Uranyum Nedir? Özellikleri Nelerdir? Nerelerde Kullanılır?

Uranyum, periyodik tablonun aktinitler grubunda yer alan bir kimyasal elementtir. Simge olarak “U” ile gösterilir ve atom numarası 92’dir. 1789 yılında Martin Heinrich Klaproth tarafından keşfedilmiş, 1841 yılında ise Eugene-Melchior Peligot tarafından izole edilmiştir. Doğada yaygın olarak bulunan bu radyoaktif element, fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle çeşitli endüstriyel uygulamalarda ve nükleer enerji üretiminde kullanılır.

Bu element, gümüş beyaz renkte bir metaldir ve oldukça yoğundur. Yüksek bir erime noktasına sahiptir. (1.135°C) Yaygın olarak katı halde bulunur. Isı ve elektriği iyi iletebilen bir malzemedir. Radyoaktif özelliği vardır, yani kendiliğinden radyasyon yayabilir. Uranyum-235 (U-235) ve uranyum-238 (U-238), en yaygın olarak bulunan izotoplardır. U-235, nükleer enerji üretiminde yaygın olarak kullanılan bir fisyon izotopudur. Uranyum, alfa ve beta parçacıkları ile gama ışınları gibi farklı tipte radyasyon yayabilir. Nükleer enerji üretimi için kullanılan bir yakıttır. Uranyum yakıt çubukları, nükleer reaktörlerdeki fisyon sürecinde kullanılır. Fisyon süreci, uranyum atomunun nispeten büyük bir nükleer çekirdeğe sahip olduğu için gerçekleşir. Bu süreç sırasında atomlar parçalanarak enerji açığa çıkarır.

Uranyum nedir? Kısaca öğrendik. Bu elementin kullanıldığı yerleri de inceleyelim. Nükleer silahların yapımında kullanılabilen bir malzemedir. Özellikle U-235 izotopu, zenginleştirme işlemiyle yoğunlaştırılarak nükleer silah yakıtı olarak kullanılabilir. Diğer endüstriyel uygulamaları arasında metalurji, uzay araştırmaları, radyoaktif izotop üretimi, tıbbi teşhis ve tedavi, arkeolojik araştırmalar ve cam yapımı yer alır. Ayrıca bileşikleri, çeşitli kimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılabilir.

Bu element, nükleer enerji üretimi ve nükleer teknolojiler açısından büyük öneme sahip olmasının yanı sıra, radyoaktif özellikleri nedeniyle çevresel ve sağlık riskler de taşır. Bu nedenle, kullanımı ve depolanması dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir.

Uranyum Özellikleri

Uranyum ne işe yarar? Sorusunun cevabının en önemli cevabının elektrik üretimidir. Amerika Birleşik Devletleri, elektrik üretiminin 5’te 1’ini uranyum hammaddesiyle karşılamaktadır. Bu element, doğada saf hâlde bulunmaz. Demir bir görünüme sahip olan bu elementin, erime noktası 1132 derece, kaynama noktası ise 3818 derecedir.

Uranyum özelliklerini inceleyelim.

1. Fiziksel Özellikler:

• Yoğun bir metaldir ve gümüş beyazı renge sahiptir.
• Standart atmosfer basıncı altında oda sıcaklığında (25°C) katı halde bulunur.
• Erime noktası oldukça yüksektir ve yaklaşık 1,135°C’dir.
• Kaynama noktası ise 3,818°C’dir.
• 1 gram/cm³ yoğunluğa sahiptir.
• Kristal yapı olarak ortorombik kristal sistemine sahiptir.

2. Radyoaktivite:

• Radyoaktif maddelerden biridir.
• İzotoplarından en yaygın olanları uranyum-238, uranyum-235 ve uranyum-234’tür.
• Uranyum-238, alfa bozunması yoluyla toryuma dönüşürken, uranyum-235, çekirdek bölünmesi (fisyon) süreciyle enerji açığa çıkarır.
• İzotoplarının radyoaktif bozunma süreleri oldukça uzun olduğundan, yarılanma ömrü milyonlarca yıl sürebilir.

3. Nükleer Yakıt:

• Uranyum-235, nükleer enerji üretimi için yaygın olarak kullanılan bir yakıttır.
• Uranyum yakıt çubukları, nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonunu tetikler ve kontrol eder.
• Uranyum-235’in zenginleştirme süreci ile saf uranyum-235 elde edilir ve nükleer reaktörlerde enerji üretimi için kullanılır.

4. Toksisite:

• Doğası gereği radyoaktif olması nedeniyle yüksek seviyelerde toksik özelliklere sahiptir.
• İnsan sağlığı üzerinde ciddi etkilere neden olabilir.
• Solunması, yutulması veya temas etmesi durumunda vücutta birikerek çeşitli sağlık sorunlarına yol açabilir.

5. Doğal Yayılım:

• Dünya kabuğunda doğal olarak bulunan bir elementtir.
• Bazı minerallerde ve cevherlerde bol miktarda bulunabilir.
• En büyük yatakları, Avustralya, Kanada ve Kazakistan ülkelerindedir.

Uranyum Ne İşe Yarar?

Geleneksel yer altı madencilik teknikleri kullanılarak oldukça derinlerdeki yataklarına ulaşılır. Yataklarının tespiti sonrası çıkartılması için çeşitli kimyasal işlemleri kullanılır. Soda çözeltisiyle gerçekleştirirken süzme, iyon değiştirme, sıvı çıkartma yöntemler, arındırma evresi ve eritme işlemleri gibi evrelerden geçtikten sonra elde edilir.

Sadece çıkartılması değil elde edilmesi de maliyetli bir elementtir. Fakat genel olarak bakıldığında, birçok güçlü devletin ekonomik yönden iyi durumda olmasının bir sebebi de bu elementtir. Özellikle nükleer santrallerde elektrik üretimin kullanılır. Uranyum kullanım alanları arasında şunlar yer alır.

1. Nükleer Enerji Üretimi: Nükleer enerji üretiminde yaygın olarak kullanılan bir yakıttır. Yakıt çubukları, nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonunu tetikler ve kontrol eder. Bu reaksiyonda atomlar bölünerek enerji açığa çıkarır. Nükleer enerji, elektrik üretimi, endüstriyel kullanım ve ısıtma gibi çeşitli amaçlar için kullanılır.
2. Nükleer Silahlar: Nükleer silahların yapımında kullanılabilen bir malzemedir. Özellikle uranyum-235 izotopu, zenginleştirme süreciyle yoğunlaştırılarak nükleer patlama için yakıt olarak kullanılır.
3. Radyoizotop Üretimi: Radyoaktif izotop üretimi için kullanılır. Özellikle uranyum-238 izotopu, nötron bombardımanı veya diğer yöntemlerle çeşitli radyoizotoplar elde etmek için kullanılır. Bu radyoizotoplar, tıbbi teşhis, tedavi, endüstriyel uygulamalar, arkeolojik araştırmalar ve radyoizotop etiketleme gibi alanlarda kullanılabilir.
4. Metalurji: Metalurjik uygulamalarda kullanılan bir malzemedir. Saf uranyum, diğer metallerle alaşım yapma veya uranyum bileşiklerinin üretimi için kullanılabilir.
5. Araştırma ve Bilim: Nükleer fizik, radyoaktivite araştırmaları, elementlerin özellikleri ve kimyasal reaksiyonlar gibi alanlarda bilimsel çalışmalarda kullanılır. Ayrıca, uranyum mineralleri, jeolojik araştırmalar ve kaynak değerlendirmelerinde de önemli bir rol oynar.

Bu elementin kullanımı ve depolanması, çevresel ve nükleer güvenlik riskleri taşıdığı için dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir. Uluslararası düzeyde ticareti ve kullanımı, çeşitli yasal düzenlemeler ve uluslararası anlaşmalarla denetlenir ve kontrol edilir.

Hangi Savaşta Kullanıldı?

Bu element aynı zamanda, atom bombası yapımında kullanılan bir nükleer yakıttır. İlk kez nükleer enerji kullanılarak patlatılması, 6 Ağustos 1945 tarihinde Hiroşima’ya atılan “Little Boy” isimli atom bombası ile gerçekleşti. Bu bomba, II. Dünya Savaşı‘nın son dönemlerinde Amerika Birleşik Devletleri tarafından Japonya’ya karşı kullanıldı.

Little Boy Atom Bombası, uranyum-235 izotopunu kullanarak bir nükleer tepkimeyi başlatmak için yüksek bir hızda topların bir araya getirilmesi prensibine dayanıyordu. Bu tepkime sonucunda büyük bir enerji açığa çıkarılarak patlama gerçekleşti.

Hiroşima’da olduğu gibi atom bombası yapımında kullanıldığı gibi nükleer enerji santrallerinde de yakıt olarak kullanılır. Nükleer enerji, elektrik enerjisi üretmek için uranyumun nükleer tepkimeler sonucu ortaya çıkan enerjisinin kullanıldığı bir teknolojidir.

Atom bombasının kullanımı II. Dünya Savaşı’nda büyük yıkıma ve kayba yol açmış ve insanlık tarihinin en büyük savaş suçlarından biri olarak değerlendirilmiştir. Bu olay, nükleer silahların dehşetini ve insanlığın karşı karşıya olduğu tehlikeleri gözler önüne sermiştir. Sonraki yıllarda uluslararası anlaşmalar ve kontrol mekanizmaları, nükleer silah yayılmasını kontrol altına almak ve Dünya genelinde nükleer silahsızlanmayı teşvik etmek amacıyla oluşturulmuştur.

Uranyum Rezervleri

Dünyadaki uranyum rezervleri üç ülke tarafından sağlanıyor diyebiliriz. Nükleer güç santrallerin yakıt olarak kullanılan bu elementin %64’lük kısmı, Kazakistan, Avustralya ve Kanada ülkeleri tarafından üretiliyor. Dünya Nükleer Birliğinin (WNA) açıkladığı verilerine göre, Dünyada toplam 435 adet nükleer güç reaktörü bulunuyor.

Dünyadaki üretiminin toplam %38’ini Kazakistan, %15.5’ini Kanada, %10.5’lik kısmını ise Avustralya sağlıyor. Bu şekilde üç ülke toplam %64’lük kısmını karşılamış oluyor. Bu rakamları ton bazında incelediğimizde ise Kazakistan yıllık 22 bin 451 ton, Kanada 9 bin 331 ton ve Avustralya’da 6 bin 350 tonu üretiyor. Diğer üretim yapan ülkeler ise şu şekilde sıralanıyor:  Nijer, 4 bin 518 ton, Namibya 4 bin 323 ton ve Rusya da 3 bin 135 ton.

Dünyada en fazla nükleer santrale sahip olan ülke 100 adetle ABD’dir. ABD, bin 792 ton üretiyor. ABD, elektrik üretiminin 5’te 1’ini bu hammaddeyle sağlıyor. Fransa ise 5 tonluk üretimi ile elektrik üretiminin 4’te 3’ünden fazlasını nükleer santrallerle gerçekleştiriyor.

Uranyum rezervlerinin en çok bulunduğu ülke, %31 Avustralya’dır. Ülke, toplam 1 milyon 661 bin ton rezerve sahiptir. Avustralya’yı, 629 bin ton ile Kazakistan, 487 bin 200 tonla Rusya ve 468 bin 700 tonla Kanada ülkeleri takip etmektedir.

Türkiye’deki uranyum yatakları, Köprübaşı (Manisa), Fakılı (Uşak), Küçükçavdar (Aydın), Demirtepe (Aydın) ve Sorgun (Yozgat)’ olmak üzere toplam beş adet yatak mevcuttur. Ancak bu yataklarda bulunan uranyumların değerleri, nükleer santrallerde kullanılabilecek değerlere sahip değildir. Bu yüzden şimdiye kadar yakıt ve enerji olarak değerlendirilmemişlerdir.

Türkiye’de şu an bu elementin ticareti bulunmasa da Akkuyu Nükleer Santrali ve inşa edilmesi planlanan diğer nükleer santrallerin ile ilerleyen zamanlarda uranyum ticaret anlaşmaları görebiliriz.