اقرأ في هذا المقال
- سداسي فلوريد اليورانيوم
- خصائص سداسي فلوريد اليورانيوم
- استخدام سداسي فلوريد اليورانيوم والتوليف
- تحضير سادس فلوريد اليورانيوم
- معالجة سادس فلوريد اليورانيوم واليورانيوم
في الكيمياء إن مركب سادس فلوريد اليورانيوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي يتكون من ذرة واحدة من اليورانيوم مدمجة مع ست ذرات من الفلور، وهو الشكل الكيميائي لليورانيوم المستخدم أثناء عملية تخصيب اليورانيوم، ضمن نطاق معقول من درجة الحرارة والضغط يمكن أن يكون صلب أو سائل أو غازي، وسادس فلوريد اليورانيوم الصلب مادة بيضاء كثيفة بلورية تشبه الملح الصخري.
سداسي فلوريد اليورانيوم
- الوصف العام لسداسي فلوريد اليورانيوم أنه عبارة عن مادة صلبة بلورية مشعة متطايرة عديمة اللون،تمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (UF6)، وهو عبارة عن مادة عالية السمية والتآكل ومشعة تنبعث منها أشعة عالية الطاقة قد تكون ضارة ولا يمكن اكتشافها إلا بواسطة أجهزة خاصة، وتهيج كيميائيا الجلد والعينين والأغشية المخاطية، يتم استخدامها لصنع وقود لمحطات الطاقة النووية.
- لا يتفاعل سداسي فلوريد اليورانيوم مع الأكسجين أو النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو الهواء الجاف، ولكنه يتفاعل مع الماء أو بخار الماء، ولهذا السبب فإنه يتم دائمًا مناولة سادس فلوريد اليورانيوم في حاويات محكمة التسرب ومعدات معالجة، عندما يتلامس سادس فلوريد اليورانيوم مع الماء، مثل بخار الماء في الهواء، فإنه يتفاعل مع الماء مكونين فلوريد الهيدروجين وهو مادة آكالة (HF) ومركب فلوريد اليورانيوم يسمى فلوريد اليورانيل (UO2F2).
- يحتوي اليورانيوم الموجود طبيعياً على نسبة 0.7٪ من اليورانيوم 235 ونسبة 99.3٪ من اليورانيوم 238 (نشاط إشعاعي أقل)، وبالتالي فإن مادة اليورانيوم المستنفد مع إزالة بعض اليورانيوم 235 من خلال عملية التخصيب تكون أقل نشاطًا إشعاعيًا.
وتنبعث أبخرة من اليورانيوم المعدني عالي السمية وفلوريد اليورانيوم عند تسخينها حتى تتحلل، ويتفاعل بقوة مع الهيدروكربونات العطرية (البنزين والتولوين والزيلين)، ويخضع لتفاعل عنيف مع الماء أو الكحوليات (ميثانول، إيثانول)، كما أنه يتفاعل مع معظم المعادن، ويعتبر سادس فلوريد اليورانيوم الخطر مادة أكالة كما أنه يمثل خطرًا إشعاعيًا.
- يمثل إشعاع المخاطر الصحية الحد الأدنى من المخاطر على عمال النقل وموظفي الاستجابة للطوارئ والجمهور أثناء حوادث النقل، تزداد متانة العبوة مع زيادة مخاطر الإشعاع والحرجية المحتملة للمحتوى، الخطر الكيميائي يفوق بكثير خطر الإشعاع، علما أن المادة تتفاعل مع الماء وبخار الماء في الهواء من أجل تكوين غاز فلوريد الهيدروجين السام والتآكل ومخلفات شديدة التآكل بيضاء اللون وقابلة للذوبان في الماء.
- إذا استنشق قد يكون قاتلا، يسبب الاتصال المباشر حروقًا في الجلد والعينين والجهاز التنفسي، وهي مادة مشعة منخفضة المستوى، أي أن خطر إشعاع منخفض للغاية على الناس، قد تتفاعل المواد بعنف مع الوقود، وهي مادة مهيجة أكالة للجلد والعينين والأغشية المخاطية، ويحدث تفاعل عنيف مع مركبات الهيدروكسي (مثل الإيثانول والماء)، وتفاعل قوي مع الهيدروكربونات العطرية (مثل البنزين والتولوين والزيلين)، أما عند تسخينها للتحلل تنبعث منها أبخرة سامة من الفلور (-F).
خصائص سداسي فلوريد اليورانيوم
- الخصائص الكيميائية لسداسي فلوريد اليورانيوم أنه عبارة عن بلورات عديمة اللون ومتطايرة وسام، قابلة للذوبان في البروم السائل والكلور ورابع كلوريد الكربون ورابع كلورو الإيثان، بالإضافة إلى مركبات الكربون الفلورية، يتفاعل بقوة مع الماء والكحول والأثير ومعظم المعادن أيضا، ويتصرف البخار منه كغاز مثالي تقريبًا.
- أما عن الخصائص الفيزيائية فهو عبارة عن بلورات أحادية الميل بيضاء تمتلك كثافة 5.09 جم لكل سم مكعب، يذوب عند 64 درجة مئوية، يتسامى عند 56.6 درجة مئوية، ودرجة الحرارة الحرجة 232.65 درجة مئوية، أما الضغط الحرج 46 ضغط جوي، يتفاعل مع الماء المكون لـ (UO2F2) و (HF) قابل للذوبان في الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون ومذيبات الفلوروكربون، وقابل للذوبان في الكلور السائل والبروم، ويذوب في النيتروبنزين ليشكل محلول أحمر داكن يتطاير في الهواء.
استخدام سداسي فلوريد اليورانيوم والتوليف
- سادس فلوريد اليورانيوم عبارة عن بلورة عديمة اللون ومتطايرة تتسامي وتتفاعل بقوة مع الماء، وهي عبارة عن مادة أكالة للغاية وتشكل خطرًا للإشعاع، رقم تعريف الأمم المتحدة المكون من أربعة أرقام للمواد الانشطارية التي تحتوي على أكثر من 1٪ من اليورانيوم 235 هو 2977، للنشاط النوعي الأدنى الرقم هو 2978، يستخدم سادس فلوريد اليورانيوم في عملية الانتشار الغازي لفصل نظائر اليورانيوم.
- يستخدم مركب سادس فلوريد اليورانيوم في عملية معالجة اليورانيوم لأن خصائصه الفريدة تجعله مريحًا للغاية، ويمكن أن يتم استخدامه بسهولة كغاز للمعالجة وكسائل لملء أو تفريغ الحاويات أو المعدات وكمادة صلبة للتخزين، وكل ذلك في درجات حرارة وضغوط شائعة الاستخدام في العمليات الصناعية، كما ويستخدم عملية الانتشار الغازي لفصل نظائر اليورانيوم.
تحضير سادس فلوريد اليورانيوم
- هناك طرق عديدة من أجل عملية تحضير وصنع مركب سادس فلوريد اليورانيوم، على الرغم من ملاحظة تفاعل اليورانيوم والفلور لأول مرة من قبل هنري مويسان، المعزل الأول للفلور، حوالي عام 1900 ميلادي، لقد تم الإبلاغ عن سادس فلوريد اليورانيوم في الأصل من قبل روف (رائد تخليق العديد من فلوريد المعادن) وهاينزلمان في عام 1911 ميلادي.
- لقد قاموا بصنعه من خلال فلورة اليورانيوم وكذلك عن طريق فلورة (UC2)، علما أنه يحتاج الفلور إلى التسخين حتى يتفاعل مع اليورانيوم ما لم يتم تقسيمه بشكل جيد، وذلك تبعا للمعادلات الكيميائية التالية:
U (s) + 3F2 (g) → UF6 (g)
UC2 (s) + 7F2 (g) → UF6 (g) + 2 CF4 (g) (عند 350 درجة مئوية)
- وهناك التفاعل غير المعتاد الذي لا يستخدم الفلور (ولكن لم يتم استخدامه تجاريًا) وهو كالتالي:
2UF4 (g) + O2 (g) → UF6 (g) + UO2F2 (g)
- تستخدم العملية الرئيسية المستخدمة صناعيًا فلورة لسادس فلوريد اليورانيوم عند حوالي 500 درجة مئوية، وهي عملية طاردة للحرارة بشكل كبير، يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 1100 درجة مئوية في المفاعلات بسعات تصل إلى 380 كجم في الساعة الواحدة.
UF4 (g) + F2 (g) → UF6 (g)
معالجة سادس فلوريد اليورانيوم واليورانيوم
- تتطلب عملية الانتشار الغازي المستخدمة في تخصيب اليورانيوم وجود اليورانيوم في صورة سادس فلوريد اليورانيوم، حيث أنه في الخطوة الأولى من عملية إنتاج سادس فلوريد اليورانيوم يُستخرج خام اليورانيوم ويرسل إلى معمل ينتج أكسيد اليورانيوم (يُسمى غالبًا “الكعكة الصفراء”) ثم يرسل أكسيد اليورانيوم إلى منشأة إنتاج سادس فلوريد اليورانيوم.
- في منشأة الإنتاج يتم دمج أكسيد اليورانيوم مع (HF) اللامائي وغاز الفلور في سلسلة من التفاعلات الكيميائية لتكوين المركب الكيميائي سادس فلوريد اليورانيوم، ويوضع منتج سادس فلوريد اليورانيوم في اسطوانات فولاذية ويشحن كمادة صلبة إلى معمل نشر غازي للتخصيب، يستخدم سادس فلوريد اليورانيوم في معالجة اليورانيوم لأن خصائصه الفريدة تجعله مريحًا للغاية، ويمكن استخدامه بسهولة كغاز للمعالجة وكسائل لملء أو تفريغ الحاويات أو المعدات.
