Uranium nitrides
યુરેનિયમ નાઇટ્રાઇડ્સ એ કેટલીક સિરામિક સામગ્રીઓના કુટુંબમાંથી કોઈપણ છેઃ યુરેનિયમ મોનોનાઇટ્રાઇડ (યુએન), યુરેનિયમ સેસ્ક્વિનટ્રાઇડ (યુએન 2 એન 3) અને યુરેનિયમ ડાઇનાઇટ્રાઇડ (યુએન 2). નાઇટ્રાઇડ શબ્દ યુરેનિયમ સાથે બંધાયેલા નાઇટ્રોજનની −3 ઓક્સિડેશન સ્થિતિનો ઉલ્લેખ કરે છે. યુરેનિયમ નાઇટ્રાઇડને સંભવિત પરમાણુ બળતણ તરીકે ગણવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ હાલમાં રશિયામાં નિર્માણાધીન BREST-300 પરમાણુ રિએક્ટરમાં કરવામાં આવશે. તે વધુ સુરક્ષિત, મજબૂત, ગાઢ, વધુ ઉષ્મીય વાહક અને ઉચ્ચ તાપમાન સહનશીલતા ધરાવતું હોવાનું કહેવાય છે. ઇંધણના અમલીકરણના પડકારોમાં સમૃદ્ધ યુએફ 6 થી જટિલ રૂપાંતર માર્ગ, ઉત્પાદન દરમિયાન ઓક્સિડેશનને અટકાવવાની જરૂરિયાત અને અંતિમ નિકાલ માર્ગને વ્યાખ્યાયિત કરવાની અને લાઇસન્સ આપવાની જરૂરિયાતનો સમાવેશ થાય છે. ખર્ચાળ, અત્યંત સમસ્થાનિક રીતે સમૃદ્ધ 15N નો ઉપયોગ કરવાની જરૂરિયાત એ દૂર કરવા માટેનું એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. આ દૂર-સામાન્ય 14N ના (પ્રમાણમાં) ઉચ્ચ ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ક્રોસ-સેક્શનને કારણે જરૂરી છે, જે રિએક્ટરના ન્યુટ્રોન અર્થતંત્રને અસર કરે છે. સંશ્લેષણ કાર્બોથર્મિક ઘટાડો યુએન પેદા કરવા માટેની સામાન્ય તકનીક નીચે દર્શાવેલ 2 પગલાની પદ્ધતિમાં યુરેનિયમ ઓક્સાઇડ (યુઓ 2) નો કાર્બોથર્મિક ઘટાડો છે. 3યુઓ2 + 6સી → 2યુસી + યુઓ2 + 4સીઓ (આર્ગોનમાં, 10 થી 20 કલાક માટે> 1450°સી) 4યુસી + 2યુઓ2 + 3એન2 → 6યુએન + 4સીઓ સોલ-જેલ સોલ-જેલ પદ્ધતિઓ અને નાઇટ્રોજન વાતાવરણ હેઠળ શુદ્ધ યુરેનિયમની ચાપ ગલનનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. યુ. એન. 2 ઉત્પન્ન કરવા માટેની અન્ય સામાન્ય તકનીક એ યુરેનિયમ ટેટ્રાફ્લોરાઇડનું એમોનોલિસિસ છે. યુરેનિયમ ટેટ્રાફ્લોરાઇડ ઉચ્ચ દબાણ અને તાપમાન હેઠળ એમોનિયા ગેસના સંપર્કમાં આવે છે, જે ફ્લોરિનને નાઇટ્રોજન સાથે બદલે છે અને હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે. પદાર્થ. 2008,20,3076. આ તાપમાને હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ રંગહીન વાયુ છે અને એમોનિયા વાયુ સાથે ભળી જાય છે. હાઇડ્રીડિંગ-નાઇટ્રીડિંગ યુએન સંશ્લેષણની વધારાની પદ્ધતિમાં ધાતુના યુરેનિયમમાંથી સીધા જ બનાવટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. 280 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ તાપમાને ધાતુના યુરેનિયમને હાઇડ્રોજન ગેસમાં ખુલ્લા પાડીને, યુએચ 3 ની રચના કરી શકાય છે. વધુમાં, યુએચ 3 ધાતુના તબક્કા કરતાં વધુ ચોક્કસ કદ ધરાવે છે, તેથી સંકરણનો ઉપયોગ ભૌતિક રીતે અન્યથા ઘન યુરેનિયમને વિઘટિત કરવા માટે થઈ શકે છે. સંકરણ પછી, યુ. એચ. 3 લગભગ 500 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને નાઇટ્રોજન વાતાવરણના સંપર્કમાં આવી શકે છે, જેનાથી યુ2એન3 બને છે. 1150 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપરના તાપમાનમાં વધારાની ગરમી દ્વારા, સેસ્ક્વિનટ્રાઇડ પછી યુએનમાં વિઘટિત થઈ શકે છે. 2U + 3H2 → 2UH3 2UH3 + 1.5N2 → U2N3 U2N3 → UN + 0.5N2 આઇસોટોપ 15N નો ઉપયોગ (જે કુદરતી નાઇટ્રોજનના લગભગ 0.37% ની રચના કરે છે) પ્રાધાન્યક્ષમ છે કારણ કે મુખ્ય આઇસોટોપ, 14N, નોંધપાત્ર ન્યુટ્રોન શોષણ ક્રોસ સેક્શન ધરાવે છે જે ન્યુટ્રોન અર્થતંત્રને અસર કરે છે અને ખાસ કરીને, તે (n, p) પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે જે નોંધપાત્ર માત્રામાં કિરણોત્સર્ગી 14C ઉત્પન્ન કરે છે જેને પુનઃપ્રક્રિયા અથવા કાયમી સંગ્રહ દરમિયાન કાળજીપૂર્વક સમાવવાની અને અલગ કરવાની જરૂર પડશે. વિઘટન દરેક યુરેનિયમ ડાઇનાઇટ્રાઇડ સંકુલમાં યુરેનિયમ ડાઇનાઇટ્રાઇડ (યુએન 2) ના યુરેનિયમ સેસ્ક્વિનટ્રાઇડ (યુ 2 એન 3) અને પછી યુરેનિયમ મોનોનાઇટ્રાઇડ (યુએન) માં વિઘટનને કારણે એક સાથે ત્રણ અલગ સંયોજનો હાજર હોવાનું માનવામાં આવે છે. યુરેનિયમ ડાઇનાઇટ્રાઇડ્સ પ્રતિક્રિયાઓના નીચેના ક્રમ દ્વારા યુરેનિયમ મોનોનાઇટ્રાઇડમાં વિઘટિત થાય છેઃ 4યુએન2 → 2યુ2એન3 + એન2 2યુ2એન3 → 4યુએન + એન2 યુરેનિયમ સેસ્ક્વિનટ્રાઇડ (યુ2એન3) ને અલગ કરવા માટે યુએન2નું વિઘટન એ સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે. યુરેનિયમ મોનોનાઇટ્રાઇડનો ઉપયોગ હાયપરિયન પાવર જનરેશન દ્વારા બનાવવામાં આવેલા હાયપરિયન પાવર મોડ્યુલ રિએક્ટર જેવા જનરેશન IV રિએક્ટર માટે સંભવિત બળતણ તરીકે ગણવામાં આવે છે. તેને કેટલાક ઝડપી ન્યુટ્રોન પરમાણુ પરીક્ષણ રિએક્ટરમાં પરમાણુ બળતણ તરીકે પણ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું છે. યુએનને તેની ઉચ્ચ વિખંડનીય ઘનતા, થર્મલ વાહકતા અને સૌથી સામાન્ય પરમાણુ બળતણ, યુરેનિયમ ઓક્સાઇડ (યુઓ 2) કરતાં ગલન તાપમાનને કારણે શ્રેષ્ઠ માનવામાં આવે છે, જ્યારે વિખંડન ઉત્પાદન વાયુઓ અને સોજોનું ઓછું પ્રકાશન પણ દર્શાવે છે, અને ક્લેડિંગ સામગ્રી સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં ઘટાડો થાય છે. તે પ્રમાણભૂત ધાતુ યુરેનિયમ fuel.Mizutani, A.; સેકીમોટો, એચ. એન. ની સરખામણીમાં બહેતર યાંત્રિક, થર્મલ અને કિરણોત્સર્ગ સ્થિરતા પણ ધરાવે છે. ન્યુકલ. ઊર્જા. 2005, 25 (9), 623-638. થર્મલ વાહકતા યુરેનિયમ ડાયોક્સાઇડ કરતાં 4-8 ગણી વધારે હોય છે, જે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા પરમાણુ બળતણ છે, જે સામાન્ય ઓપરેટિંગ તાપમાને હોય છે. વધેલી થર્મલ વાહકતા બળતણના આંતરિક અને બાહ્ય વિભાગો વચ્ચે નાના થર્મલ ઢાળમાં પરિણમે છે, જે સંભવિત રીતે ઉચ્ચ કાર્યકારી તાપમાન માટે પરવાનગી આપે છે અને બળતણના મેક્રોસ્કોપિક પુનર્ગઠનને ઘટાડે છે, જે બળતણના જીવનકાળને મર્યાદિત કરે છે. મોલેક્યુલર અને સ્ફટિક માળખું યુરેનિયમ ડાઇનાઇટ્રાઇડ (યુ. એન. 2) સંયોજન એફ. એમ. એમ. ના અવકાશ જૂથ સાથે કેલ્શિયમ ફ્લોરાઇડ (સી. એ. એફ. 2) પ્રકારનું ચહેરો-કેન્દ્રિત ઘન સ્ફટિક માળખું ધરાવે છે. નાઇટ્રોજન યુરેનિયમની દરેક બાજુએ ત્રિપલ બંધ બનાવે છે જે રેખીય structure.Wang, X.; એન્ડ્રુઝ, L.; વ્લાઇસાવલ્જેવિચ, B.; ગાગ્લિયાર્ડી, L. અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર બનાવે છે. 2011, 50 (8), 3826-3831. ડોઈઃ 10.1021/ic2003244 α-(U2N3) એ IA ના અવકાશ જૂથ સાથે (Mn2O3) પ્રકારનું શરીર-કેન્દ્રિત ઘન સ્ફટિક માળખું ધરાવે છે. યુએન પાસે NaCl type.Mueller, M. H.; Kott, H. W.Acta Crystallogr. 1958,11,751-752 નું ફેસ-સેન્ટર્ડ ક્યુબિક ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર છે. ડોઈઃ બોન્ડનો ધાતુ ઘટક યુરેનિયમના 5એફ ઓર્બિટલનો ઉપયોગ કરે છે પરંતુ પ્રમાણમાં નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બનાવે છે પરંતુ સ્ફટિક માળખા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. બોન્ડનો સહસંયોજક ભાગ યુરેનિયમ પર 6d ઓર્બિટલ અને 7s ઓર્બિટલ અને nitrogen.Évarestov, R. A., પેનિન, A. I., અને લોસેવ, M. V. જર્નલ ઓફ સ્ટ્રક્ચરલ કેમિસ્ટ્રી પરના 2p ઓર્બિટલ વચ્ચેના ઓવરલેપમાંથી રચાય છે. 2008, 48, 125-135. એન યુરેનિયમ સાથે ત્રિપુંબંધ બનાવે છે જે રેખીય માળખું બનાવે છે. યુરેનિયમ નાઇટ્રિડો વ્યુત્પન્ન તાજેતરમાં, અંતિમ યુરેનિયમ નાઇટ્રાઇડ (-U ષ્ણ N) બંધ સાથેના સંકુલના સંશ્લેષણમાં ઘણા વિકાસ થયા છે. તમામ યુરેનિયમ રસાયણશાસ્ત્ર માટે સામાન્ય કિરણોત્સર્ગી ચિંતાઓ ઉપરાંત, યુરેનિયમ નાઇટ્રિડો સંકુલોનું ઉત્પાદન કઠોર પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ અને દ્રાવ્યતા પડકારોને કારણે ધીમું પડ્યું છે. તેમ છતાં, આવા સંકુલોનું સંશ્લેષણ છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં નોંધવામાં આવ્યું છે, ઉદાહરણ તરીકે નીચે દર્શાવેલ ત્રણ others.Thomson, R. K.; કેન્ટાટ, T.; સ્કોટ, B. L.; મોરિસ, D. E.; બેટિસ્ટા, E. R.; કિપલિંગર, J. L. યુરેનિયમ એઝાઇડ ફોટોલિસિસ સી-એચ બોન્ડ સક્રિયકરણમાં પરિણમે છે અને ટર્મિનલ યુરેનિયમ નાઇટ્રાઇડ માટે પુરાવા પૂરા પાડે છે. નેચર કેમિસ્ટ્રી 2010,2,723-729. અન્ય U ષ્ણ N સંયોજનોને પણ વિવિધ માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ સાથે સંશ્લેષિત અથવા અવલોકન કરવામાં આવ્યા છે, જેમ કે દ્વિ-/ બહુપક્ષીય પ્રજાતિઓમાં નાઇટ્રાઇડ લિગાન્ડ્સને જોડવું, અને વિવિધ ઓક્સિડેશન states.Evans, W. J.; કોઝિમોર, S. A.; ઝિલર, J. W. મોલેક્યુલર ઓક્ટા-યુરેનિયમ રિંગ્સ સાથે વૈકલ્પિક નાઇટ્રાઇડ અને એઝાઇડ બ્રિજ. વિજ્ઞાન 2005,309 (5742), 1835-1838. ઊર્જા ઘનતાઓની યાદી પણ જુઓ પરમાણુ બળતણ ચક્ર પરમાણુ રિએક્ટર યુરેનિયમ કાર્બાઇડ યુરેનિયમ ઓક્સાઇડ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ન્યુ યુરેનિયમ બોન્ડ એટ ધ પેરિયોડિક ટેબલ ઓફ વીડિયો "(યુનિવર્સિટી ઓફ નોટિંગહામ) નાઇટ્રાઇડ્સ યુરેનિયમ સંયોજનો