Uranyum (U)

Alm. Uran (n), Fr. Uranium (m), İng. Uranium. Periyodik tablonun III B grubundaki aktinitler serisinde
yer alan radyoaktif kimyâsal element. Yoğun, sert ve gümüş beyazı renginde bir metal olan uranyum
tabiî elementler arasında atom ağırlığı en yüksek olanıdır. Kimyâda “U” sembolüyle gösterilir. 1789’da
M. H. Klaproth tarafından keşfedilen uranyum E.M. Péligot tarafından 1841 yılında uranyum-4-oksitten
(UO2) izole edildi. 1896’da Henri Bucquerel uranyumun radyoaktif bir element olduğunu keşfetti.
1934’te Fermi ve çalışma arkadaşları uranyumun ß-ışıması yaptığını buldular. 1938’de Hahn ve
Strassmann uranyumu nötronla bombardıman ederek daha hafif elementler elde ettiler.
1939’da Fermi, uranyumun çekirdek reaksiyonlarının zincir reaksiyonları olduğunu söyledi. 1939
yılında araştırmacılar U235’in fisyon reaksiyonu verebileceğini gösterdiler. 1942’de nükleer zincir
reaksiyon yapıldı. Uranyumdan yapılmış atom bombası 1945’te kullanıldı.
Bulunuşu: Diğer elementlere göre az bulunan uranyumun dünyâdaki mevcut miktarının 1014 ton
olduğu tahmin ediliyor. Yaklaşık ve ortalama olarak her bir gram kayada 4x10-6g uranyum vardır.
Deniz suyu milyarda üç nispetinde uranyum ihtivâ eder. Canlı maddelerin bünyesi ağırlıklarının % 10-4
ilâ % 10-9 arasında uranyum bulundururlar. Uranyum minerallerinden uraninit % 45-85, piçblend % 60,
autinit % 45-56, karnotit % 50-55 uranyum ihtivâ ederler.
Çok miktar cevher çıkarılmasına rağmen elde edilen uranyum miktarı oldukça azdır. Meselâ ton
başına 1 ile 2,5 kg U3O8 elde edilmektedir.
Özellikleri: Uranyum 3+, 4+, 5+ ve 6+ olmak üzere dört oksidasyon kademesine sâhiptir.
Atom numarası 92, atom ağırlığı 238,03’tür. 1132°C’de erir, 3818°C’de kaynar. Yoğunluğu 19,06
g/cm3tür. Uranyum 0,68°K’de süper iletken olup oldukça aktif bir metaldir. Oda sıcaklığında hava
teması ile hemen sarı, bir müddet sonra tamâmen siyah renk alır. Azot, karbon monoksit, karbon
dioksit ve diğer gazlarla reaksiyon verir. Bu sebepten uranyum laboratuvarda asal (soy) gazların
saflaştırılmasında kullanılır.
Beş çeşit oksidi vardır. Bunlardan UO2 kahverengi, U3O8 yeşilimsi siyah ve UO3 sarıdır. Tabiatta üç
izotopu vardır. Bunlar U-238 (% 99,27), U-235 (% 0,72) ve U-234 (% 0,006)tür.
Bu izotopların hepsi radyoaktif olup alfa ışıması yaparlar. İzotopların yarılanma müddetleri sıra ile
4,5x109 yıl, 7,1x108 yıl ve 2,48x105 yıldır. Uranyum izotoplarının yarı ömürleri çok uzun olduğundan,
bâzı uranyum ihtivâ eden kayaçlarda uranyumun son bozunma ürünü olan kurşunun ölçülmesiyle
dünyânın yaklaşık yaşı tâyin edilir. Sunî olarak elde edilen diğer izotopların yarılanma süreleri oldukça
kısadır. Sunî olarak elde edilen, kütle numaraları 227 ile 240 arasında olan uranyum izotopları genel
olarak yine alfa ışıması yaparlar. Yalnız bunlardan U-237, U-239 ve U-240 izotopları ß ışıması
yaparlar. U-238 tabiî uranyum radyoaktif bozunma sırasının ana elementidir. U-235 den ise aktinyum
bozunma sırası doğar.
Elde edilmesi: Minerallerinden başlayıp metalik uranyum elde edilmesi çeşitli basamaklardan geçer.
Ancak uranyumun elde edilme metotlarının bir kısmı gizli tutulmaktadır. Ayrıca çok çeşitli
minerallerden elde edildiği için çok ayrı metodlar da vardır. Genel olarak filiz önce konsantre
(uranyumca zengin) hâle getirilir, sonra kavurma ve yıkama yapılır. Kavurma ile filiz; gümüş, arsenik,
karbonat, kükürt ve antimon uranyumdan ayrılacak şekle getirilir; sonra, mineraldeki uranyumu
çözünen bir bileşik hâline getirmek için ya asitle veya alkali ile yıkamaya tâbi tutulur. Yıkama sonunda
elde edilen uranyum tuzlarından metalik uranyum elde edilir. Bu iş oldukça zordur. Çünkü uranyumun
reaksiyon verme kâbiliyeti oldukça yüksektir.
Kullanılışı: Atom enerjisi üretiminde kullanılmadan önce uranyumun çok az bir pratik uygulaması
vardır. Seramiklerde, fotoğrafçılıkta, kimyevî reaksiyonlarda katalizör olarak ve daha birkaç işlemde
kullanılmasına rağmen, bütün bu uygulamalar uranyumun ayrı bir element olarak istihsâlini
gerektirmiyor ve uranyum radyum endüstrisinin bir yan ürünü olarak üretiliyordu. Nükleer enerjinin
kullanımında uranyum uygulaması, durumu tamâmen değiştirdi: Uranyum asıl mâmul, radyum ise
oldukça daha az önemli bir yan ürün durumuna geçti.
Bütün uranyum izotopları nükleer yakıt olarak kullanılabilir. Tam bir parçalanma sağlanırsa bir paund
(yaklaşık 454 gr) yakıt 10.000 kilowatt-saat enerji verir. Bu büyük miktardaki enerjinin kontrollu şartlar
altında kullanılması çalışmaları sürdürülmekte ve bir sonuca ulaşma konusunda ümitli
bulunulmaktadır.
Normal izotopik kompozisyonu ile tabiî uranyum, nükleer reaktörlerde kullanılabilir. Buralarda
parçalanarak enerjiye dönüştürülür. Bu işlemde uranyumun bir kısmı plutonyuma dönüşür. Bu da
zincirleme patlama reaksiyonlarında kullanılabilir. Tabiî uranyumun kendisi patlayıcı olarak
kullanılamaz. Fakat U-235 izotopu ondan ayrılarak, plutonyum gibi, patlamalı reaksiyonlar meydana
getirmek üzere kullanılabilir. (Bkz. Nükleer Enerji)