Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
யுரேனியம் (U): நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள்
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Uranium - Nuclear Energy - Radioactivity - Chemistry Applications - JEE - NEET - CBSE - ICSE
யுரேனியம் (U): நிஜ உலகப் பயன்பாடுகளின் ஒரு கண்ணோட்டம்
யுரேனியம் (U), அணு எண் 92, இயற்கையாகக் கிடைக்கும் ஒரு கதிரியக்க கன உலோகம் ஆகும். அணுசக்தி மற்றும் ஆயுதங்களுடன் பெரும்பாலும் தொடர்புடையதாக இருந்தாலும், அதன் தனித்துவமான பண்புகள், குறிப்பாக அதன் அடர்த்தி மற்றும் அணுக்கருப் பிளவுத் திறன், பல துறைகளில் பல்வேறு முக்கிய பயன்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.
தொழில்துறை பயன்பாடுகள்
யுரேனியத்தின் முதன்மையான தொழில்துறை முக்கியத்துவம் அதன் அணுக்கருப் பண்புகளிலிருந்து உருவாகிறது, ஆனால் அதன் அதிக அடர்த்தியும் பல்வேறு அணுக்கரு அல்லாத பணிகளுக்கு உதவுகிறது.
1. அணுசக்தி உற்பத்தி
- அணு உலைகளுக்கான எரிபொருள்: மிக முக்கியமான பயன்பாடு. இயற்கை யுரேனியத்தில் சுமார் 0.7% அளவில் இருக்கும் யுரேனியம்-235 (U-235), பிளவுபடக்கூடியது, அதாவது இது ஒரு அணுக்கருத் தொடர்வினையைத் தக்கவைக்க முடியும்.
- பொதுவாக 3-5% U-235 கொண்ட செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியம், உலகளவில் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய லேசான நீர் உலைகளில் (LWRs) எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- ஐன்ஸ்டீனின் E=mc² சூத்திரத்தின்படி நிறை ஆற்றலாக மாற்றப்பட்டு, பிளவு அபரிமிதமான ஆற்றலை வெளியிடுகிறது.
- இனப்பெருக்க உலைகள் (Breeder Reactors): மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படும் ஐசோடோப்பான யுரேனியம்-238 (U-238) (99.3%) வளமானது. இது ஒரு நியூட்ரானை உறிஞ்சி புளூட்டோனியம்-239 (Pu-239) ஆக மாறலாம், இது பிளவுபடக்கூடியது. இனப்பெருக்க உலைகள், தாங்கள் பயன்படுத்தும் பிளவுபடக்கூடிய பொருளை விட அதிகமாக உற்பத்தி செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
- கடற்படை உந்துசக்தி (Naval Propulsion): அதிக செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியத்தால் இயங்கும் சிறிய அணு உலைகள், நீர்மூழ்கிக் கப்பல்கள் மற்றும் விமானந்தாங்கிக் கப்பல்களுக்கு ஆற்றலை வழங்குகின்றன, இது மீண்டும் எரிபொருள் நிரப்பாமல் நீண்ட காலம் இயங்கும் திறனை அளிக்கிறது.
2. மருத்துவ ஐசோடோப்புகள் உற்பத்தி
- யுரேனியத்தால் இயங்கும் அணு உலைகள், பல்வேறு மருத்துவ கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளை உற்பத்தி செய்வதற்கு முக்கியமானவை.
- உலைகளுக்குள் நடைபெறும் நியூட்ரான் கதிர்வீச்சு, இலக்குப் பொருட்களை கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளாக மாற்றுகிறது. இவை நோயறிதல் (எ.கா. மாலிப்டினம்-99 இலிருந்து டெக்னீசியம்-99m) மற்றும் புற்றுநோய் சிகிச்சை மற்றும் இமேஜிங்கிற்கான சிகிச்சைகளில் (எ.கா. கோபால்ட்-60, அயோடின்-131) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
3. செறிவு குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் (DU) பயன்பாடுகள்
செறிவு குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் என்பது, U-235 உள்ளடக்கம் குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் ஆகும். இது பெரும்பாலும் செறிவூட்டும் செயல்முறைகளின் ஒரு துணைப்பொருள்.
- வெடிமருந்துகள் மற்றும் கவசங்கள்: அதன் மிகவும் அதிக அடர்த்தி (19.1 g/cm³) மற்றும் பற்றிக்கொள்ளும் தன்மை (தாக்கும் போது பற்றிக்கொள்கிறது) காரணமாக, DU கவசத்தை துளைக்கும் எறிபொருட்களில் மற்றும் மேம்பட்ட பாதுகாப்பிற்காக கனரக தொட்டி கவசங்களில் ஒரு ஒருங்கிணைந்த கூறாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- எதிர் எடைகள் மற்றும் கப்பல் உறுதிப்படுத்திகள் (Counterweights and Ballasts): அதன் அதிக அடர்த்தி, சமநிலைப்படுத்துதல் அல்லது நிலைத்தன்மைக்காக ஒரு சிறிய கனஅளவில் அதிக நிறை தேவைப்படும் விமானம் (எ.கா. கட்டுப்பாட்டுப் பரப்புகள், இறக்கை முனைகள்), ஏவுகணை வழிகாட்டுதல் அமைப்புகள் மற்றும் தொழில்துறை இயந்திரங்களில் பயன்படுத்த ஏற்றதாக அமைகிறது.
- கதிர்வீச்சு பாதுகாப்பு: லேசான கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டதாக இருந்தாலும், அதன் அதிக அடர்த்தி மருத்துவ மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் காமா கதிர்வீச்சு மற்றும் எக்ஸ்-கதிர்களுக்கு எதிராக பாதுகாப்புப் பொருளாகச் செயல்படும் திறன் கொண்டது, பெரும்பாலும் ஈயத்திற்குப் பதிலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
4. புவியியல் காலக்கணிப்பு
- யுரேனியம்-ஈயம் (U-Pb) காலக்கணிப்பு: யுரேனியம்-238 லிருந்து ஈயம்-206 ஆகவும், யுரேனியம்-235 லிருந்து ஈயம்-207 ஆகவும் ஏற்படும் கதிரியக்கச் சிதைவு ஒரு மிகவும் நம்பகமான கதிரியக்க காலக்கணிப்பு முறையாகச் செயல்படுகிறது. இந்த நுட்பம் பாறைகள், கனிமங்கள் மற்றும் பழங்கால நிகழ்வுகளின் வயதைக் கண்டறியப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது பூமியின் புவியியல் வரலாறு பற்றிய நுண்ணறிவுகளை வழங்குகிறது.
அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
யுரேனியம் அதன் கதிரியக்கத்தன்மை காரணமாக பொதுவாக வீட்டிலுள்ள பொருட்களில் காணப்படுவதில்லை என்றாலும், அதன் வரலாற்றுப் பயன்பாடுகள், நுகர்வோர் பொருட்களுக்கு மறைமுகமான பங்களிப்புகள் மற்றும் ஒரு சுவடு தனிமமாக அதன் இருப்பு ஆகியவற்றைக் காணலாம்.
1. வரலாற்றுச் சிறப்புமிக்க மெருகூட்டல்கள் மற்றும் கண்ணாடிப் பொருட்கள்
- 20 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதிக்கு முன்னர், யுரேனியம் ஆக்சைடுகள் செராமிக் மெருகூட்டல்கள் (எ.கா. “ஃபெஸ்டாவேர்” சிவப்பு-ஆரஞ்சு மெருகூட்டல்) மற்றும் கண்ணாடிப் பொருட்களுக்கு (எ.கா. “வாஸ்லைன் கண்ணாடி” அல்லது “யுரேனியம் கண்ணாடி,” இது UV ஒளியின் கீழ் பிரகாசமான பச்சை நிறத்தில் ஒளிரும்) துடிப்பான மஞ்சள், ஆரஞ்சு மற்றும் பச்சை வண்ணங்களை வழங்க பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. இந்த பொருட்கள் இன்று சேகரிப்பாளர்கள் பொருட்கள் ஆகும்.
2. உரங்கள் (சுவடு தனிமம்)
- யுரேனியம் இயற்கையாகவே பாஸ்பேட் பாறையில் உள்ளது, இது அகழ்ந்தெடுக்கப்பட்டு பாஸ்பேட் உரங்களை உற்பத்தி செய்ய பதப்படுத்தப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, இந்த உரங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் யுரேனியத்தின் சுவடு அளவுகள் விவசாய நிலங்களில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு, பரந்த சுற்றுச்சூழல் அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக மாறுகின்றன.
3. மருத்துவ நோயறிதல் மற்றும் சிகிச்சை (மறைமுக)
- யுரேனியம்-எரிபொருள் உலைகளின் தயாரிப்புகளான மருத்துவ கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் (டெக்னீசியம்-99m போன்றவை) உலகம் முழுவதும் உள்ள மருத்துவமனைகளில் நோயறிதல் இமேஜிங் (எ.கா. PET ஸ்கேன், எலும்பு ஸ்கேன்) மற்றும் புற்றுநோய் சிகிச்சைகளுக்கு வழக்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த பயன்பாடுகள் மில்லியன் கணக்கான தனிநபர்களுக்கு நேரடியாகப் பயனளிக்கின்றன, இது சுகாதார சேவைகளில் ஒரு மறைமுகமான ஆனால் குறிப்பிடத்தக்க “நுகர்வோர்” பயன்பாடாக அமைகிறது.
உயிரியல் பங்கு மற்றும் நச்சுத்தன்மை
யுரேனியம் தாவரங்கள், விலங்குகள் அல்லது மனிதர்களில் அத்தியாவசியமான உயிரியல் பங்கு எதையும் கொண்டிருப்பதாகத் தெரியவில்லை.
நச்சுத்தன்மை
யுரேனியம் வேதியியல் மற்றும் கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை இரண்டையும் காட்டுகிறது.
- வேதியியல் நச்சுத்தன்மை: இது இயற்கை யுரேனியம் மற்றும் செறிவு குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் ஆகியவற்றிற்கான முதன்மை ஆபத்து. ஒரு கன உலோகமாக, இது சிறுநீரகத்திற்கு நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது (சிறுநீரகங்களை சேதப்படுத்துகிறது), மேலும் எலும்பு மற்றும் கல்லீரல் செயல்பாட்டையும் பாதிக்கலாம்.
- கரையக்கூடிய யுரேனியம் சேர்மங்களை உட்கொள்வது சிறுநீரக பாதிப்புக்கு குறிப்பாக கவலை அளிக்கிறது.
- கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை: செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியம் அல்லது யுரேனியம் சேர்மங்கள் சுவாசிக்கப்பட்டால் அல்லது உட்கொள்ளப்பட்டால், கதிரியக்க ஆபத்து குறிப்பிடத்தக்கதாகிறது.
- யுரேனியம் ஐசோடோப்புகள் (முதன்மையாக ஆல்பா உமிழ்ப்பிகள்) உள் கதிர்வீச்சு வெளிப்பாட்டை ஏற்படுத்தி, DNA பாதிப்பு மற்றும் புற்றுநோய் அபாயத்தை (எ.கா. சுவாசிக்கப்பட்ட துகள்களிலிருந்து நுரையீரல் புற்றுநோய், எலும்புகளில் குவிந்தால் எலும்பு புற்றுநோய்) அதிகரிக்கலாம்.
- யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் நீண்ட அரை ஆயுள் என்பது, உடலுக்குள் நுழைந்தவுடன், அவை நீண்ட காலத்திற்கு திசுக்களுக்கு கதிர்வீச்சைத் தொடர்ந்து வெளிப்படுத்தும் என்பதாகும்.
புவியியல் இருப்பு
யுரேனியம் பூமியின் மேலோட்டில் ஒப்பீட்டளவில் பொதுவான தனிமம் ஆகும், இது வெள்ளி, பாதரசம் அல்லது ஆண்டிமணி ஆகியவற்றை விட அதிகமாகவும், தகரம் அல்லது மாலிப்டினம் போன்ற அளவில் ஒப்பிடத்தக்கதாகவும் உள்ளது.
- சராசரி செறிவு: பூமியின் மேலோட்டில் சுமார் 2.7 பகுதி மில்லியன் (ppm).
- முக்கிய தாதுக்கள்: முதன்மை தாதுக் கனிமம் யுரேனைட் (பிட்ச்ப்ளெண்டே என்றும் அழைக்கப்படுகிறது), இது ஒரு யுரேனியம் ஆக்சைடு (UO₂) ஆகும். கார்னோடைட் மற்றும் ஆட்டூனைட் ஆகியவை மற்ற குறிப்பிடத்தக்க யுரேனியம் தாங்கும் கனிமங்கள் ஆகும்.
- முக்கிய வைப்புகள் மற்றும் உற்பத்தியாளர்கள்:
- கஜகஸ்தான்: தற்போது உலகின் மிகப்பெரிய யுரேனியம் உற்பத்தியாளர்.
- கனடா: அதிக தரமான வைப்புகளுக்கு பெயர் பெற்றது, குறிப்பாக சஸ்காட்செவனின் அதாபாஸ்கா படுகையில்.
- ஆஸ்திரேலியா: ஒலிம்பிக் டாம் சுரங்கம் (இது ஒரு முக்கிய தாமிரம், தங்கம் மற்றும் வெள்ளி உற்பத்தியாளரும் கூட) உட்பட உலகின் மிகப்பெரிய அறியப்பட்ட யுரேனியம் வளங்களை கொண்டுள்ளது.
- மற்ற குறிப்பிடத்தக்க உற்பத்தியாளர்கள்: நைஜர், நமீபியா, ரஷ்யா, உஸ்பெகிஸ்தான் மற்றும் சீனா.
- காணப்படும் இடங்கள்: யுரேனியம் பல்வேறு புவியியல் அமைப்புகளில் காணப்படுகிறது, இதில் தீப்பாறைகள் (கிரானைட் போன்றவை), உருமாறிய பாறைகள் மற்றும் குறிப்பாக படிவுப் பாறைகளில் (மணற்கற்கள், காங்க்லோமரேட்டுகள்) புவியியல் செயல்முறைகளால் குவிந்துள்ளது. சுவடு அளவுகள் கடல்நீரிலும் கரைந்துள்ளன.