Помощ за Tele2, тарифи, въпроси

Уранът е радиоактивен химичен елемент, който може да се намери в природата. Използва се главно за производство на електрическа енергия. Използва се обаче и за медицински цели и, за съжаление, при производството на ядрени бомби.

Този елемент е открит на територията на Германската империя през 1789 г. Наречен е на планетата Уран, открита 8 години по-рано. Радиоактивността на урана обаче е открита едва през 1896 г.

Уранът е последният елемент в периодичната таблица. Това е и най-тежкият елемент, който съществува естествено на Земята. Когато един атом се раздели, се произвежда електричество.

Електричеството, което се произвежда от уран, е алтернатива на изкопаемите горива като нефт и въглища. Днес 16% от световното електричество идва от уран.

уранова руда

Уран и производство на електроенергия

Символът за уран в периодичната таблица е U. Уранът се състои главно от два изотопа - 235UИ 238U. Уранът е 99,7% 238U и само останалите 0,7% са 235U.

Именно изотопът 235U, който съставлява толкова малък процент от урана, прави възможно получаването на енергия чрез разделяне на атомното ядро. За да се произвежда електричество, концентрацията на изотопа 235U трябва да бъде 3–4%. Така че химиците обогатяват урана.

Обогатяването на уран може да се извърши по два начина: чрез ултрацентрофугиране или газова дифузия. И двата метода разделят изотопите и в резултат концентрацията на 235U се увеличава.

Ядрената енергия се счита за чиста, защото не отделя парникови газове и отпадъците й са достатъчно малки. Друго предимство на тази енергия е, че е лесна за транспортиране и не изисква много място за съхранение.

Обогатеният уран се пресова в таблетки с размери 1x1 см. Енергийната ефективност на такава таблетка е много висока: две таблетки могат да осигурят енергия за семейство от 4 души за 1 месец.

По този начин уранът е отлична алтернатива на нефта и въглищата: за да се произведе толкова електричество, колкото произвежда 1 килограм уран, са необходими 10 тона нефт и 20 тона въглища. Това е в допълнение към отрицателните ефекти, които последните имат върху околната среда. Освен това нефтът и въглищата изискват много място.

Недостатъци на ядрената енергия

Един от основните недостатъци е рискът от аварии и последствията от тях за околната среда. Зоните, замърсени с уранова радиоактивност, стават необитаеми.

Ядрените отпадъци са друга негативна последица. Остатъците от производството не могат да се използват повторно и трябва да се изхвърлят правилно. Човешкият контакт с такива отпадъци може да причини генетична мутация, заболяване и дори незабавна смърт.

Варели за ядрени отпадъци

Намиране и използване на уран

След като урановата руда бъде извадена от земята, тя се раздробява, обработва и се прави на малки уранови пелети. Урановите пелети се подлагат на високи температури, за да станат по-здрави.

Таблетките се поставят в епруветки, обикновено циркониеви. Всяка тубичка съдържа до 335 таблетки. 236 тръби образуват горивна касета или TVEL (горивен елемент), която след това се поставя в ядрен реактор.

След като горивото бъде поставено в реактора, започва процесът на ядрено делене. Деленето възниква в резултат на неутронно бомбардиране на атомното ядро ​​на урана.

Когато неутрон се сблъска с атом на уран, последният се разделя на два други атома. Има освобождаване на голямо количество енергия и други неутрони. Те се сблъскват с атоми и създават верижна реакция.

Освободената енергия се превръща в топлина, която загрява водата в реактора. Парата от горещата вода включва турбините, които от своя страна включват генераторите. Тези генератори произвеждат електричество.

Характеристики на урана

• при нормални температурни условия и при нормално налягане има твърда форма;
• има сребристосив цвят;
• е радиоактивен. Радиоактивността му се увеличава при нагряване;
• има висока атомна плътност.

Ядрена (атомна) енергия в Русия

В Русия има 10 атомни електроцентрали.

Основните находища на уран в Русия се намират близо до град Краснокаменск. Там се намират и основните минно-химически асоциации и най-голямото предприятие за добив на уран.

По обем на добит уран Русия е на 5-то място. Но по отношение на запасите от уран - 3-то място.

уран в света

Най-големите запаси от уран са в Австралия. Следват Казахстан, Русия, Канада, Южна Африка, Нигер и Бразилия.

Що се отнася до производството на електроенергия от атомни електроцентрали, водещи са Канада, Казахстан и Австралия. Тези три държави заедно произвеждат повече от половината от световната ядрена енергия.

Вижте таблицата за производството и резервите на уран за всяка от изброените страни.

Уран и ядрени бомби

За производството на електроенергия уранът се обогатява така, че съдържанието на изотопа 235U да е 3 или 4%.

За производството на атомна бомба съдържанието му трябва да бъде 90%.

Когато уранът е обогатен до такива нива, ядреното делене чрез неутронно бомбардиране е сериозен процес. В случай на авария в ядрен реактор, последствията биха били катастрофални.

Бомбата, хвърлена от САЩ над Хирошима (град в Япония) в края на Втората световна война, се нарича "Хлапе" (от англ. Малко момче). Съдържал е 64 кг обогатен уран. Разрушителната сила на тази бомба беше 15 000 тона TNT еквивалент.

Облак над Хирошима след атомната бомба

"Хлапето" произведе гореща вълна, чиято температура достигна 4000 градуса, а скоростта му беше 440 метра в секунда.

Експлозията причини смъртта на 80 000 души. Хиляди хора бяха изложени на радиация.

В допълнение към факта, че атомната бомба сложи край на живота на много хора, ефектите от радиацията ще бъдат изпитани от безброй поколения жертви на бомбардировката.

УРАН (името в чест на планетата Уран, открита малко преди него; лат. uranium * a. uranium; n. Uran; f. uranium; и. uranio), U, е радиоактивен химичен елемент от III група на периодичната система. на Менделеев, атомен номер 92, атомна маса 238.0289, се отнася за актиниди. Природният уран се състои от смес от три изотопа: 238 U (99,282%, T 1/2 4,468,10 9 години), 235 U (0,712%, T 1/2 0,704,10 9 години), 234 U (0,006%, T 1/2 0.244.10 6 години). Известни са и 11 изкуствени радиоактивни изотопа на урана с масови числа от 227 до 240.

Уранът е открит през 1789 г. под формата на UO 2 от немския химик M. G. Klaproth. Металният уран е получен през 1841 г. от френския химик Е. Пелигот. Дълго време уранът е имал много ограничено приложение и едва с откриването на радиоактивността през 1896 г. започва неговото изследване и използване.

Свойства на урана

В свободно състояние уранът е светлосив метал; под 667,7°C се характеризира с ромбична (a=0,28538 nm, b=0,58662 nm, c=0,49557 nm) кристална решетка (a-модификация), в температурния диапазон 667,7-774°C - тетрагонална (a = 1,0759) nm, c = 0,5656 nm; R-модификация), при по-висока температура - обемно центрирана кубична решетка (a = 0,3538 nm, g-модификация). Плътност 18700 kg / m 3, t на топене 1135 ° C, t на кипене около 3818 ° C, моларен топлинен капацитет 27,66 J / (mol.K), електрическо съпротивление 29,0,10 -4 (Ohm.m), топлопроводимост 22, 5 W/(m.K), температурен коефициент на линейно разширение 10.7.10 -6 K -1 . Температурата на прехода на урана към свръхпроводящо състояние е 0,68 K; слаб парамагнетик, специфична магнитна чувствителност 1.72.10 -6 . Ядрата 235 U и 233 U се делят спонтанно, както и по време на улавяне на бавни и бързи неутрони, 238 U се делене само по време на улавяне на бързи (повече от 1 MeV) неутрони. Когато се уловят бавни неутрони, 238 U се превръща в 239 Pu. Критичната маса на уран (93,5% 235U) във водни разтвори е по-малка от 1 kg, за отворена топка около 50 kg; за 233 U критичната маса е приблизително 1/3 от критичната маса на 235 U.

Възпитание и съдържание сред природата

Основният потребител на уран е ядрената енергетика (ядрени реактори, атомни електроцентрали). Освен това уранът се използва за производство на ядрени оръжия. Всички други области на използване на урана са с рязко подчинено значение.

Статията разказва кога е открит такъв химичен елемент като уран и в кои индустрии се използва това вещество в наше време.

Уран - химичен елемент на енергетиката и военната индустрия

По всяко време хората са се опитвали да намерят високоефективни източници на енергия и в идеалния случай да създадат т.нар.За съжаление, невъзможността за съществуването му е теоретично доказана и оправдана още през 19 век, но учените все още никога не са губили надежда да осъзнаят мечтата за някакъв вид устройство, което би било в състояние да доставя големи количества "чиста" енергия за много дълго време.

Отчасти това беше оживено с откриването на такова вещество като уран. Химичен елемент с това име формира основата за разработването на ядрени реактори, които в наше време осигуряват енергия на цели градове, подводници, полярни кораби и т.н. Вярно е, че тяхната енергия не може да се нарече „чиста“, но през последните години много компании разработват компактни „атомни батерии“ на базата на тритий за широка продажба - те нямат движещи се части и са безопасни за здравето.

В тази статия обаче ще анализираме подробно историята на откриването на химичен елемент, наречен уран, и реакцията на делене на неговите ядра.

Определение

Уранът е химичен елемент с атомен номер 92 в периодичната таблица. Атомната му маса е 238,029. Обозначава се със символа U. При нормални условия това е плътен, тежък сребрист метал. Ако говорим за неговата радиоактивност, тогава самият уран е елемент със слаба радиоактивност. Освен това не съдържа напълно стабилни изотопи. А уран-338 се счита за най-стабилния от съществуващите изотопи.

Разбрахме какъв е този елемент и сега ще разгледаме историята на откриването му.

История

Такова вещество като естествен уранов оксид е известно на хората от древни времена и древните занаятчии са го използвали за направата на глазура, която се използва за покриване на различни керамични изделия за водоустойчивост на съдове и други продукти, както и техните декорации.

Важна дата в историята на откриването на този химичен елемент е 1789 г. Тогава химикът и роденият в Германия Мартин Клапрот успя да получи първия метален уран. И новият елемент получи името си в чест на планетата, открита осем години по-рано.

В продължение на почти 50 години уранът, получен тогава, се смяташе за чист метал, но през 1840 г. френският химик Юджийн-Мелхиор Пелигот успя да докаже, че материалът, получен от Клапрот, въпреки подходящи външни признаци, изобщо не е метал, но уранов оксид. Малко по-късно същият Пелиго получи истински уран - много тежък сив метал. Тогава за първи път беше определено атомното тегло на такова вещество като уран. Химическият елемент през 1874 г. е поставен от Дмитрий Менделеев в неговата известна периодична таблица на елементите, а Менделеев удвоява атомното тегло на веществото два пъти. И само 12 години по-късно експериментално е доказано, че той не е сбъркал в изчисленията си.

Радиоактивност

Но наистина широкият интерес към този елемент в научните среди започва през 1896 г., когато Бекерел открива факта, че уранът излъчва лъчи, които са наречени на името на изследователя - лъчи на Бекерел. По-късно един от най-известните учени в тази област Мария Кюри нарича това явление радиоактивност.

Следващата важна дата в изследването на урана се счита за 1899 г.: тогава Ръдърфорд открива, че излъчването на урана е нехомогенно и се разделя на два вида - алфа и бета лъчи. И година по-късно Пол Вилар (Вилард) открива третия, последният вид радиоактивно лъчение, известно ни днес - така наречените гама лъчи.

Седем години по-късно, през 1906 г., Ръдърфорд, въз основа на своята теория за радиоактивността, провежда първите експерименти, чиято цел е да се определи възрастта на различни минерали. Тези изследвания поставиха основата, наред с други неща, за формирането на теория и практика

Деление на уранови ядра

Но вероятно най-важното откритие, благодарение на което започна широко разпространеното добив и обогатяване на уран както за мирни, така и за военни цели, е процесът на делене на уранови ядра. Това се случи през 1938 г., откритието беше извършено от немските физици Ото Хан и Фриц Щрасман. По-късно тази теория получи научно потвърждение в трудовете на още няколко немски физици.

Същността на открития от тях механизъм е следната: ако ядрото на изотопа уран-235 се облъчи с неутрон, то, улавяйки свободен неутрон, то започва да се дели. И както вече всички знаем, този процес е придружен от освобождаване на огромно количество енергия. Това се случва главно поради кинетичната енергия на самото излъчване и на фрагментите на ядрото. Така че сега знаем как се случва деленето на урана.

Откриването на този механизъм и резултатите от него са отправната точка за използването на уран както за мирни, така и за военни цели.

Ако говорим за използването му за военни цели, тогава за първи път се появи теорията, че е възможно да се създадат условия за такъв процес като непрекъсната реакция на делене на ядрото на урана (тъй като за взривяване на ядрена бомба е необходима огромна енергия). доказани от съветските физици Зелдович и Харитон. Но за да се създаде такава реакция, уранът трябва да бъде обогатен, тъй като в нормалното си състояние той няма необходимите свойства.

Запознахме се с историята на този елемент, сега ще разберем къде се използва.

Приложения и видове уранови изотопи

След откриването на такъв процес като верижната реакция на делене на урана, физиците са изправени пред въпроса къде може да се използва?

В момента има две основни области, в които се използват уранови изотопи. Това е мирна (или енергийна) индустрия и военна. И първият, и вторият използват реакцията на изотопа на уран-235, само изходната мощност се различава. Просто казано, в ядрен реактор няма нужда да се създава и поддържа този процес със същата мощност, която е необходима за извършване на експлозия на ядрена бомба.

И така, бяха изброени основните отрасли, в които се използва реакцията на делене на уран.

Но получаването на изотопа на уран-235 е изключително сложна и скъпа технологична задача и не всяка държава може да си позволи да построи заводи за обогатяване. Например, за получаване на двадесет тона ураново гориво, в което съдържанието на изотопа уран 235 ще бъде от 3-5%, ще е необходимо да се обогатят повече от 153 тона естествен, "суров" уран.

Изотопът уран-238 се използва главно при проектирането на ядрени оръжия за увеличаване на тяхната мощност. Освен това, когато улови неутрон, последван от процес на бета разпад, този изотоп може в крайна сметка да се превърне в плутоний-239 - обичайно гориво за повечето съвременни ядрени реактори.

Въпреки всички недостатъци на такива реактори (висока цена, сложност на поддръжката, опасност от авария), тяхната работа се изплаща много бързо и те произвеждат несравнимо повече енергия от класическите топло- или водноелектрически централи.

Реакцията също позволи създаването на ядрени оръжия за масово унищожение. Отличава се с огромна сила, относителна компактност и способността да направи големи площи земя неподходящи за обитаване от хора. Вярно е, че съвременните атомни оръжия използват плутоний, а не уран.

обеднен уран

Има и такова разнообразие от уран като обеднен. Има много ниско ниво на радиоактивност, което означава, че не е опасно за хората. Използва се отново във военната сфера, като например се добавя към бронята на американския танк Abrams, за да му придаде допълнителна здравина. Освен това, в почти всички високотехнологични армии можете да намерите различни.Освен голямата си маса, те имат още едно много интересно свойство - след унищожаването на снаряда, неговите фрагменти и метален прах се запалват спонтанно. И между другото, за първи път такъв снаряд е използван по време на Втората световна война. Както виждаме, уранът е елемент, който се използва в различни области на човешката дейност.

Заключение

Според прогнозите на учените около 2030 г. всички големи находища на уран ще бъдат напълно изчерпани, след което ще започне разработването на труднодостъпните му слоеве и цената ще се повиши. Между другото, той е абсолютно безвреден за хората - някои миньори работят върху производството му от поколения. Сега разбрахме историята на откриването на този химичен елемент и как се използва реакцията на делене на неговите ядра.

Между другото, известен е интересен факт - урановите съединения отдавна се използват като бои за порцелан и стъкло (т.нар. до 50-те години на миналия век.

Уранът (U) е елемент с атомен номер 92 и атомно тегло 238,029. Това е радиоактивен химичен елемент от III група на периодичната система на Дмитрий Иванович Менделеев, принадлежи към семейството на актинидите. Уранът е много тежък (2,5 пъти по-тежък от желязото, повече от 1,5 пъти по-тежък от оловото), сребристо-бял лъскав метал. В чистата си форма той е малко по-мек от стоманата, ковък, гъвкав и има леки парамагнитни свойства.

Природният уран се състои от смес от три изотопа: 238U (99,274%) с период на полуразпад 4,51∙109 години; 235U (0,702%) с период на полуразпад 7,13∙108 години; 234U (0,006%) с период на полуразпад 2,48∙105 години. Последният изотоп не е първичен, а радиогенен, той е част от радиоактивната серия 238U. Урановите изотопи 238U и 235U са прародителите на две радиоактивни серии. Крайните елементи на тези серии са оловните изотопи 206Pb и 207Pb.

Понастоящем са известни 23 изкуствени радиоактивни изотопа на урана с масови числа от 217 до 242. Сред тях 233U с период на полуразпад 1,62∙105 години е най-дълголетният. Получава се в резултат на неутронно облъчване на торий, способен на делене под въздействието на топлинни неутрони.

Уранът е открит през 1789 г. от немския химик Мартин Хайнрих Клапрот в резултат на неговите експерименти с минерала наран. Името на новия елемент е в чест на наскоро откритата (1781) планета Уран от Уилям Хершел. През следващия половин век веществото, получено от Клапрот, се счита за метал, но през 1841 г. това е опровергано от френския химик Юджийн Мелхиор Пелигот, който доказва оксидната природа на урана (UO2), получен от немския химик. Самият Пелиго успява да получи метален уран чрез редукция на UCl4 с метален калий, както и да определи атомното тегло на новия елемент. Следващият в развитието на знанията за урана и неговите свойства е Д. И. Менделеев - през 1874 г., въз основа на развитата от него теория за периодизацията на химичните елементи, той поставя урана в най-отдалечената клетка на таблицата си. Атомното тегло на урана (120), определено преди това от Пелиго, беше удвоено от руския химик, правилността на тези предположения беше потвърдена дванадесет години по-късно от експериментите на немския химик Цимерман.

В продължение на много десетилетия уранът представляваше интерес само за тесен кръг химици и естествени учени, употребата му също беше ограничена - производството на стъкло и бои. Едва с откриването на радиоактивността на този метал (през 1896 г. от Анри Бекерел) през 1898 г. започва промишлената обработка на уранови руди. Много по-късно (1939 г.) е открито явлението ядрено делене, а от 1942 г. уранът става основно ядрено гориво.

Най-важното свойство на урана е, че ядрата на някои от неговите изотопи са способни на делене, когато улавят неутрони, в резултат на този процес се освобождава огромно количество енергия. Това свойство на елемент № 92 се използва в ядрени реактори, които служат като източници на енергия, а също така е в основата на действието на атомната бомба. Уранът се използва в геологията за определяне на възрастта на минерали и скали, за да се определи последователността на геоложките процеси (геохронология). Поради факта, че скалите съдържат различни концентрации на уран, те имат различна радиоактивност. Това свойство се използва при избора на скали чрез геофизични методи. Този метод е най-широко използван в петролната геология за сондажи. Съединенията на урана са били използвани като бои за рисуване върху порцелан и за керамични глазури и емайли (оцветени в цветове: жълто, кафяво, зелено и черно, в зависимост от степента на окисление), например натриевият уранат Na2U2O7 е използван като жълт пигмент в живопис.

Биологични свойства

Уранът е доста често срещан елемент в биологичната среда; някои видове гъби и водорасли се считат за концентратори на този метал, които са включени във веригата на биологичния цикъл на урана в природата по схемата: вода - водни растения - риба - човек. Така с храната и водата уранът навлиза в тялото на хората и животните и по-точно в стомашно-чревния тракт, където се абсорбират около процент от постъпващите лесно разтворими съединения и не повече от 0,1% от слабо разтворимите. В дихателните пътища и белите дробове, както и в лигавиците и кожата, този елемент навлиза с въздуха. В дихателните пътища и особено в белите дробове абсорбцията е много по-интензивна: лесно разтворимите съединения се абсорбират с 50%, а слабо разтворимите с 20%. Така уранът се намира в малки количества (10-5 - 10-8%) в тъканите на животни и хора. В растенията (в сухия остатък) концентрацията на уран зависи от съдържанието му в почвата, така че при почвена концентрация 10-4% растението съдържа 1,5∙10-5% или по-малко. Разпределението на урана в тъканите и органите е неравномерно, основните места на натрупване са костните тъкани (скелет), черен дроб, далак, бъбреци, както и бели дробове и бронхо-белодробни лимфни възли (когато трудно разтворимите съединения навлизат в белите дробове). Уранът (карбонати и комплекси с протеини) бързо се елиминира от кръвта. Средно съдържанието на 92-ия елемент в органите и тъканите на животните и хората е 10-7%. Например кръвта на едър рогат добитък съдържа 1∙10-8 g/ml уран, докато кръвта на човека съдържа 4∙10-10 g/g. Черният дроб от говеда съдържа 8∙10-8 g/g, при човека в същия орган 6∙10-9 g/g; далакът на говедата съдържа 9∙10-8 g/g, при хората - 4,7∙10-7 g/g. В мускулните тъкани на говеда се натрупва до 4∙10-11 g/g. Освен това в човешкото тяло уранът се съдържа в белите дробове в границите 6∙10-9 - 9∙10-9 g/g; в бъбреците 5.3∙10-9 g/g (кортикален слой) и 1.3∙10-8 g/g (медула); в костната тъкан 1∙10-9 g/g; в костния мозък 1∙10-8 g/g; в косата 1,3∙10-7 g/g. Уранът в костите причинява постоянно облъчване на костната тъкан (периодът на пълно отстраняване на урана от скелета е 600 дни). Най-малко от всички този метал в мозъка и сърцето (около 10-10 g / g). Както бе споменато по-рано, основните начини, по които уранът навлиза в тялото, са водата, храната и въздухът. Дневната доза метал, постъпващ в тялото с храна и течности, е 1,9∙10-6 g, с въздух - 7∙10-9 g. Въпреки това всеки ден уранът се отделя от тялото: с урина от 0,5∙10-7 g до 5∙10-7 g; с изпражнения от 1,4∙10-6 g до 1,8∙10-6 g. Загуби с коса, нокти и мъртви кожни люспи - 2∙10-8 g.

Учените предполагат, че уранът в оскъдни количества е необходим за нормалното функциониране на човешкото тяло, животните и растенията. Неговата роля във физиологията обаче все още не е изяснена. Установено е, че средното съдържание на 92-ия елемент в човешкото тяло е около 9∙10-5 g (Международна комисия по радиационна защита). Вярно е, че тази цифра варира донякъде за различните региони и територии.

Въпреки все още неизвестната си, но категорична биологична роля в живите организми, уранът остава един от най-опасните елементи. На първо място, това се проявява в токсичния ефект на този метал, който се дължи на неговите химични свойства, по-специално на разтворимостта на съединенията. Така например разтворимите съединения (уранил и други) са по-токсични. Най-често отравяне с уран и неговите съединения възниква в обогатителни заводи, предприятия за добив и преработка на уранови суровини и други производствени съоръжения, където уранът участва в технологични процеси.

Прониквайки в тялото, уранът засяга абсолютно всички органи и техните тъкани, тъй като действието се извършва на клетъчно ниво: инхибира активността на ензимите. Бъбреците са засегнати предимно, което се изразява в рязко повишаване на захарта и протеина в урината, впоследствие развиваща се олигурия. Засегнати са стомашно-чревния тракт и черния дроб. Отравянето с уран се разделя на остро и хронично, като последното се развива постепенно и може да бъде безсимптомно или с леки прояви. По-късно обаче хроничното отравяне води до нарушения на хемопоезата, нервната система и други сериозни здравословни проблеми.

Един тон гранитна скала съдържа приблизително 25 грама уран. Енергията, която може да се отдели при изгарянето на тези 25 грама в реактор е сравнима с енергията, която се отделя при изгарянето на 125 тона въглища в пещите на мощни термични котли! Въз основа на тези данни може да се предположи, че в близко бъдеще гранитът ще се счита за един от видовете минерално гориво. Като цяло сравнително тънкият двадесеткилометров повърхностен слой на земната кора съдържа приблизително 1014 тона уран, когато се преобразува в енергиен еквивалент, се получава просто колосална цифра - 2.36.1024 киловатчаса. Дори всички разработени, проучени и перспективни находища на горими полезни изкопаеми взети заедно не са в състояние да осигурят и една милионна част от тази енергия!

Известно е, че урановите сплави, подложени на термична обработка, се характеризират с висока граница на провлачване, пълзене и повишена устойчивост на корозия, по-малка склонност към промяна на продуктите при температурни колебания и под въздействието на облъчване. Въз основа на тези принципи в началото на 20 век и до 30-те години уранът под формата на карбид се използва в производството на инструментални стомани. Освен това той отиде да замени волфрама в някои сплави, което беше по-евтино и по-достъпно. В производството на фероуран делът на U е до 30%. Вярно е, че през втората третина на 20-ти век такова използване на уран изчезва.

Както знаете, в недрата на нашата Земя има постоянен процес на разпадане на урнови изотопи. И така, учените са изчислили, че мигновеното освобождаване на енергията от цялата маса на този метал, затворен в земната обвивка, би затоплило нашата планета до температура от няколко хиляди градуса! Такова явление обаче, за щастие, е невъзможно - в крайна сметка топлината се освобождава постепенно - тъй като ядрата на урана и неговите производни претърпяват поредица от дългосрочни радиоактивни трансформации. Продължителността на такива трансформации може да се съди по времето на полуразпад на естествените уранови изотопи, например за 235U е 7108 години, а за 238U - 4,51109 години. Урановата топлина обаче значително затопля Земята. Ако в цялата маса на Земята имаше толкова уран, колкото в горния двадесеткилометров слой, тогава температурата на планетата щеше да бъде много по-висока от сегашната. Въпреки това, когато човек се придвижва към центъра на Земята, концентрацията на уран намалява.

В ядрените реактори се обработва само малка част от заредения уран, това се дължи на шлаката на горивото с продукти на делене: 235U изгаря, верижната реакция постепенно избледнява. Горивните пръти обаче все още са пълни с ядрено гориво, което трябва да се използва повторно. За да направите това, старите горивни елементи се демонтират и изпращат за преработка - те се разтварят в киселини и уранът се извлича от получения разтвор чрез екстракция, фрагментите от делене, които трябва да бъдат изхвърлени, остават в разтвора. Така се оказва, че урановата индустрия е практически безотпадно химическо производство!

Инсталациите за разделяне на уранови изотопи заемат площ от няколко десетки хектара, приблизително същия порядък и площта на порестите прегради в каскадите за разделяне на завода. Това се дължи на сложността на дифузионния метод за разделяне на изотопи на уран - в крайна сметка, за да се увеличи концентрацията на 235U от 0,72 до 99%, са необходими няколко хиляди стъпки на дифузия!

Използвайки урано-оловния метод, геолозите успяха да установят възрастта на най-древните минерали, докато изучаваха метеоритни скали, те успяха да определят приблизителната дата на раждането на нашата планета. Благодарение на "урановия часовник" определи възрастта на лунната почва. Интересното е, че се оказа, че от 3 милиарда години на Луната не е имало вулканична дейност и естественият спътник на Земята остава пасивно тяло. В крайна сметка дори най-младите парчета лунна материя са живели по-дълго от възрастта на най-древните земни минерали.

История

Използването на уран започва много отдавна - още през 1 век пр. н. е. естественият уранов оксид е използван за направата на жълта глазура, използвана при оцветяването на керамиката.

В съвремието изучаването на урана протича постепенно - на няколко етапа, с непрекъснато нарастване. Началото е откриването на този елемент през 1789 г. от немския натурфилософ и химик Мартин Хайнрих Клапрот, който възстановява златисто-жълтата „земя“, добита от саксонска смолна руда („уранова смола“) до черно металоподобно вещество (уран оксид - UO2). Името е дадено в чест на най-далечната планета, известна по това време - Уран, която от своя страна е открита през 1781 г. от Уилям Хершел. На това първият етап от изследването на нов елемент (Клапрот беше сигурен, че е открил нов метал) завършва, настъпва прекъсване от повече от петдесет години.

1840 г. може да се счита за началото на нов крайъгълен камък в историята на изследванията на урана. От тази година млад химик от Франция, Юджийн Мелхиор Пелигот (1811-1890), се зае с проблема за получаване на метален уран, скоро (1841) той успя - металният уран беше получен чрез редуциране на UCl4 с метален калий. Освен това той доказа, че откритият от Клапрот уран всъщност е просто негов оксид. Французинът определя и предполагаемото атомно тегло на новия елемент - 120. След това отново има дълга пауза в изследването на свойствата на урана.

Едва през 1874 г. се появяват нови предположения за природата на урана: Дмитрий Иванович Менделеев, следвайки разработената от него теория за периодизацията на химичните елементи, намира място за нов метал в таблицата си, поставяйки урана в последната клетка. В допълнение, Менделеев увеличава предварително приетото атомно тегло на урана с две, без да прави грешка и в това, което се потвърждава от експериментите на немския химик Цимерман 12 години по-късно.

От 1896 г. откритията в областта на изучаването на свойствата на урана „падат“ едно след друго: през годината, посочена по-горе, съвсем случайно (при изследване на фосфоресценцията на кристалите на калиев уранилсулфат), 43-годишният професор по физика Антоан Анри Бекерел открива лъчите на Бекерел, по-късно преименувани на радиоактивност от Мария Кюри. През същата година Анри Моасан (отново химик от Франция) разработва метод за получаване на чист метален уран.

През 1899 г. Ърнест Ръдърфорд открива нехомогенността на излъчването на уранови препарати. Оказа се, че има два вида лъчения - алфа и бета лъчи, различни по своите свойства: те носят различен електрически заряд, имат различна дължина на пътя в дадено вещество, различна е и йонизиращата им способност. Година по-късно гама лъчите са открити и от Пол Вилар.

Ърнест Ръдърфорд и Фредерик Соди съвместно разработиха теорията за радиоактивността на урана. Въз основа на тази теория през 1907 г. Ръдърфорд предприема първите експерименти за определяне на възрастта на минералите при изследване на радиоактивния уран и торий. През 1913 г. Ф. Соди въвежда понятието изотопи (от древногръцки iso - „равен“, „еднакъв“ и topos - „място“). През 1920 г. същият учен предполага, че изотопите могат да се използват за определяне на геоложката възраст на скалите. Неговите предположения се оказват верни: през 1939 г. Алфред Ото Карл Ниер създава първите уравнения за изчисляване на възрастта и използва масспектрометър за разделяне на изотопите.

През 1934 г. Енрико Ферми провежда серия от експерименти за бомбардиране на химически елементи с неутрони - частици, открити от Дж. Чадуик през 1932 г. В резултат на тази операция в урана се появиха неизвестни досега радиоактивни вещества. Ферми и други учени, участвали в неговите експерименти, предполагат, че са открили трансуранови елементи. В продължение на четири години се правят опити да се открият трансуранови елементи сред продуктите на неутронната бомбардировка. Всичко приключи през 1938 г., когато немските химици Ото Хан и Фриц Щрасман установиха, че при улавяне на свободен неутрон ядрото на урановия изотоп 235U се разделя, докато се освобождава достатъчно голяма енергия (на едно ураново ядро), главно поради фрагменти от кинетична енергия и радиация. За да напреднат по-нататък, немските химици не успяха. Лиза Майтнер и Ото Фриш успяха да обосноват своята теория. Това откритие беше началото на използването на вътрешноатомна енергия както за мирни, така и за военни цели.

Да бъдеш сред природата

Средното съдържание на уран в земната кора (кларк) е 3∙10-4% от масата, което означава, че в недрата на земята той е повече от сребро, живак, бисмут. Уранът е характерен елемент за гранитния слой и седиментната обвивка на земната кора. И така, в един тон гранит има около 25 грама елемент № 92. Общо повече от 1000 тона уран се съдържат в сравнително тънкия, двадесеткилометров, горен слой на Земята. В кисели магмени скали 3,5∙10-4%, в глини и шисти 3,2∙10-4%, особено обогатени с органични вещества, в основни скали 5∙10-5%, в ултраосновни скали на мантията 3∙10-7% .

Уранът мигрира енергично в студени и горещи, неутрални и алкални води под формата на прости и сложни йони, особено под формата на карбонатни комплекси. Важна роля в геохимията на урана играят окислително-възстановителните реакции, защото съединенията на урана по правило са силно разтворими във води с окислителна среда и слабо разтворими във води с редуцираща среда (сероводород).

Известни са повече от сто минерални уранови руди, те са различни по химичен състав, произход, концентрация на уран, от цялото разнообразие само дузина представляват практически интерес. Основните представители на урана, които имат най-голямо промишлено значение, в природата могат да се считат за оксиди - уранинит и неговите разновидности (настуран и ураново черно), както и силикати - кофинит, титанати - давидит и бранерит; водни фосфати и уранил арсенати - уранова слюда.

Уранинитът - UO2 присъства главно в древните - докамбрийски скали под формата на ясни кристални форми. Уранинитът образува изоморфни серии с торианит ThO2 и итро-церианит (Y,Ce)O2. Освен това всички уранинити съдържат радиогенни продукти на разпадане на уран и торий: K, Po, He, Ac, Pb, както и Ca и Zn. Самият уранинит е високотемпературен минерал, характерен за гранитни и сиенитни пегматити във връзка със сложни уранови ниоб-танталови титанати (колумбит, пирохлор, самарскит и други), циркон и монацит. Освен това уранинитът се среща в хидротермални, скарнови и седиментни скали. Известни са големи находища на уранинит в Канада, Африка, Съединените американски щати, Франция и Австралия.

Настуран (U3O8), известен също като уранова смола или катран, който образува криптокристални коломорфни агрегати, е вулканогенен и хидротермален минерал, присъстващ в палеозойски и по-млади високо- и среднотемпературни образувания. Постоянните спътници на настилката са сулфиди, арсениди, естествен бисмут, арсен и сребро, карбонати и някои други елементи. Тези руди са много богати на уран, но изключително редки, често придружени от радий, това се обяснява лесно: радият е пряк продукт от изотопното разпадане на урана.

Урановите черни (рохкави земни агрегати) са представени предимно в млади - кайнозойски и по-млади образувания, характерни за хидротермални уранови сулфидни и седиментни находища.

Уранът също се извлича като страничен продукт от руди, съдържащи по-малко от 0,1%, например от златосъдържащи конгломерати.

Основните находища на уранови руди се намират в САЩ (Колорадо, Северна и Южна Дакота), Канада (провинции Онтарио и Саскачеван), Южна Африка (Витватерсранд), Франция (Централен масив), Австралия (Северна територия) и много други страни . В Русия основният регион на уранова руда е Забайкалия. Около 93% от руския уран се добива в находището в района на Чита (близо до град Краснокаменск).

Приложение

Съвременната ядрена енергетика е просто немислима без елемент No92 и неговите свойства. Макар и не толкова отдавна - преди пускането на първия ядрен реактор, урановите руди са били добивани главно за извличане на радий от тях. Малки количества уранови съединения са използвани в някои багрила и катализатори. Всъщност уранът се смяташе за елемент без почти никаква индустриална стойност и колко драматично се промени ситуацията след откриването на способността на урановите изотопи да се делят! Този метал веднага получи статут на стратегическа суровина №1.

Днес основната област на приложение на металния уран, както и неговите съединения, е гориво за ядрени реактори. И така, в стационарните реактори на атомни електроцентрали се използва нискообогатена (естествена) смес от уранови изотопи, а уранът с висока степен на обогатяване се използва в атомни електроцентрали и реактори на бързи неутрони.

Урановият изотоп 235U има най-голямо приложение, тъй като е възможна самоподдържаща се ядрена верижна реакция, което не е типично за другите уранови изотопи. Благодарение на това свойство 235U се използва като гориво в ядрени реактори, както и в ядрени оръжия. Въпреки това, изолирането на изотопа 235U от естествения уран е сложен и скъп технологичен проблем.

Най-разпространеният изотоп на уран в природата, 238U, може да се разпадне, когато е бомбардиран с високоенергийни неутрони. Това свойство на този изотоп се използва за увеличаване на мощността на термоядрените оръжия - използват се неутрони, генерирани от термоядрена реакция. Освен това плутониевият изотоп 239Pu се получава от изотопа 238U, който от своя страна също може да се използва в ядрени реактори и в атомната бомба.

Напоследък широко се използва урановият изотоп 233U, изкуствено получен в реактори от торий; той се получава чрез облъчване на торий в неутронния поток на ядрен реактор:

23290Th + 10n → 23390Th -(β–)→ 23391Pa –(β–)→ 23392U

233U се разпада от топлинни неутрони, освен това в реактори с 233U може да възникне разширено възпроизвеждане на ядрено гориво. Така че, когато килограм 233U изгори в ториев реактор, в него трябва да се натрупат 1,1 kg нов 233U (в резултат на улавянето на неутрони от ториевите ядра). В близко бъдеще уран-ториевият цикъл в реакторите с термични неутрони е основният конкурент на уран-плутониевия цикъл за размножаване на ядрено гориво в реактори на бързи неутрони. Реактори, използващи този нуклид като гориво, вече съществуват и работят (КАМИНИ в Индия). 233U е и най-обещаващото гориво за газофазни ядрени ракетни двигатели.

Други изкуствени уранови изотопи не играят съществена роля.

След като „необходимите“ изотопи 234U и 235U се извличат от естествения уран, останалата суровина (238U) се нарича „обеднен уран“, той е наполовина по-малко радиоактивен от естествения уран, главно поради отстраняването на 234U от него. Тъй като основната употреба на урана е производството на енергия, поради тази причина обедненият уран е продукт с ниска употреба и ниска икономическа стойност. Въпреки това, поради ниската си цена, както и високата си плътност и изключително високото напречно сечение на улавяне, той се използва за екраниране на радиация и като баласт в аерокосмически приложения, като повърхности за управление на самолети. Освен това обедненият уран се използва като баласт в космическите апарати и състезателните яхти; във високоскоростни ротори на жироскопи, големи маховици, сондиране на нефт.

Въпреки това, най-известната употреба на обеднен уран е използването му във военни приложения - като сърцевини за бронебойни снаряди и съвременна танкова броня, като танка M-1 Abrams.

По-малко известните приложения на урана са свързани главно с неговите съединения. Така че малка добавка на уран дава красива жълто-зелена флуоресценция на стъклото, някои уранови съединения са фоточувствителни, поради тази причина уранил нитратът се използва широко за подобряване на негативите и оцветяване (оцветяване) на позитиви (фотографски отпечатъци) в кафяво.

Карбид 235U, легиран с ниобиев карбид и циркониев карбид, се използва като гориво за ядрени реактивни двигатели. Като мощни магнитострикционни материали се използват сплави от желязо и обеднен уран (238U). Натриевият уранат Na2U2O7 се използва като жълт пигмент в боядисването; преди това съединенията на урана се използват като бои за рисуване върху порцелан и за керамични глазури и емайли (оцветени в цветове: жълто, кафяво, зелено и черно, в зависимост от степента на окисление) .

производство

Уранът се получава от уранови руди, които се различават значително по редица характеристики (според условията на образуване, по "контраст", по съдържание на полезни примеси и др.), Основният от които е процентното съдържание на уран. Според този признак се разграничават пет степени на руди: много богати (съдържат над 1% уран); богат (1-0,5%); среден (0,5-0,25%); обикновени (0,25-0,1%) и бедни (по-малко от 0,1%). Въпреки това, дори от руди, съдържащи 0,01-0,015% уран, този метал се извлича като страничен продукт.

През годините на развитие на урановите суровини са разработени много методи за отделяне на уран от руди. Това се дължи както на стратегическото значение на урана в някои райони, така и на разнообразието на неговите природни проявления. Но въпреки цялото разнообразие от методи и суровинна база, всяко производство на уран се състои от три етапа: предварителна концентрация на уранова руда; извличане на уран и получаване на достатъчно чисти уранови съединения чрез утаяване, екстракция или йонообмен. След това, в зависимост от предназначението на получения уран, следва обогатяване на продукта с изотопа 235U или веднага редукция на елементарен уран.

И така, първоначално рудата се концентрира - скалата се раздробява и се пълни с вода. В този случай по-тежките елементи от сместа се утаяват по-бързо. В скалите, съдържащи първични уранови минерали, се случва бързото им утаяване, тъй като те са много тежки. При концентриране на руди, съдържащи вторични минерали на урана, се получава утаяване на отпадъчни скали, които са много по-тежки от вторичните минерали, но могат да съдържат много полезни елементи.

Урановите руди почти не се обогатяват, с изключение на органичния метод на радиометрично сортиране, базиран на γ-лъчението на радия, което винаги придружава урана.

Следващата стъпка в производството на уран е извличането, така че уранът преминава в разтвор. По принцип рудите се излугват с разтвори на сярна, понякога азотна киселина или разтвори на сода с прехвърляне на уран в кисел разтвор под формата на UO2SO4 или комплексни аниони и в разтвор на сода под формата на 4-комплексен анион. Методът, при който се използва сярна киселина, е по-евтин, но не винаги е приложим - ако суровината съдържа четиривалентен уран (уранова смола), който не се разтваря в сярна киселина. В такива случаи се използва алкално излугване или четиривалентният уран се окислява до шествалентно състояние. Използването на сода каустик (сода каустик) е полезно при излужване на руда, съдържаща магнезит или доломит, които изискват твърде много киселина за разтваряне.

След етапа на излугване разтворът съдържа не само уран, но и други елементи, които, подобно на урана, се екстрахират със същите органични разтворители, утаяват се върху същите йонообменни смоли и се утаяват при същите условия. В такава ситуация, за селективно разделяне на уран, трябва да се използват много редокс реакции, за да се изключи нежелан елемент на различни етапи. Едно от предимствата на методите за йонообмен и екстракция е, че уранът се извлича напълно от бедни разтвори.

След всички тези операции уранът се превежда в твърдо състояние - в един от оксидите или в UF4 тетрафлуорид. Такъв уран съдържа примеси с голямо сечение на улавяне на термични неутрони - литий, бор, кадмий и редкоземни метали. В крайния продукт съдържанието им не трябва да надвишава стохилядни и милионни от процента! За да направите това, уранът се разтваря отново, този път в азотна киселина. Уранил нитрат UO2(NO3)2 по време на екстракция с трибутил фосфат и някои други вещества се пречиства допълнително до необходимите условия. След това това вещество кристализира (или се утаява) и леко се запалва. В резултат на тази операция се образува уранов триоксид UO3, който се редуцира с водород до UO2. При температури от 430 до 600 ° C урановият оксид реагира със сух флуороводород и се превръща в UF4 тетрафлуорид. Вече от това съединение металният уран обикновено се получава с помощта на калций или магнезий чрез конвенционална редукция.

Физически свойства

Металният уран е много тежък, два и половина пъти по-тежък от желязото и един и половина пъти по-тежък от оловото! Това е един от най-тежките елементи, които се съхраняват в недрата на Земята. Със своя сребристо-бял цвят и блясък уранът прилича на стомана. чист метал пластмаса, мека, има висока плътност, но в същото време е лесна за обработка. Уранът е електроположителен, има незначителни парамагнитни свойства - специфичната магнитна чувствителност при стайна температура е 1,72 · 10 -6, Има ниска електропроводимост, но висока реактивност. Този елемент има три алотропни модификации: α, β и γ. α-формата има ромбична кристална решетка със следните параметри: a = 2,8538 Å, b = 5,8662 Å, c = 469557 Å. Тази форма е стабилна в температурния диапазон от стайна температура до 667,7 ° C. Плътността на урана в α-формата при 25 ° C е 19,05±0,2 g/cm 3 . β-формата има тетрагонална кристална решетка, стабилна е в температурния диапазон от 667,7 ° C до 774,8 ° C. Параметрите на четириъгълната решетка: a = 10,759 Å, b = 5,656 Å. γ-форма с центрирана в тялото кубична структура, стабилна от 774,8°C до точка на топене (1132°C).

Можете да видите и трите фази в процеса на редукция на уран. За това се използва специален апарат, който представлява безшевна стоманена тръба, която е облицована с калциев оксид, необходимо е стоманата на тръбата да не взаимодейства с урана. Смес от уран и магнезиев (или калциев) тетрафлуорид се зарежда в апарата, след което се нагрява до 600 ° C. При достигане на тази температура се включва електрически предпазител, който моментално тече екзотермична редукционна реакция, докато заредената смес се стопи напълно. Течният уран (температура 1132 ° C) поради теглото си напълно потъва на дъното. След пълното отлагане на урана на дъното на апарата започва охлаждане, уранът кристализира, атомите му се подреждат в строг ред, образувайки кубична решетка - това е γ-фазата. Следващият преход се случва при 774°C - кристалната решетка на охлаждащия се метал става тетрагонална, което съответства на β-фазата. Когато температурата на слитъка падне до 668° C, атомите отново пренареждат своите редици, подредени на вълни в успоредни слоеве - α-фазата. Няма други промени.

Основните параметри на урана винаги се отнасят до α-фазата. Точка на топене (tmelt) 1132 ° C, точка на кипене на урана (tboil) 3818 ° C. Специфична топлина при стайна температура 27,67 kJ / (kg K) или 6,612 cal / (g ° C). Специфичното електрическо съпротивление при температура 25 ° C е приблизително 3 10 -7 ohm cm, а вече при 600 ° C 5,5 10 -7 ohm cm. Топлинната проводимост на урана също варира в зависимост от температурата: например в диапазона 100-200 ° C тя е 28,05 W / (m K) или 0,067 cal / (cm sec ° C), а когато се повиши до 400 ° C, тя се увеличава до 29,72 W / (m K) 0,071 cal / (cm sec ° C). Уранът има свръхпроводимост при 0,68 K. Средната твърдост по Бринел е 19,6 - 21,6·10 2 MN / m 2 или 200-220 kgf / mm 2.

Много механични свойства на 92-ия елемент зависят от неговата чистота, от режимите на термична и механична обработка. Така че за лят уран крайна якост на опън при стайна температура 372-470 MN/m 2 или 38-48 kgf/mm 2, средната стойност на модула на еластичност 20,5·10 -2 MN/m2 или 20,9·10 -3 kgf/mm 2. Силата на урана се увеличава след закаляване от β- и γ-фази.

Облъчване на уран с неутронен поток, взаимодействие с вода, която охлажда горивни елементи, изработени от метален уран, и други фактори на работа в мощни реактори с термични неутрони - всичко това води до промени във физичните и механичните свойства на урана: металът става крехък, развива се пълзене, настъпва деформация на продукти от метален уран. Поради тази причина урановите сплави се използват в ядрени реактори, например с молибден, такава сплав е устойчива на вода, укрепва метала, като същевременно поддържа високотемпературна кубична решетка.

Химични свойства

Химически уранът е много активен метал. Във въздуха той се окислява с образуването на ирисцентен филм от UO2 диоксид на повърхността, който не предпазва метала от по-нататъшно окисляване, както се случва с титан, цирконий и редица други метали. С кислорода уранът образува UO2 диоксид, UO3 триоксид и голям брой междинни оксиди, най-важният от които е U3O8, тези оксиди са подобни по свойства на UO2 и UO3. В прахообразно състояние уранът е пирофорен и може да се запали при леко нагряване (150 ° C и повече), изгарянето е придружено от ярък пламък, в крайна сметка образувайки U3O8. При температура 500-600 °C уранът взаимодейства с флуора, за да образува зелени игловидни кристали, които са слабо разтворими във вода и киселини - уранов тетрафлуорид UF4, както и UF6 - хексафлуорид (бели кристали, които сублимират, без да се топят при температура от 56,4 °C). UF4, UF6 са примери за взаимодействие на уран с халогени за образуване на уранови халиди. Уранът лесно се свързва със сярата, образувайки редица съединения, от които най-важното е US - ядрено гориво. Уранът реагира с водород при 220°C, за да образува UH3 хидрид, който е химически много активен. При допълнително нагряване UH3 се разлага на водород и прахообразен уран. Взаимодействието с азот става при по-високи температури - от 450 до 700 ° C и атмосферно налягане, се получава нитрид U4N7, с повишаване на налягането на азота при същите температури могат да се получат UN, U2N3 и UN2. При по-високи температури (750-800 °C) уранът реагира с въглерод, за да образува монокарбид UC, дикарбид UC2 и U2C3. Уранът взаимодейства с водата, за да образува UO2 и H2, по-бавно със студена вода и по-активно с гореща вода. Освен това реакцията протича с пара при температури от 150 до 250 °C. Този метал се разтваря в солна HCl и азотна HNO3 киселини, по-малко активно в силно концентрирана флуороводородна киселина, бавно реагира със сярна H2SO4 и ортофосфорна H3PO4 киселини. Продуктите от реакциите с киселини са четиривалентни соли на урана. От неорганични киселини и соли на някои метали (злато, платина, мед, сребро, калай и живак) уранът е в състояние да измести водорода. Уранът не взаимодейства с алкали.

В съединения уранът може да проявява следните степени на окисление: +3, +4, +5, +6, понякога +2. U3+ не съществува естествено и може да се получи само в лаборатория. Съединенията на петвалентния уран в по-голямата си част са нестабилни и се разпадат доста лесно на съединения на кватернерния и шествалентен уран, които са най-стабилни. Шествалентният уран се характеризира с образуването на уранилния йон UO22+, чиито соли са жълти на цвят и лесно разтворими във вода и минерални киселини. Пример за съединения на шествалентен уран е уранов триоксид или уранов анхидрид UO3 (оранжев прах), който има характер на амфотерен оксид. При разтваряне в киселини се образуват соли, например ураниев хлорид UO2Cl2. Под действието на алкали върху разтвори на уранови соли се получават соли на урановата киселина H2UO4 - уранати и диуранова киселина H2U2O7 - диуранати, например натриев уранат Na2UO4 и натриев диуранат Na2U2O7. Солите на четиривалентния уран (уранов тетрахлорид UCl4) са зелени и по-малко разтворими. Когато са изложени на въздух за дълго време, съединенията, съдържащи четиривалентен уран, обикновено са нестабилни и се превръщат в шествалентен. Ураниловите соли като уранил хлорид се разлагат в присъствието на ярка светлина или органични вещества.

В съобщение на посланика на Ирак в ООН Мохамед Али ал-Хакимот 9 юли се казва, че на разположение на екстремистите ISIS (Ислямска държава в Ирак и Леванта). МААЕ (Международната агенция за атомна енергия) побърза да обяви, че ядрените вещества, използвани по-рано от Ирак, имат слабо токсични свойства и следователно материалите, заловени от ислямистите.

Източник от правителството на САЩ, запознат със ситуацията, каза на Ройтерс, че откраднатият от екстремистите уран вероятно не е обогатен и следователно е малко вероятно да бъде използван за производство на ядрени оръжия. Иракските власти официално уведомиха ООН за този инцидент и призоваха за "предотвратяване на заплахата от използването му", съобщава РИА Новости.

Съединенията на урана са изключително опасни. За какво точно, както и за това кой и как може да произвежда ядрено гориво, разказва AiF.ru.

Какво е уран?

Уранът е химичен елемент с атомен номер 92, сребристо-бял лъскав метал, периодичната система е обозначена с U. не се среща. Ядреното гориво се произвежда от уранови изотопи.

Уранът е тежък, сребристо-бял, лъскав метал. Снимка: Commons.wikimedia.org / Първоначалният качил е Zxctypo в en.wikipedia.

Радиоактивност на урана

През 1938 г. нем физиците Ото Хан и Фриц Щрасманоблъчва ядрото на урана с неутрони и прави откритие: улавяйки свободен неутрон, ядрото на изотопа на урана се разделя и освобождава огромна енергия поради кинетичната енергия на фрагментите и радиацията. През 1939-1940г Юлий ХаритонИ Яков Зелдовичза първи път теоретично обясни, че при леко обогатяване на естествения уран с уран-235 е възможно да се създадат условия за непрекъснато делене на атомните ядра, тоест да се придаде верижен характер на процеса.

Какво е обогатен уран?

Обогатеният уран е уран, произведен оттехнологичен процес за увеличаване на дела на изотопа 235U в урана. В резултат на това естественият уран се разделя на обогатен уран и обеднен уран. След извличането на 235U и 234U от естествен уран, останалият материал (уран-238) се нарича "обеднен уран", тъй като е обеднен на 235-ия изотоп. Според някои доклади в Съединените щати се съхраняват около 560 000 тона хексафлуорид на обеднен уран (UF6). Обедненият уран е наполовина по-малко радиоактивен от естествения уран, главно поради отстраняването на 234U от него. Поради факта, че основната употреба на урана е производството на енергия, обедненият уран е продукт с ниска употреба и ниска икономическа стойност.

Ядрената енергия използва само обогатен уран. Най-голямо приложение има урановият изотоп 235U, при който е възможна самоподдържаща се ядрена верижна реакция. Следователно този изотоп се използва като гориво в ядрени реактори и в ядрени оръжия. Отделянето на изотопа U235 от естествения уран е сложна технология, която малко държави могат да приложат. Обогатяването на уран позволява да се произвеждат атомни ядрени оръжия - еднофазни или едностепенни взривни устройства, в които основната енергия идва от реакцията на ядрено делене на тежки ядра с образуването на по-леки елементи.

Уран-233, изкуствено произведен в реактори от торий (торий-232 улавя неутрон и се превръща в торий-233, който се разлага в протактиний-233 и след това в уран-233), може в бъдеще да стане обичайно ядрено гориво за ядрена енергия заводи (вече има реактори, използващи този нуклид като гориво, например KAMINI в Индия) и производството на атомни бомби (критична маса около 16 kg).

Ядрото на снаряд с калибър 30 ​​mm (оръдия GAU-8 на самолет A-10) с диаметър около 20 mm от обеднен уран. Снимка: Commons.wikimedia.org / Първоначалният качил е Nrcprm2026 в en.wikipedia

Кои страни произвеждат обогатен уран?

• Франция
• Германия
• Холандия
• Англия
• Япония
• Русия
• Китай
• Пакистан
• Бразилия

10 държави, осигуряващи 94% от световното производство на уран. Снимка: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Защо съединенията на урана са опасни?

Уранът и неговите съединения са токсични. Особено опасни са аерозолите от уран и неговите съединения. За аерозоли на водоразтворими уранови съединения максимално допустимата концентрация (MPC) във въздуха е 0,015 mg / m³, за неразтворими форми на уран, MAC е 0,075 mg / m³. Когато попадне в тялото, уранът действа върху всички органи, като е обща клетъчна отрова. Уранът почти необратимо, подобно на много други тежки метали, се свързва с протеините, предимно със сулфидните групи на аминокиселините, нарушавайки тяхната функция. Молекулярният механизъм на действие на урана е свързан със способността му да инхибира активността на ензимите. На първо място, бъбреците са засегнати (протеин и захар се появяват в урината, олигурия). При хронична интоксикация са възможни нарушения на хематопоезата и нервната система.

Използването на уран за мирни цели

• Малка добавка на уран придава красив жълто-зелен цвят на стъклото.
• Натриевият уран се използва като жълт пигмент в живописта.
• Съединенията на урана се използват като бои за рисуване върху порцелан и за керамични глазури и емайли (оцветени в цветове: жълто, кафяво, зелено и черно в зависимост от степента на окисление).
• В началото на 20-ти век уранил нитратът се използва широко за подобряване на негативи и оцветяване (оцветяване) на позитиви (фотографски отпечатъци) в кафяво.
• Като мощни магнитострикционни материали се използват сплави на желязо и обеднен уран (уран-238).

Изотоп - разновидности на атоми на химичен елемент, които имат еднакъв атомен (порядков) номер, но различни масови числа.

Елемент от III група на периодичната система, принадлежащ към актинидите; тежък слабо радиоактивен метал. Торият има редица приложения, в които понякога играе незаменима роля. Положението на този метал в периодичната система от елементи и структурата на ядрото предопределиха използването му в областта на мирното използване на атомната енергия.

***Олигурия (от гръцки oligos - малък и ouron - урина) - намаляване на количеството отделена от бъбреците урина.