ইউরেনিয়াম কি? ইউরেনিয়ামের কাজ এবং ব্যবহার কি?

ইউরেনিয়াম

ইউরেনিয়াম পারমাণবিক জ্বালানি উৎপাদনের একটি অপরিহার্য উপাদান, যা বিশ্বজুড়ে পারমাণবিক বিদ্যুৎ চুল্লিগুলোতে ব্যবহৃত হয় (চিত্র: এ. ভার্গাস/আইএএইএ)।

ইউরেনিয়াম একটি প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত তেজস্ক্রিয় মৌল, যার পারমাণবিক সংখ্যা ৯২ এবং পর্যায় সারণীতে এর রাসায়নিক প্রতীক হলো U। এটি “অ্যাক্টিনাইড” নামক মৌলসমূহের একটি বিশেষ গোষ্ঠীর অন্তর্গত — এই মৌলগুলো ইতিহাসে অপেক্ষাকৃত দেরিতে আবিষ্কৃত হয়েছিল। অন্যান্য সমস্ত অ্যাক্টিনাইডের মতো, ইউরেনিয়ামও “তেজস্ক্রিয়” – এটি সময়ের সাথে সাথে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং এই প্রক্রিয়ায় শক্তি নির্গত করে। এর বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কারণে ইউরেনিয়াম পারমাণবিক চুল্লির জ্বালানির প্রধান উৎস — একটি মুরগির ডিমের আকারের ইউরেনিয়াম জ্বালানি ৮৮ টন কয়লার সমান বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে পারে।

ইউরেনিয়াম ভূত্বকের অন্যতম সাধারণ মৌল — সোনার চেয়ে প্রায় ৫০০ গুণ বেশি সহজলভ্য। যদিও এটিকে একটি অত্যন্ত বিরল মৌল বলে মনে হয়, অল্প পরিমাণে ইউরেনিয়াম সর্বত্রই উপস্থিত — শিলা, মাটি, জল এবং এমনকি আমাদের শরীরেও। এছাড়াও মহাসাগরে প্রচুর পরিমাণে অতি-মিশ্রিত ইউরেনিয়াম রয়েছে — প্রায় চার বিলিয়ন টন।

অন্যান্য যেকোনো মৌলের মতোই, ইউরেনিয়ামেরও বিভিন্ন রূপভেদ রয়েছে যা ভর এবং ভৌত বৈশিষ্ট্যে ভিন্ন হলেও এদের রাসায়নিক ধর্ম একই থাকে। এগুলোকে আইসোটোপ বলা হয়।

ইউরেনিয়াম কি

ইউরেনিয়ামের মূল তথ্যসমূহ:

ইউরেনিয়ামের মূল দিকসমূহ নিম্নরূপ:

আবিষ্কার ও বৈশিষ্ট্য: ১৭৮৯ সালে মার্টিন ক্ল্যাপ্রোথ এটি আবিষ্কার করেন। এটি একটি রূপালী-ধূসর ধাতু এবং প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত সবচেয়ে ভারী মৌলগুলোর মধ্যে অন্যতম। এর তিনটি প্রাকৃতিক আইসোটোপ রয়েছে: ইউ-২৩৮ (≥99%), ইউ-২৩৫ (.7%), এবং ইউ-২৩৪ (অল্প পরিমাণে)।
জ্বালানি উৎপাদন: জ্বালানি পেলেট তৈরির জন্য অপরিশোধিত ইউরেনিয়ামকে খনি থেকে উত্তোলন, পেষণ, গ্যাসে রূপান্তর এবং সমৃদ্ধকরণের মধ্য দিয়ে যেতে হয়।
ব্যবহার: পারমাণবিক জ্বালানি ছাড়াও, ইউরেনিয়াম চিকিৎসা ক্ষেত্রে আইসোটোপ উৎপাদনে, বিমানের পৃষ্ঠতলের ভারসাম্য রক্ষাকারী হিসেবে, ইয়টের তলায় এবং তেজস্ক্রিয়তা থেকে সুরক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়।
শক্তির ঘনত্ব: একটি সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম জ্বালানি পেলেটে প্রায় এক টন কয়লার সমতুল্য শক্তি থাকে।
ঝুঁকি: যদিও অন্যান্য তেজস্ক্রিয় মৌলের তুলনায় এর তেজস্ক্রিয়তা তুলনামূলকভাবে কম, উচ্চ ঘনত্বে এটি গ্রহণ করলে কিডনির ক্ষতি হতে পারে এবং উচ্চ ঘনত্বে শ্বাস নিলে ফুসফুসের ক্যান্সার হতে পারে।
বাজার: এপ্রিল ২০২৬ পর্যন্ত, ইউরেনিয়ামের দাম, যা ট্রেডিং ইকোনমিক্স-এর মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করা যায়, সরবরাহ-চাহিদার গতিশীলতার কারণে অত্যন্ত অস্থির এবং পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে জ্বালানি সরবরাহের জন্য ওয়ার্ল্ড নিউক্লিয়ার অ্যাসোসিয়েশনের কাছে এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

১ কেজি ইউরেনিয়ামের দাম কত?

২০২৬ সালের শুরুর দিকে, ইউরেনিয়ামের দাম, বিশেষত U3O8 (ইউরেনিয়াম কনসেনট্রেট) আকারে, প্রতি কেজি প্রায় $৯৪.৬০। এটি রূপান্তর, সমৃদ্ধকরণ এবং জ্বালানি তৈরির আগের কাঁচামালের খরচ, যা একত্রে পারমাণবিক জ্বালানি চক্রের প্রাথমিক খরচ গঠন করে।

ইউরেনিয়ামের বিভিন্ন আইসোটোপগুলো কী কী?

পৃথিবীতে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত ইউরেনিয়ামের ৩টি আইসোটোপের ৯৯ শতাংশেরও বেশি হলো ইউ-২৩৮। (ইনফোগ্রাফিক: এ. ভার্গাস/আইএইএ)

ইউরেনিয়ামের তিনটি প্রাকৃতিক আইসোটোপ রয়েছে — ইউরেনিয়াম-২৩৪ (U-234), ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235) এবং ইউরেনিয়াম-২৩৮ (U-238)। U-238 হলো সবচেয়ে সাধারণ, যা পৃথিবীতে প্রাপ্ত প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের প্রায় ৯৯ শতাংশ। বেশিরভাগ পারমাণবিক চুল্লিতে U-235 যুক্ত জ্বালানি ব্যবহার করা হয়, তবে প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামে সাধারণত মাত্র ০.৭২ শতাংশ U-235 থাকে এবং বেশিরভাগ চুল্লির জ্বালানিতে এই আইসোটোপের উচ্চতর ঘনত্বের প্রয়োজন হয়। তাই, সমৃদ্ধকরণ (এনরিচমেন্ট) নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কৃত্রিমভাবে U-235-এর ঘনত্ব বাড়ানো হয়। শুধুমাত্র কানাডার CANDU চুল্লিগুলোতে অ-সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম ব্যবহার করা হয়।

ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ কী?

ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ হলো এমন একটি প্রক্রিয়া, যার মাধ্যমে ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235)-এর আইসোটোপিক অনুপাত ০.৭২ শতাংশ থেকে বাড়িয়ে ৯৪ শতাংশ পর্যন্ত করা হয়।

ইউরেনিয়ামকে স্বল্প-সমৃদ্ধ (low-enriched) হিসেবে গণ্য করা হয়, যদি এর ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235)-এর আইসোটোপিক অনুপাত ২০ শতাংশের নিচে থাকে। বেশিরভাগ বাণিজ্যিক রিয়্যাক্টর জ্বালানি হিসেবে পাঁচ শতাংশের কম সমৃদ্ধ স্বল্প-সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম (LEU) ব্যবহার করে, যাকে প্রায়শই “রিয়্যাক্টর-গ্রেড ইউরেনিয়াম” (reactor-grade uranium) বলা হয়। LEU নষ্ট হয় না এবং বহু বছর ধরে নিরাপদে সংরক্ষণ করা যায়।

যদি ইউরেনিয়ামকে ২০ শতাংশের বেশি সমৃদ্ধ করা হয়, তবে এটিকে উচ্চ-সমৃদ্ধ (highly enriched) হিসেবে গণ্য করা হয়। ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235)-এর এত উচ্চ আইসোটোপিক অনুপাতযুক্ত ইউরেনিয়াম প্রধানত নৌ-চালনা রিয়্যাক্টর (যেমন সাবমেরিনে), পারমাণবিক অস্ত্র এবং কিছু গবেষণা রিয়্যাক্টরে ব্যবহৃত হয়।

ইউরেনিয়াম-২৩৫ (U-235)-এর আইসোটোপিক অনুপাত বাড়ানোর জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে। সাধারণত, ইয়েলো কেককে ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লুরাইড নামক একটি গ্যাসীয় রূপে রূপান্তরিত করা হয়। এরপর এই গ্যাসকে দ্রুত ঘূর্ণায়মান সিলিন্ডার—সেন্ট্রিফিউজে—পাম্প করা হয়, যেখানে ইউ-২৩৮-এর মতো ভারী আইসোটোপগুলো সিলিন্ডারের দেয়ালের দিকে ঠেলে দেওয়া হয় এবং হালকা ইউ-২৩৫ সিলিন্ডারের কেন্দ্রে থেকে যায়। এর ফলে ইউ-২৩৫-এর উচ্চ ঘনত্বযুক্ত গ্যাসকে "ফিল্টার করে" সংগ্রহ করা সম্ভব হয়। ইউ-২৩৫-এর আইসোটোপিক অনুপাত পর্যাপ্ত না হওয়া পর্যন্ত এই প্রক্রিয়াটির পুনরাবৃত্তি করা যেতে পারে। প্রাপ্ত গ্যাসটি এরপর একটি পুনঃরূপান্তর প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, যা ইউ-২৩৫-কে ব্ল্যাক পাউডার—ইউরেনিয়াম ডাইঅক্সাইড—রূপে পরিণত করতে সক্ষম করে।

ইউরেনিয়াম কীভাবে উত্তোলন করা হয়?

রসিং ইউরেনিয়াম খনি, নামিবিয়া (ছবি: সি. ব্র্যাডি/আইএএইএ)

বিংশ শতাব্দীতে, ইউরেনিয়াম আকরিক প্রধানত উন্মুক্ত খনি বা ভূগর্ভস্থ খননস্থল থেকে উত্তোলন করা হতো, যেখানে ইউরেনিয়ামকে অন্যান্য মৌল থেকে আলাদা করার জন্য আকরিকটিকে চূর্ণ ও পরিশোধন করার প্রয়োজন পড়ত।

একবিংশ শতাব্দীতে এই পদ্ধতিটি ধীরে ধীরে “ইন-সিটু লিচিং” দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছে। যদিও ২০০০ সালে এই কৌশলের মাধ্যমে মাত্র ১৬ শতাংশ ইউরেনিয়াম উৎপাদিত হয়েছিল, বর্তমানে ইন-সিটু লিচিং হলো ইউরেনিয়াম উত্তোলনের সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতি। ২০২০ সালে, বিশ্বব্যাপী প্রায় ৫৮ শতাংশ ইউরেনিয়াম এই পদ্ধতিতে উত্তোলন করা হয়েছিল।

ইন সিটু লিচিং (ইনফোগ্রাফিক: এ. ভার্গাস/আইএইএ)

ইন-সিটু লিচিং পদ্ধতিতে ভূগর্ভস্থ ইউরেনিয়াম সঞ্চয়ের মধ্য দিয়ে জটিলকারী বা জারক পদার্থ, অথবা অ্যাসিডের মতো অতিরিক্ত উপাদানসহ পানি সঞ্চালন করা হয়। এই পদ্ধতিটি সঞ্চয় থেকে সরাসরি ইউরেনিয়ামকে দ্রবীভূত করতে সাহায্য করে। এরপর প্রাপ্ত দ্রবণটি ভূগর্ভ থেকে উত্তোলন করে পরিশোধন করা হয় ইউরেনিয়াম অক্সাইড—বা “ইয়েলোকেক”—উৎপাদনের জন্য, যা ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণে ব্যবহৃত হয়।

ফিল্টার প্রেস থেকে বেরিয়ে আসা ইয়েলোকেইক (ছবি: ওরানো)

ইউরেনিয়াম উত্তোলন, তা থেকে পারমাণবিক জ্বালানি তৈরি, পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রে সেই জ্বালানির বিকিরণ ঘটানো এবং উৎপন্ন বর্জ্য নিষ্কাশনের পর্যায়ক্রমিক প্রক্রিয়াকে পারমাণবিক জ্বালানি চক্র বলা হয়।

পারমাণবিক জ্বালানি চক্র

ব্যবহৃত জ্বালানিও পুনঃপ্রক্রিয়াজাত করে পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে। (ইনফোগ্রাফিক: এ. ভার্গাস/আইএএইএ)

পারমাণবিক জ্বালানি চক্র হলো একটি শিল্প প্রক্রিয়া, যার আওতায় পারমাণবিক বিদ্যুৎ চুল্লিতে ইউরেনিয়াম থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য বিভিন্ন কার্যক্রম অন্তর্ভুক্ত থাকে। ইউরেনিয়াম অনুসন্ধানের পর কাঁচা ইউরেনিয়াম আকরিক খনন ও প্রক্রিয়াজাত করা হয়। এরপর জ্বালানি হিসেবে এর কার্যকারিতা সর্বোচ্চ করার জন্য কাঁচা ইউরেনিয়ামকে অবশ্যই প্রক্রিয়াজাত করতে হয় এবং কখনও কখনও সমৃদ্ধও করা হয়। চুল্লিতে বিকিরিত হওয়ার পর, ব্যবহৃত জ্বালানিকে নিষ্কাশনের আগে ঠান্ডা হওয়ার জন্য সংরক্ষণ করতে হয়, অথবা এটিকে পুনঃপ্রক্রিয়াজাত ইউরেনিয়াম হিসেবে পুনর্ব্যবহার করা যেতে পারে, যা আরও বিদ্যুৎ উৎপাদনের একটি সম্ভাব্য উৎস হিসেবে পুনরায় ব্যবহার করা সম্ভব। পুনর্ব্যবহার এবং নিঃশেষিত ইউরেনিয়ামের পরে উৎপন্ন বর্জ্যও নিষ্কাশন করতে হয়।

কীভাবে ইউরেনিয়ামকে পারমাণবিক জ্বালানিতে রূপান্তরিত করা হয়?

(ইনফোগ্রাফিক: আদ্রিয়ানা ভার্গাস/আইএএইএ)

পারমাণবিক জ্বালানিতে পরিণত হওয়ার পথে ইউরেনিয়াম পদার্থের কঠিন, তরল এবং গ্যাসীয় অবস্থার মধ্য দিয়ে যায়। কঠিন ইউরেনিয়াম আকরিককে তরলে দ্রবীভূত করে ইন-সিটু লিচিং-এর মাধ্যমে নিষ্কাশন করা হয়, এরপর এটিকে ইয়েলোকেইক হিসেবে কঠিন পদার্থে পরিণত করা হয়, ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লুরাইড গ্যাসে রূপান্তরিত করা হয়, সেন্ট্রিফিউজ করে সমৃদ্ধ করা হয় এবং তারপর ইউরেনিয়াম ডাইঅক্সাইডে প্রক্রিয়াজাত করা হয়, যা দিয়ে ইউরেনিয়াম পেলেট তৈরি হয়। এই পেলেটগুলোই পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য নিউক্লিয়ার ফুয়েল অ্যাসেম্বলির ভিত্তি গঠন করে।

ইউরেনিয়াম ডাইঅক্সাইড একটি কালো পাউডারের মতো পদার্থ। এই পদার্থটিকে তাপ প্রয়োগ করে সংকুচিত ও সিন্টার করে ইউরেনিয়াম পেলেট তৈরি করা হয়। এরপর পেলেটগুলোকে এক এক করে লম্বা ধাতব নলের মধ্যে ঢোকানো হয়, যেগুলোকে একসাথে স্তূপ করে ফুয়েল অ্যাসেম্বলি তৈরি করা হয়—যা পারমাণবিক চুল্লির জ্বালানির প্রধান উৎস।

পুনঃপ্রক্রিয়াজাত ইউরেনিয়াম (RepU) কী?

পারমাণবিক জ্বালানি বিশেষায়িত পুনর্ব্যবহার কেন্দ্রে পুনঃপ্রক্রিয়াজাত করা যেতে পারে। পুনরুদ্ধার করা ইউরেনিয়ামকে পুনঃপ্রক্রিয়াজাত ইউরেনিয়াম বলা হয় — এটিকে এক নতুন ধরনের জ্বালানি হিসেবে পুনরায় ব্যবহার করা যায়।

ক্ষয়প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম (DU) কী?

আমরা সমৃদ্ধকরণ (এনরিচমেন্ট) অধ্যায়ে যেমন দেখেছি, সেন্ট্রিফিউজ এমন ইউরেনিয়াম তৈরি করে যাতে U-235-এর আইসোটোপিক অনুপাত বেশি থাকে। এর মানে হলো, অবশিষ্ট পদার্থে এই আইসোটোপের পরিমাণ কম থাকে। যদি সমৃদ্ধকরণের এই ধরনের কোনো উপজাতের মধ্যে U-235-এর আইসোটোপিক অনুপাত ০.৭ শতাংশের নিচে থাকে, তবে এটিকে ক্ষয়প্রাপ্ত (depleted) বলে গণ্য করা হয়।

DU প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের চেয়ে কম তেজস্ক্রিয়, কারণ এতে প্রতি একক ভরে U-235-এর পরিমাণ কম থাকে। সমৃদ্ধকরণের আগে ইউরেনিয়ামের রাসায়নিক বিশুদ্ধকরণের সময় এর ক্ষয়জাত পদার্থের সমস্ত চিহ্ন অপসারণ করা হয়। DU-কে নিম্ন-স্তরের তেজস্ক্রিয় বর্জ্য হিসাবে নিষ্পত্তি করা যেতে পারে অথবা ব্যবহৃত পারমাণবিক জ্বালানির পুনঃপ্রক্রিয়াকরণ থেকে প্রাপ্ত পৃথক করা প্লুটোনিয়ামের সাথে মিশিয়ে মিশ্র অক্সাইড জ্বালানি (MOX) তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

"স্বাস্থ্যের কথা " বাংলা ভাষায় অনলাইন স্বাস্থ্য ম্যাগাজিন অলাভজনক প্রতিষ্ঠান। বিশেষজ্ঞ মানবিক চিকিৎসকদের নিয়ে গঠিত। নিম্নোক্ত নম্বরে বিকাশ এর মাধ্যমে দান করে চিকিৎসা গবেষণায় সহায়তা করুন; +৮৮০১৮১৩৬৮০৮৮৬।

সূত্র। উইকিপিডিয়া, https://www.iaea.org/newscenter/news/what-is-uranium

স্বাস্থ্যের ⚕️ কথা

এই ব্লগটি সন্ধান করুন