اليورانيوم.. ما هو وأين يوجد؟ 

“اليورانيوم”، هو أحد العناصر الكيميائية المشعة الموجودة في الطبيعة، وهو يندرج في الجدول الدوري الخاص بالعناصر الكيميائية ضمن الرمز (U) وبالعدد الذري 92، وهو فلز لونه أبيض يميل إلى الفضي.

ويتفاعل اليورانيوم بدرجة كبيرة في عمليات توليد الطاقة، وهو أكثر شيوعًا بكثير من الفضة والذهب، وقد يثبت أنه عملي أكثر بكثير من أي معدن “ثمين” في تلبية الاحتياجات طويلة الأجل لسكان كوكب الأرض.

أما “احتياطيات اليورانيوم”، هي احتياطيات من اليورانيوم “القابل للاسترداد”، بغض النظر عن النظائر، على أساس سعر السوق الثابت.

ويقال إن قدرة الطاقة النووية قد ارتفعت إلى حوالي 372.5 جيجاوات في جميع أنحاء العالم في عام 2012، مع 437 مفاعلًا نوويًا نشطًا في 31 دولة.

على الرغم من أن دولًا مثل اليابان وألمانيا عملت على إغلاق جميع مفاعلاتها تمامًا بسبب الاحتجاج العام بشأن السلامة والمخاوف البيئية، فقد فتحت دول أخرى، مثل الهند والصين وروسيا والمملكة العربية السعودية، مفاعلات نووية جديدة للمساعدة في تلبية احتياجاتها من الطاقة.
من هو مكتشف اليورانيوم؟

اكتُشف اليورانيوم عام 1789 بواسطة “مارتن كلا بروث” – كيميائي ألماني – في البتشبلند أو ما تُعرف حاليًا بجمهورية التشيك، وذلك حين كان يحلّل العينات المعدنية في مناجم الفضة، وترجع تسمية العنصر بهذا الاسم نسبةً إلى كوكب أورانوس، الكوكب السابع في مجموعتنا الشمسية.

وبغض النظر عن أهمية اليورانيوم لعلماء الكيمياء، اقتصر استخدام اليورانيوم في القرن التاسع عشر على تلوين الزجاج والسيراميك، فقد استُخدمت عناصره في إضافة اللون الأصفر المخضر للمزهريات والأواني الزجاجية المزخرفة.

وفي ذلك الوقت، اشتهر استخدامه لإضافة الألوان البراقة من البرتقالي إلى الأحمر في طلاء الخزف المستخدم في الأواني الفخارية المنزلية والديكورات المعمارية.

وفي عام 1896، اكتشف هنري بيكريل الخصائص الإشعاعية لليورانيوم، مع أنه لم يدرك أهمية اكتشافه في بادئ الأمر، إلاّ أن طالبته ماري كوري أدركت النتائج التي استخلصها هنري بدقة أكبر واختارت مسمى “النشاط الإشعاعي” لهذه الظاهرة الجديدة.

كيف يُستخدم اليورانيوم؟

يُستخدم اليورانيوم في محطات الطاقة النووية لتوليد الحرارة وتسخين المياه لإنتاج البخار، ويتميز اليورانيوم بكبر ذراته الأمر الذي يمكنه من الانقسام بصورة أكبر مقارنة بالعناصر الأخرى.

وعندما تتلامس الجسيمات غير الذرية والتي يطلق عليها النيوترونات بذرات اليورانيوم تنقسم الذرات، وتطلق طاقة حرارية، يحدث هذا الأمر في جميع الأوقات في الطبيعة، ولكن بمعدل بطيء جدًا، وتستخدم معظم محطات الطاقة النووية نظير اليورانيوم 235 وقودًا لها وهو نوع محدد من اليورانيوم.

أما المفاعلات النووية، فهي قادرة على تسريع هذه العملية بشكل كبير عن طريق إبطاء النيوترونات وزيادة احتمالية تصادمها، الأمر الذي سيؤدي إلى انشطار ذرات اليورانيوم. وعندما تنقسم ذرات اليورانيوم فإنها تطلق المزيد من النيوترونات فتستمر العملية وتتزايد الانقسامات لضمان “سلسلة من التفاعلات” لتقسيم الذرات ويطلق على هذه العملية اسم “الانشطار النووي”.

ونظرًا لطبيعة عملية الانشطار النووي، لا تحتاج محطات الطاقة النووية إلى حرق أي نوع من أنواع الوقود، ولهذا، لا تنتج المحطات أي ضباب دخاني أو غازات الاحتباس الحراري.

ويُستخدم اليورانيوم في عدة مجالات إلى جانب استخدامه في توليد الطاقة، فنظير اليورانيوم 238 المُسمّى باليورانيوم المنضب، يُستخدم حاجزًا للوقاية من الإشعاع نظرًا إلى سماكته وكثافته، وغالبًا ما يُستخدم في صناعة الطائرات والمعدات الطبية للحماية من الأجهزة الإشعاعية.

تخصيب اليورانيوم

تعدّ عملية تخصيب اليورانيوم، الركن الأساس في تحويل هذا الخام الموجود في الطبيعة إما إلى مادة قابلة للاستخدام السلمي في إنتاج الطاقة ضمن معايير وشروط معينة وإما إلى سلاح فتاك.

وتجدر الإشارة هنا، إلى أن عملية التخصيب لا تشكل بحد ذاتها العامل الحاسم في تحديد الطبيعة السلمية أو غير السلمية لأي برنامج نووي وإنما نسبة التخصيب.

ما هو التخصيب؟

التخصيب عملية معقدة، تتم على مراحل بهدف زيادة نسبة اليورانيوم 235 -النظير القابل للانشطار في خام اليورانيوم ويرمز اليه بالحرف اللاتيني U- ليصبح صالحا للاستخدام وقودا نوويا أو في صنع القلب المضغوط المتفجر في الأسلحة النووية.

 

وتعدّ عملية التخصيب أمرا ضروريا لأن اليورانيوم يوجد بالطبيعة في صور متنوعة، بيد أن شكلا واحد من هذا الخام وتحديدا 235 هو ما يمكن استخدامه لإنتاج الطاقة الكهربائية أو لأغراض عسكرية.

وبلغة الفيزياء، يشار إلى هذا النوع من اليورانيوم بـ U 235 قياسا إلى عدد كتلته الذرية وهو لا يوجد إلا في ما يقارب 0.7% من الخام المستخرج، أما النظير الشائع في خام اليورانيوم فهو المعروف باسم U238 وكتلته الذرية أكبر بعض الشيء.

ومن أجل أغراض الطاقة وتوليد الكهرباءـ يتعين زيادة تركيز اليورانيوم 235 إلى ما بين 3% و5%، في حين يتعين زيادة نسبة تركيزه إلى مستويات أعلى من 80% أو ما يعرف باسم النقاء المثالي لصنع سلاح نووي.

احتياطيات اليورانيوم في العالم

وكما هو معروف، فإن محطات الطاقة النووية تعمل عادةً باليورانيوم، لذلك نجد أن البلدان التي لديها احتياطيات عالية من اليورانيوم ستكون قادرة على الاستفادة من الحصة المتزايدة لقطاع الطاقة النووية في سوق الطاقة العالمية، ومن هنا نتساءل: ما هي الدول التي لديها أعلى احتياطيات من اليورانيوم؟ وسنتعرف على الإجابة فيما يلي:

 

البلدان التي لديها أكبر احتياطيات من اليورانيوم:

  • كازاخستان – 304000 طن متري
  • كندا – 275000 طن متري
  • جنوب أفريقيا – 168000 طن متري

 

  1. كازاخستان

في عام 2018، كان لدى كازاخستان أكبر احتياطي من اليورانيوم في العالم مع 304000 طن متري، كما أنها أكبر منتج لليورانيوم في العالم، وأكثر من 12٪ من احتياطيات اليورانيوم في العالم موجودة في كازاخستان.

وتجدر الإشارة هنا، إلى أن كازاخستان كانت منذ فترة طويلة من بين أكبر منتجي اليورانيوم في العالم.

ففي عام 2009، على سبيل المثال، أنتجت ما يقرب من 28٪ من الإجمالي العالمي، وفي عام 2013، تشير الإحصاءات إلى أنها أنتجت 22،451 طنا من اليورانيوم، وهو ما يمثل حوالي 38٪ من إجمالي الإنتاج العالمي في عام 2013.

ومع ذلك، تم تصدير الكثير من اليورانيوم من قبل كازاتومبروم – الشركة المملوكة للدولة التي تدير جميع أنشطة اليورانيوم الرئيسية في البلاد: التعدين والتنقيب والواردات والصادرات.

وتقيم الشركة تحالفات استراتيجية مع الدول الكبرى المستهلكة للطاقة مثل الصين، اليابان، وروسيا، وتمتلك حصة كبيرة في شركة “وستنغهاوس” الكهربائية الدولية العملاقة للطاقة النووية، بدأ استكشاف اليورانيوم في البلاد في عام 1943، أما حاليا، كازاخستان لديها حوالي 50 ودائع في 6 مقاطعات.

  1. كندا

كانت كندا أكبر منتج لليورانيوم في العالم لسنوات عديدة، حيث كانت تمثل 22 ٪ من الإنتاج العالمي في ذلك الوقت، ولكن في عام 2009 تجاوزتها كازاخستان.

وللعلم، يُقال إن منجم نهر مكارثر في كندا هو أكثر منجم إنتاج لليورانيوم في العالم، كما تثبت الإحصاءات، أنتجت كندا ما يقرب من 9331 طنًا من اليورانيوم في عام 2013، وفي عام 2018، زاد إنتاجها إلى 275000 طن متري.

وتوجد معظم احتياطيات البلاد في حوض “أثاباسكا” بشمال “ساسكاتشوان”، ومن المعروف أن رواسب كندا قد تم تصنيفها من 10 إلى 100 مرة أكبر من متوسط ​​درجة الرواسب المستخرجة في أجزاء مختلفة من العالم.

  1. جنوب أفريقيا

مع ارتفاع إنتاج الطاقة في البلاد، جنوب أفريقيا لديها مفاعلان نوويان ينتجان 5 في المائة من الكهرباء في البلاد، كما لديها ثالث أكبر كمية من احتياطيات اليورانيوم في العالم. وتمتلك شركة “إسكوم” لمرافق الطاقة المملوكة للدولة محطة “كويبرغ” النووية في جنوب أفريقيا.

تم العثور على أهم مواقع التعدين في البلاد في مشروع “دومينيون ريفز” في “هارتيبيسفونتين”، وكذا في منطقة “إيزولويني” بالقرب من “دومينيون ريفز”، وحوض كارو المركزي، المملوك لشركة UraMin، وتعمل UraMin في معظم أنحاء القارة الأفريقية، وهي شركة تابعة لشركة الطاقة النووية الفرنسية  Areva.

ترتيب احتياطي الدول من اليورانيوم (بالأطنان المترية)

1 كازاخستان 304000 طن متري

2 كندا 275000 طن متري

3 جنوب أفريقيا 168000 طن متري

4 البرازيل 156000 طن متري

5 الصين 102000 طن متري

6 منغوليا 50000 طن متري

7 أوكرانيا 41000 طن متري

8 تنزانيا 38000 طن متري

9 أوزبكستان 37000 طن متري

10 روسيا 25000 طن متري

هل يمكن لليورانيوم أن يمد مستقبلنا بالطاقة؟

إن توافر اليورانيوم في دول العالم لا يشبه العديد من الموارد الطبيعية الأخرى، وبدلا من أن تكون محددة إلى حد ما في مناطق معينة من العالم، يبدو أنها أكثر تشتتا على الصعيد العالمي من الوقود الأحفوري على سبيل المثال.

ولحسن حظ العديد من البلدان النامية، تتوفر أراضيها على مخازن كبيرة من اليورانيوم، ربما تكون قد حققت الفوز بالجائزة الكبرى المعدنية عندما يتعلق الأمر بآفاق تطوير الطاقة النووية.

وفي الواقع، بصرف النظر عن الاحتياطيات “القابلة للاسترداد” المدرجة، قد يكون لدى العالم المزيد من اليورانيوم لتقديمه حتى الآن، ومع تطوير وسائل جديدة لاستعادة اليورانيوم بمزيد من الكفاءة، واستكشاف مناطق جديدة لخام اليورانيوم، قد تثبت المفاعلات التي تعمل باليورانيوم أنها مساهم كبير في الطاقة العالمية.

ونظرًا لأن التوافر طويل الأجل للوقود الأحفوري والتأثيرات طويلة الأجل لاستهلاكه على تغير المناخ، أصبحت قضايا وثيقة الصلة على نحو متزايد لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها، فقد يثبت اليورانيوم أنه وسيلة ممكنة لفطم أنفسنا عن الطاقة التي يتم الحصول عليها من حرق الأحافير، والوقود والمواد الهيدروكربونية الأخرى.

ومع ذلك، فإن الطاقة النووية لا تخلو من مخاطرها، حيث إن تخزين الإمدادات المستخدمة والخطر الوشيك لانهيار المفاعل ليس بعيدًا عن أذهان الناس.

وفي الواقع، قد يكون إيجاد وسائل آمنة ومجدية لاستخراج اليورانيوم ومعالجته والتخلص منه وتحويله إلى طاقة كهربائية للسكان الذين يوسعون موارد الأرض إلى أقصى حدودها.