20. yüzyılın ilk yarısında tanımlanan metallerden olan uranyum, 1896'da radyoaktivitenin keşfedilmesinden nükleer silahların geliştirilmesine kadarki süreçte atomaltı dünyaya açılan kapımız olmuş ve nükleer santrallere elektrik sağlamada kullanılmıştır. Bilimi, siyaseti ve sanatı büyük ölçüde etkileyen bu kimyasal elementle ilgili ayrıntıları merak ediyorsanız içeriğimize buyurun. 👇
Uranyum, doğada bulunan en ağır elementlerden biridir. Çekirdeğinde 92 proton ve 140 ila 146 nötron bulunur. Bu izotopların yalnızca bazıları kendiliğinden oluşur. En sık rastlananlar ise Uranyum-238 (92 proton ve 146 nötron) ile Uranyum-235 (92 proton ve 143 nötron) izotoplarıdır.
R-işlemi olarak adlandırılan bu olay, bazı süpernovalarda ve nötron yıldızları çarpıştığında gerçekleşir. Sonrasında evrene yayılmış ve oldukça nadir olmasına rağmen gezegenimizin önemli bileşenlerinden biri hâline gelmiştir. Uranyumun bozunması, Dünya’nın iç ısısına sahip olmasını sağlamıştır.
En önemli özelliği ise zamanla helyum atomu biçimdeki radyasyonu yayıp genellikle toryuma dönüştürmesidir. Neredeyse tüm uranyum izotopları, uzun bir yarı ömre (içerisindeki uranyumun yarıya inmesi için gereken süre) sahiptir. Örneğin, Uranyum-238'in yarı ömrü 4,5 milyar yıldır.
Daha sonraları Orta Çağ'da peşblend (uraninit) şeklinde kullanılmasının yanı sıra, cam yapımında boya görevi görmeye de devam etti. 1789'da Alman kimyager Martin Heinrich Klaproth, nitrik asit ile uraniniti karıştırdı, ardından sodyum hidroksit kullanarak elde ettiği çözeltiyi asitten arındırdı. Bu reaksiyon, dibe çöken sarı bir maddeyi meydana getirdi.
Kalproth bu tozu saf uranyum sanmıştı. Bulduğu bu yeni elemente yalnızca sekiz yıl önce William Herschel'in keşfettiği Uranüs gezegeninin adını verdi. İlk saf uranyum örneği ise 1841'de kimyager Eugène-Melchior Péligot tarafından yalıtıldı.
Uranyum artık cam renklendirmede ve sırlamada kullanılmıyor. Bunların aksine 1896'da Henri Bekerel'in keşfettiği radyoaktif özelliklerinden faydalanılıyor. Bekerel'den 38 yıl sonra, Enrico Fermi'nin önderliğindeki bir grup İtalyan fizikçi, uranyumu nötrona boğarak elementin elektron ve pozitron yaydığını keşfetti.
Lise Meitner ve yeğeni Otto Robert Frish ise nükleer fisyon dediğimiz süreci isimlendirdi verdi ve bu süreci açıkladı. Bu hadiseler uranyumu iyisiyle kötüsüyle önemli bir element hâline getirdi. 1 kilograma Uranyum-235'in fisyon işleminden geçmesiyle, 1,5 milyon kilogram kömürün yakılmasıyla elde edilene eş bir enerji elde edilir.
Uranyumun ani ve patlayıcı enerji salınımından aynı şekilde nükleer bombalarda da faydalanıldı. Uranyumdan yapılan yakıt çubukları, bir soğutucuyu ısıtır ve buna karşın ısıtılan soğutucu da başka bir bölmedeki suyu ısıtarak buhara çevirir. Buhar da üretece bağlı türbinleri hareket ettirerek elektrik üretir. En önemlisi ise bu sürecin sera gazı emisyonuna neden olmamasıdır.
Dünyada çıkarılan uranyumun %99.2'si Uranyum-238 iken, neredeyse kalanının tamamı ise Uranyum-235'tir. Uranyum-235, çekirdeksel zincirleme tepkime oluşturmada çok iyi olduğundan dengeli ve sürekli reaksiyonlar gerçekleştirmeyi mümkün kılar. Ancak yakıt çubuğunda yeterince izotop bulunması gerekir. Buna kritik kütle denir ve zenginleştirilmiş uranyumda %3 ile %5 arasında bulunur.
Bu uranyum türü, radyoaktif malzemelerin taşınmasında, endüstriyel radyografi ekipmanlarında ve zırh kaplamalarıyla zırh delen cephane yapımında kullanılır. Savaşlarda yaygın olarak kullanımı, uzun vadede insan sağlığı üzerindeki olası etkilerinden ötürü endişe duyulmasına sebep olmuştur.
Yukarıda "1 kilograma Uranyum-235'in fisyon işleminden geçmesiyle, 1,5 kilogram kömürün yakılmasıyla elde edilene eş bir enerji elde edilir." Yazmış. Sayın editör, yazarken hiç düşünmedin mi? Uranyum ile kömürün sadece %50 farkı mı var? :))) Doğrusu 1,5 milyon kg kömür olacak.