از "کیک زرد" تا بمب اتم/ اورانیوم چگونه جهان را تغییر داد؟

به گزارش خبرنگار سیاسی ایونا، جنگ اخیر آمریکا و اسرائیل با ایران، دوباره افکار عمومی جهان را متوجه خطر سلاح‌های هسته‌ای و پیامدهای گسترش آن کرده است. بر اساس برآوردهای منتشرشده از سوی اتحادیه دانشمندان آمریکایی و انجمن بین‌المللی کنترل تسلیحات، در حال حاضر ۹ کشور دارای سلاح هسته‌ای هستند یا گمان می‌رود چنین تسلیحاتی در اختیار داشته باشند؛ شامل آمریکا، روسیه، چین، فرانسه، بریتانیا، هند، پاکستان، کره شمالی و اسرائیل. در این میان، ایران همچنان رسماً فاقد سلاح هسته‌ای معرفی می‌شود.

سلاح هسته‌ای تاکنون تنها دو بار در تاریخ مورد استفاده قرار گرفته است؛ زمانی که آمریکا در اوت ۱۹۴۵ دو بمب اتمی را بر شهرهای هیروشیما و ناکازاکی ژاپن فرود آورد. برآوردها نشان می‌دهد تا پایان همان سال حدود ۱۴۰ هزار نفر در هیروشیما و ۷۴ هزار نفر در ناکازاکی جان خود را از دست دادند.

کارشناسان می‌گویند سلاح‌های هسته‌ای علاوه بر موج انفجار و حرارت شدید، تشعشعات رادیواکتیوی آزاد می‌کنند که می‌تواند باعث بیماری‌های خطرناک، سرطان و مسمومیت پرتویی شود؛ آثاری که حتی سال‌ها پس از انفجار نیز باقی می‌ماند.

اورانیوم چیست؟

اورانیوم یک عنصر شیمیایی سنگین با رنگ سفید نقره‌ای است که نماد آن در جدول تناوبی «U» و عدد اتمی آن ۹۲ است. این عنصر معمولاً با غلظت کم در خاک، سنگ و آب یافت می‌شود و استخراج تجاری آن از سنگ‌های معدنی حاوی اورانیوم مانند اورانینیت یا «پیچ‌بلند» انجام می‌گیرد.

اورانیوم خالص ظاهری سفید مایل به نقره‌ای یا خاکستری-نقره‌ای دارد، اما سنگ‌های معدنی حاوی آن بسته به ترکیبات موجود می‌توانند زرد، قهوه‌ای، سیاه یا سبز باشند.

سنگ معدن اورانیوم از معادن روباز یا زیرزمینی استخراج می‌شود و پس از خرد شدن در کارخانه‌های ویژه فرآوری می‌شود تا اورانیوم از سایر مواد جدا شود. روش دیگری نیز با عنوان «استخراج درجا» وجود دارد که در آن محلولی به لایه‌های زیرزمینی تزریق می‌شود تا اورانیوم را حل کند و سپس محلول برای فرآوری به سطح زمین بازگردانده شود.

بر اساس اطلاعات وزارت انرژی آمریکا، اورانیوم استخراج‌شده معمولاً به شکل کنسانتره اکسید اورانیوم ذخیره و معامله می‌شود که با نام «کیک زرد» شناخته می‌شود.

اورانیوم چگالی بسیار بالایی دارد و حدود ۱.۷ برابر سنگین‌تر از سرب است. همچنین طبق اعلام وب‌سایت انجمن جهانی هسته‌ای، واپاشی آهسته رادیواکتیو اورانیوم بخشی مهم از گرمای درون زمین را تولید می‌کند؛ گرمایی که در حرکت صفحات تکتونیکی نقش دارد.

دانشمندان معتقدند اورانیوم پیش از شکل‌گیری زمین و در جریان انفجارهای عظیم ستاره‌ای موسوم به ابرنواختر یا سوپرنوا ایجاد شده و بعدها وارد مواد تشکیل‌دهنده منظومه شمسی شده است.

کشف اورانیوم چگونه انجام شد؟

مارتین هاینریش کلاپروت، شیمی‌دان آلمانی نخستین بار در سال ۱۷۸۹ هنگام بررسی سنگ «پیچ‌بلند» موفق به شناسایی اورانیوم شد. او این عنصر را به افتخار سیاره اورانوس که چند سال پیش‌تر کشف شده بود، «اوران» نامید.

اورانیوم سال‌ها پیش از کشف خاصیت پرتوزایی‌اش، در رنگ‌آمیزی شیشه، لعاب سرامیک و حتی برخی مراحل اولیه عکاسی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در سال ۱۸۹۵، ویلهلم رونتگن، فیزیک‌دان آلمانی اشعه ایکس را کشف کرد و یک سال بعد، آنری بکرل، فیزیک‌دان فرانسوی دریافت که نمک‌های اورانیوم بدون نیاز به نور، پرتوهای نامرئی منتشر می‌کنند؛ کشفی که آغاز شناخت پرتوزایی طبیعی بود.

در سال ۱۸۹۸، پیر و ماری کوری اصطلاح «پرتوزایی» را معرفی کردند و موفق شدند عناصر پلونیوم و رادیوم را از سنگ پیچ‌بلند جدا کنند. بعدها از رادیوم در درمان برخی سرطان‌ها استفاده شد.

دو سال بعد،  پل ویار، فیزیک‌دان فرانسوی اشعه گاما را کشف کرد؛ پرتویی با قدرت نفوذ بسیار بالا که به تکمیل دانش بشر درباره تابش‌های هسته‌ای کمک کرد.

از شکافت هسته‌ای تا پروژه منهتن

اواخر دهه ۱۹۳۰ و اوایل دهه ۱۹۴۰، دانشمندان دریافتند شکافت هسته اتم می‌تواند انرژی عظیمی آزاد کند و در شرایط خاص به واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای منجر شود.

همزمان با جنگ جهانی دوم، تحقیقات هسته‌ای در آمریکا و بریتانیا سرعت گرفت و در نهایت به شکل‌گیری پروژه محرمانه «منهتن» انجامید؛ پروژه‌ای که هدف آن ساخت نخستین بمب اتمی جهان بود.

در ژوئیه ۱۹۴۵ نخستین آزمایش هسته‌ای جهان با نام «ترینیتی» در ایالت نیومکزیکو انجام شد و تنها چند هفته بعد آمریکا دو بمب اتمی را بر هیروشیما و ناکازاکی فرود آورد.

کاربردهای غیرنظامی اورانیوم

امروزه اورانیوم تنها در حوزه نظامی کاربرد ندارد و به‌عنوان سوخت راکتورهای هسته‌ای برای تولید برق نیز استفاده می‌شود. همچنین در تولید ایزوتوپ‌های پرتوزا برای پزشکی، صنعت و پژوهش نقش کلیدی دارد.

اورانیوم با غنای پایین معمولاً در نیروگاه‌های هسته‌ای تجاری استفاده می‌شود، اما اورانیوم با غنای بالا می‌تواند در برخی راکتورهای پژوهشی، سامانه‌های پیشران دریایی و نیز ساخت سلاح هسته‌ای کاربرد داشته باشد.

طبق اعلام آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، راکتورهای پژوهشی برای تولید نوترون استفاده می‌شوند و این نوترون‌ها در تولید ایزوتوپ‌های پزشکی نقش دارند. یکی از مهم‌ترین این ایزوتوپ‌ها «مولیبدن-۹۹» است که بعداً به «تکنسیم-۹۹‌ام» تبدیل می‌شود؛ ماده‌ای که به طور گسترده در تصویربرداری پزشکی و تشخیص بیماری‌هایی مانند سرطان و بیماری‌های قلبی استفاده می‌شود.

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی اعلام کرده است که بیش از ۸۰ درصد تصویربرداری‌های پزشکی هسته‌ای جهان، به لطف داروهای پرتوزایی انجام می‌شود که عمدتاً در راکتورهای پژوهشی هسته‌ای تولید می‌شوند.