около половината от топлината, която съществува вътре в Земята. Останалото идва от процеса на формиране на планетата.

Това означава, че уранът и подобните му форми са оформили Земята такава, каквато я познаваме.

Неговото термично наследство подпомага енергийните конвекционни токове, които са източник на магнитното поле на Земята, а също така насочва движението на тектоничните плочи, които изграждат земната повърхност.

Тектоничното движение е изваяло слоевете на Земята, в която живеем.

Способността на нашия вид да освобождава енергия от атомите на уран произтича от друго свързано свойство на този опасен елемент.

Деление

През 1930 г. учените откриха, че ако изстреляте неутрон (незаредена субатомна частица) по някои атоми на урана, можете да ги разделите на две, освобождавайки огромни количества енергия в процеса. Това се нарича делене, от латинската форма "разделение".

Разделянето на атома представлява повратна точка в историята, първата стъпка в набирането на енергия, която преди това е била невъобразима.

Нещата се развиха бързо от първото откритие.

Източник на изображението, Thinkstock

Ядрените централи имат охлаждащи кули.

Светът беше на ръба на войната и както американците, така и германците осъзнаха, че е възможно да се използва делене за създаване на нови и опустошителни бомби.

Това е така, защото деленето може да се използва за предизвикване на ядрена верижна реакция.

Всеки път, когато уранният атом се раздели, той освобождава три неутрона, които от своя страна могат да разделят други ядра, които се делят, освобождавайки още повече неутрони ... с експлозивни последици.

Предизвикателството за учените, които се опитват да разработят тези ужасяващи нови оръжия, е получаването на достатъчно делящ се материал.

Както при другите елементи, уранът се предлага в малко по-различни форми, известни като „изотопи“, които се различават един от друг по броя на неутроните в ядрото.

Естественият уран съдържа смес от два основни изотопа. Най-често срещаният е уран-238, който не се разделя лесно. Той представлява 99,3% от урана, намерен на Земята.

Останалите 0,7% са делящият се тип, уран-235.

Проект Манхатън

През 1942 г. американски екип от проекта „Манхатън“, воден от италианския физик Енрико Ферми, построява първия ядрен реактор на пода на скуош в кампуса на Чикагския университет.

Източник на изображения, Гети

Едуард Телър беше един от участниците в проекта „Манхатън“, воден от Енрико Ферми.

Наречен е „Чикагска купчина-1“ и Ферми го използва, за да създаде първата самоподдържаща се верижна реакция.

Той показа, че дори естественият уран, с много нисък дял на делящ се материал, може да се използва за създаване на верижна реакция. Номерът беше да се използва графитът като "модератор".

Модераторите причиняват верижни реакции по-лесно, като забавят неутроните, което прави по-вероятно те да могат да разделят други ядра.

Помпите обаче нямат нищо общо с умереността.

Неконтролираните ядрени реакции на атомни бомби изискват висока концентрация на делящ се материал.

Но отделянето на уран-235 от уран-238 е много трудно. Химически те са почти идентични и имат почти еднаква маса.

Възможно е да се използват центрофуги, но технологията на центрофугите е много слабо развита.

Ядреният реактор на Ферми предложи алтернативен път на бомбата.

Когато неутронът удари едно от неразделящите се ядра на уран-238, той може да го превърне в нов елемент, плутоний.

Взаимно гарантирано унищожаване

Плутониевите ядра се делят и първите ядрени реактори в света са превърнати във фабрики за превръщане на уран в плутоний за програми за изграждане на бомби.

Източник на изображения, Гети

Атомните бомби убиха над 150 000 души.

Успехът на проекта в Манхатън беше белязан страшно от изпускането на две атомни бомби, едната от уран, а другата от плутоний.

Бомбите убиха повече от 150 000 души и след дни японците се предадоха, завършвайки Втората световна война.

Последва дълъг застой. В продължение на десетилетия светът беше в капан от Студената война.

Конфликтът се сдържа от мащаба на последиците, в случай че избухне.

Това беше наречено доктрината за "взаимно гарантирано унищожение", като последицата беше да накара двете страни да разработват все по-ужасяващи оръжия, за да осигурят баланс на силите.

Но в същото време вниманието се насочи към по-мирното използване на ядрения делене.

Генерирането на енергия беше последващо мислене с ранните реактори.

Тези реактори трябваше да бъдат охладени и използването на газ, който ги охлаждаше, за задвижване на турбините беше добър акт за връзки с обществеността.

Бъди тих

През 50-те години нов клон на ядрените изследвания започва да изследва възможността за разработване на ядрени реактори специално за производство на електроенергия.

Днес около 10% от електричеството в света се генерира от делене на атоми на уран.

Ядрените централи са забулени в страшна тишина.

Източник на изображението, Science Photo Library

Ядрената енергия има поддръжници и недоброжелатели.

Всичко, което чувате, дори в завода Sizewell B на брега на Съфолк, е тихо бръмчене.

„Скучното е добре“, казва Колин Тъкър, мениджър по безопасност на растенията.

Но дяволското чудо в центъра на съвременния реактор далеч не е скучно.

В центъра на реактора 1 000 000 000 000 (трилион) атома се разделят всяка секунда, казва Тъкър.

Всеки ден контролираната ядрена реакция в Sizewell B генерира топлина, еквивалентна на енергията на бомбата, унищожила Хирошима, умножена по три.

Тази енергия се съхранява в два басейна със супер гореща вода, уловена под налягане в стоманен цилиндър.

Това е аспектът на процеса, който ви дава най-много настръхване.

Мениджърът на завода Джим Крофорд ме води през безкрайна поредица коридори, подплатени с алуминий.

Ударихме страховита порта за сигурност, където той ми каза да натисна измервател на радиация на Гайгер.

Влизам в голям бетонен саркофаг. Един холивудски сценограф би затруднил да изгради нещо толкова призрачно и зловещо.

Има ограда, която гледа към дълбок басейн. Светлините в необичайно синята вода осветяват сребърния панел. Това е това, което е известно като фонд за отработено ядрено гориво.

Поглеждам надолу към водата отдолу.

„Вие разглеждате някои от най-радиоактивните материали в света“, казва Крофорд.

Олимпийски басейн

В този басейн се държат отработени уранови горивни пръчки.

Тъй като тези пръчки са били изложени на ядрена реакция, много от атомите на уран-238 са трансформирани в още по-радиоактивен плутоний.

Изумен съм колко е малък: около 40 метра дълъг и може би 15 метра широк.

Горивото, използвано в Sizewell, се побира в басейн с олимпийски размери.

Sizewell осигурява между 3% и 4% от електроенергията в Обединеното кралство и работи почти две десетилетия.

Но цялото гориво, използвано през тези години, се побира в олимпийски басейн.

Именно опасността, която крие ядрената енергетика и отпадъците, които тя произвежда, направи технологията толкова непопулярна по целия свят и това обяснява защо в продължение на десетилетия природозащитниците са безмилостно противници.

Но с нарастването на доказателствата за изменението на климата, балансът на риска се променя.

Опасността от ядрена катастрофа трябва да се прецени спрямо консенсуса на мнозинството, че парниковите емисии причиняват промяна в климата.