Urano junginiai. Radioaktyvusis uranas

Straipsnio turinys

URANAS, U (uranas), metalinis cheminis elementas iš aktinidų šeimos, kuriai priklauso Ac, Th, Pa, U ir transurano elementai (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). Uranas išpopuliarėjo dėl jo naudojimo branduoliniuose ginkluose ir branduolinėje energetikoje. Urano oksidai taip pat naudojami stiklui ir keramikai dažyti.

Buvimas gamtoje.

Urano kiekis žemės plutoje yra 0,003%, o paviršiniame žemės sluoksnyje jis randamas keturių tipų nuosėdų pavidalu. Pirma, tai yra uranito arba urano pikio (urano dioksido UO 2) gyslos, kuriose yra labai daug urano, bet retai. Juos lydi radžio nuosėdos, nes radis yra tiesioginis urano izotopų skilimo produktas. Tokios venos aptinkamos Zaire, Kanadoje (Didysis lokių ežeras), Čekijoje ir Prancūzijoje. Antrasis urano šaltinis yra torio ir urano rūdos konglomeratai kartu su kitų svarbių mineralų rūdomis. Konglomeratuose paprastai yra pakankamai aukso ir sidabro, kurį reikia išgauti, o uranas ir toris yra susiję elementai. Dideli šių rūdų telkiniai yra Kanadoje, Pietų Afrikoje, Rusijoje ir Australijoje. Trečiasis urano šaltinis yra nuosėdinės uolienos ir smiltainiai, kuriuose gausu mineralinio karnotito (kalio uranilo vanadato), kuriame, be urano, yra nemažai vanadžio ir kitų elementų. Tokios rūdos randamos vakarinėse JAV valstijose. Ketvirtasis nuosėdų šaltinis yra geležies-urano skalūnai ir fosfato rūdos. Švedijos skalūnuose randama turtingų telkinių. Kai kuriose Maroko ir JAV fosfatų rūdose yra daug urano, o fosfatų telkiniai Angoloje ir Centrinėje Afrikos Respublikoje yra dar turtingesni urano. Daugumoje lignitų ir kai kurių anglių paprastai yra urano priemaišų. Šiaurės ir Pietų Dakotoje (JAV) aptikta daug urano turinčių lignito telkinių, o Ispanijoje ir Čekijoje – bituminės anglies.

Atidarymas.

Uraną 1789 metais atrado vokiečių chemikas M. Klaprothas, pavadinęs elementą Urano planetos atradimo garbei prieš 8 metus. (Klaprothas buvo pagrindinis savo laiko chemikas; jis taip pat atrado kitus elementus, įskaitant Ce, Ti ir Zr.) Iš tikrųjų Klaproto gauta medžiaga buvo ne elementinis uranas, o oksiduota jo forma, o elementinis uranas pirmą kartą buvo gautas prancūzų chemikas E. .Peligo 1841. Nuo atradimo momento iki XX a. uranas neturėjo tokios reikšmės kaip šiandien, nors buvo nustatytos daugelis jo fizinių savybių, taip pat jo atominė masė ir tankis. 1896 metais A. Becquerel nustatė, kad urano druskos turi spinduliuotę, kuri tamsoje apšviečia fotografinę plokštelę. Šis atradimas paskatino chemikus pradėti mokslinius tyrimus radioaktyvumo srityje ir 1898 m. prancūzų fizikų sutuoktiniai P. Curie ir M. Sklodowska-Curie išskyrė radioaktyviųjų elementų polonio ir radžio druskas bei E. Rutherfordą, F. Soddy, K. Fayansą. ir kiti mokslininkai sukūrė radioaktyvaus skilimo teoriją, padėjusią šiuolaikinės branduolinės chemijos ir branduolinės energijos pagrindus.

Pirmieji urano panaudojimai.

Nors urano druskų radioaktyvumas buvo žinomas, jo rūdos pirmajame šio amžiaus trečdalyje buvo naudojamos tik lydinčiam radžiui gauti, o uranas buvo laikomas nepageidaujamu šalutiniu produktu. Jo naudojimas daugiausia buvo sutelktas keramikos technologijoje ir metalurgijoje; Urano oksidai buvo plačiai naudojami stiklui dažyti nuo šviesiai geltonos iki tamsiai žalios spalvos, o tai prisidėjo prie nebrangios stiklo gamybos plėtros. Šiandien šių pramonės šakų produktai yra identifikuojami kaip fluorescenciniai ultravioletiniais spinduliais. Pirmojo pasaulinio karo metu ir netrukus po to uranas karbido pavidalu buvo naudojamas įrankių plieno gamyboje, panašiai kaip Mo ir W; 4–8% urano pakeitė volframą, kurio gamyba tuo metu buvo ribota. Norint gauti įrankių plieną 1914–1926 m., kasmet buvo pagaminama kelios tonos ferourano, turinčio iki 30 % (masės) U. Tačiau toks urano panaudojimas truko neilgai.

Šiuolaikinis urano panaudojimas.

Urano pramonė pradėjo formuotis 1939 m., kai buvo atliktas urano izotopo 235 U dalijimasis, dėl kurio 1942 m. gruodžio mėn. buvo techniškai įgyvendintos kontroliuojamos grandininės urano dalijimosi reakcijos. Taip gimė atomo amžius. , kai uranas iš nereikšmingo elemento išaugo į vieną svarbiausių gyvybės visuomenės elementų. Dėl karinės urano svarbos atominės bombos gamybai ir jo kaip kuro panaudojimui branduoliniuose reaktoriuose urano paklausa astronomiškai išaugo. Įdomi yra urano paklausos augimo chronologija, pagrįsta nuosėdų istorija Didžiojo Bear ežere (Kanada). 1930 metais šiame ežere buvo aptiktas dervos mišinys – urano oksidų mišinys, o 1932 metais šioje vietoje buvo įdiegta radžio valymo technologija. Iš kiekvienos tonos rūdos (dervos mišinio) buvo gauta po 1 g radžio ir apie pusę tonos šalutinio produkto – urano koncentrato. Tačiau radžio buvo mažai ir jo kasyba buvo sustabdyta. Nuo 1940 iki 1942 m. plėtra buvo atnaujinta ir urano rūda pradėta gabenti į JAV. 1949 m. panašus urano gryninimas su tam tikrais patobulinimais buvo naudojamas grynam UO 2 gaminti. Ši gamyba išaugo ir dabar yra viena didžiausių urano gamybos įrenginių.

Savybės.

Uranas yra vienas sunkiausių gamtoje randamų elementų. Grynas metalas yra labai tankus, plastiškas, elektropozityvus, mažas elektros laidumas ir labai reaktyvus.

Uranas turi tris alotropines modifikacijas: a-uranas (ortorombinė kristalinė gardelė), egzistuoja nuo kambario temperatūros iki 668 ° C; b-uranas (sudėtinga tetragoninio tipo kristalinė gardelė), stabili 668–774°C temperatūroje; g-uranas (kūno centre kubinė kristalinė gardelė), stabili nuo 774°C iki lydymosi temperatūros (1132°C). Kadangi visi urano izotopai yra nestabilūs, visi jo junginiai pasižymi radioaktyvumu.

Urano izotopai

238 U, 235 U, 234 U gamtoje randama santykiu 99,3:0,7:0,0058, o 236 U yra nedideli kiekiai. Visi kiti urano izotopai nuo 226 U iki 242 U gaunami dirbtiniu būdu. Izotopas 235 U yra ypač svarbus. Veikiamas lėtų (terminių) neutronų, jis dalijasi, išskirdamas milžinišką energiją. Visiškas 235 U dalijimasis lemia 2H 10 7 kWh h/kg „šilumos energijos ekvivalento“ išsiskyrimą. 235 U dalijimasis gali būti naudojamas ne tik dideliems energijos kiekiams gaminti, bet ir kitiems svarbiems aktinidiniams elementams sintetinti. Gamtinis urano izotopas gali būti naudojamas branduoliniuose reaktoriuose neutronams, susidarusiems dalijantis 235 U, gaminti, o neutronų perteklių, kurio nereikia grandininei reakcijai, gali užfiksuoti kitas natūralus izotopas, todėl susidaro plutonis:

Kai 238 U yra bombarduojamas greitais neutronais, įvyksta šios reakcijos:

Pagal šią schemą labiausiai paplitęs izotopas 238 U gali būti paverstas plutoniu-239, kuris, kaip ir 235 U, taip pat gali dalytis veikiamas lėtųjų neutronų.

Šiuo metu yra gauta daug dirbtinių urano izotopų. Tarp jų 233 U yra ypač pastebimas, nes jis taip pat dalijasi sąveikaudamas su lėtais neutronais.

Kai kurie kiti dirbtiniai urano izotopai dažnai naudojami kaip radioaktyvūs atsekamieji cheminiai ir fiziniai tyrimai; tai visų pirma b- emiteris 237 U ir a- emiteris 232 U.

Jungtys.

Uranas, labai reaktyvus metalas, turi oksidacijos laipsnius nuo +3 iki +6, aktyvumo serijoje yra artimas beriliui, sąveikauja su visais nemetalais ir sudaro intermetalinius junginius su Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn ir Zn. Smulkiai susmulkintas uranas yra ypač reaktyvus ir aukštesnėje nei 500 °C temperatūroje jis dažnai įsitraukia į reakcijas, būdingas urano hidridui. Gabalinis uranas arba drožlės ryškiai dega 700–1000° C temperatūroje, o urano garai dega jau 150–250° C temperatūroje, uranas reaguoja su HF 200–400° C temperatūroje, sudarydamas UF 4 ir H 2 . Uranas lėtai tirpsta koncentruotame HF arba H 2 SO 4 ir 85 % H 3 PO 4 net 90 ° C temperatūroje, tačiau lengvai reaguoja su koncentratu. HCl ir mažiau aktyvus su HBr arba HI. Aktyviausios ir greičiausios urano reakcijos su atskiestu ir koncentruotu HNO 3 vyksta susidarant uranilo nitratui ( žr. žemiau). Esant HCl, uranas greitai ištirpsta organinėse rūgštyse, sudarydamas organines U4+ druskas. Priklausomai nuo oksidacijos laipsnio, uranas sudaro kelių rūšių druskas (svarbiausios iš jų yra su U 4+, viena iš jų UCl 4 yra lengvai oksiduojama žalioji druska); UO 2 (NO 3) 2 tipo uranilo druskos (radikalas UO 2 2+) yra geltonos spalvos ir fluorescuoja žaliai. Uranilo druskos susidaro ištirpinant amfoterinį oksidą UO 3 (geltona spalva) rūgščioje terpėje. Šarminėje aplinkoje UO 3 sudaro uranatus, tokius kaip Na 2 UO 4 arba Na 2 U 2 O 7. Pastarasis junginys („geltonasis uranilas“) naudojamas porceliano glazūrų ir fluorescencinių stiklų gamyboje.

Urano halogenidai buvo plačiai tyrinėjami 1940–1950 m., nes jie buvo naudojami kuriant urano izotopų atskyrimo atominei bombai ar branduoliniam reaktoriui metodus. Urano trifluoridas UF 3 gautas UF 4 redukuojant vandeniliu, o urano tetrafluoridas UF 4 gaunamas įvairiais būdais reaguojant HF su oksidais, tokiais kaip UO 3 arba U 3 O 8, arba elektrolitiniu būdu redukuojant uranilo junginius. Urano heksafluoridas UF 6 gaunamas fluorinant U arba UF 4 elementiniu fluoru arba veikiant deguoniui UF 4 . Heksafluoridas sudaro skaidrius kristalus su dideliu lūžio rodikliu 64 ° C (1137 mm Hg) temperatūroje; junginys yra lakus (esant normaliam slėgiui sublimuojasi 56,54 °C temperatūroje). Urano oksohalogenidų, pavyzdžiui, oksofluoridų, sudėtis yra UO 2 F 2 (uranilo fluoridas), UOF 2 (urano oksido difluoridas).

Uranas nėra labai tipiškas aktinidas, žinomos penkios jo valentinės būsenos – nuo ​​2+ iki 6+. Kai kurie urano junginiai turi būdingą spalvą. Taigi trivalenčio urano tirpalai yra raudoni, keturiavalentis uranas yra žalias, o šešiavalentis uranas - jis egzistuoja uranilo jonų (UO 2) 2+ pavidalu - nuspalvina tirpalus geltonai... Tai, kad šešiavalentis uranas sudaro junginius su daugybe organinių medžiagų. kompleksą sudarončios medžiagos, pasirodė labai svarbios elemento Nr.92 ekstrahavimo technologijai.

Būdinga tai, kad išorinis urano jonų elektroninis apvalkalas visada yra visiškai užpildytas; Valentiniai elektronai yra ankstesniame elektronų sluoksnyje, 5f posluoksnyje. Jei palygintume uraną su kitais elementais, akivaizdu, kad į jį labiausiai panašus plutonis. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra didelis urano joninis spindulys. Be to, plutonis yra stabiliausias keturiavalentėje būsenoje, o uranas – šešiavalentėje. Tai padeda juos atskirti, o tai labai svarbu: branduolinis kuras plutonis-239 gaunamas tik iš urano, o balastas – urano-238 energetiniu požiūriu. Plutonis susidaro urano masėje, ir jie turi būti atskirti!

Tačiau pirmiausia reikia gauti šią urano masę, kuri praeina per ilgą technologinę grandinę, pradedant nuo rūdos. Paprastai daugiakomponentė, urano neturinti rūda.

Lengvasis sunkiojo elemento izotopas

Kai kalbėjome apie elemento Nr.92 gavimą, sąmoningai praleidome vieną svarbų etapą. Kaip žinote, ne visas uranas gali palaikyti branduolinę grandininę reakciją. Uranas-238, kuris sudaro 99,28% natūralaus izotopų mišinio, to negali. Dėl šios priežasties uranas-238 paverčiamas plutoniu, o natūralų urano izotopų mišinį siekiama atskirti arba praturtinti urano-235 izotopu, galinčiu dalyti šiluminius neutronus.

Buvo sukurta daug metodų uranui-235 ir uranui-238 atskirti. Dažniausiai naudojamas dujų difuzijos metodas. Jo esmė ta, kad jei per porėtą pertvarą praleidžiamas dviejų dujų mišinys, tai šviesa praeis greičiau. Dar 1913 metais F.Astonas tokiu būdu dalinai atskyrė neoninius izotopus.

Dauguma urano junginių normaliomis sąlygomis yra kietieji ir gali virsti dujine būsena tik labai aukštoje temperatūroje, kai apie jokius subtilius izotopų atskyrimo procesus negali būti nė kalbos. Tačiau bespalvis urano junginys su fluoru, UF 6 heksafluoridas, sublimuojasi jau 56,5 ° C temperatūroje (esant atmosferos slėgiui). UF 6 yra lakiausias urano junginys ir geriausiai tinka jo izotopams atskirti dujų difuzijos būdu.

Urano heksafluoridas pasižymi dideliu cheminiu aktyvumu. Vamzdžių, siurblių, talpyklų korozija, sąveika su mechanizmų tepimu – nedidelis, bet įspūdingas sąrašas bėdų, kurias teko įveikti difuzinių įrenginių kūrėjams. Susidūrėme su dar rimtesniais sunkumais.

Urano heksafluoridas, gautas fluorinant natūralų urano izotopų mišinį, „difuzijos“ požiūriu gali būti laikomas dviejų labai panašių molekulinių masių dujų mišiniu – 349 (235+19*6) ir 352 (238). +19*6). Didžiausias teorinis atskyrimo koeficientas vienoje difuzijos stadijoje dujoms, kurių molekulinė masė labai skiriasi, yra tik 1,0043. Realiomis sąlygomis ši vertė yra dar mažesnė. Pasirodo, urano-235 koncentraciją nuo 0,72 iki 99 % galima padidinti tik kelių tūkstančių difuzijos žingsnių pagalba. Todėl urano izotopų atskyrimo įrenginiai užima keliasdešimties hektarų plotą. Akytųjų pertvarų plotas gamyklų atskyrimo kaskadose yra maždaug tokio paties dydžio.

Trumpai apie kitus urano izotopus

Gamtinis uranas, be urano-235 ir urano-238, apima uraną-234. Šio reto izotopo gausa išreiškiama skaičiumi su keturiais nuliais po kablelio. Daug lengviau prieinamas dirbtinis izotopas yra uranas-233. Jis gaunamas apšvitinant toriu branduolinio reaktoriaus neutronų sraute:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
Pagal visas branduolinės fizikos taisykles uranas-233, kaip nelyginis izotopas, yra padalintas šiluminiais neutronais. Ir svarbiausia, kad reaktoriuose su uranu-233 gali (ir vyksta) išplėstinis branduolinio kuro dauginimasis. Įprastame terminiame neutroniniame reaktoriuje! Skaičiavimai rodo, kad torio reaktoriuje sudegus kilogramui urano-233, jame turėtų susikaupti 1,1 kg naujo urano-233. Stebuklas, ir viskas! Sudeginome kilogramą kuro, bet kuro kiekis nesumažėjo.

Tačiau tokie stebuklai įmanomi tik naudojant branduolinį kurą.

Urano-torio ciklas terminiuose neutroniniuose reaktoriuose yra pagrindinis urano-plutonio ciklo konkurentas branduolinio kuro atgaminimui greitųjų neutronų reaktoriuose... Tiesą sakant, tik dėl to elementas Nr. 90 - toris - buvo priskirtas prie strateginė medžiaga.

Kiti dirbtiniai urano izotopai nevaidina reikšmingo vaidmens. Tik verta paminėti uraną-239 – pirmąjį izotopą urano-238 plutonio-239 transformacijų grandinėje. Jo pusinės eliminacijos laikas yra tik 23 minutės.

Urano izotopai, kurių masės skaičius didesnis nei 240, šiuolaikiniuose reaktoriuose nespėja susidaryti. Urano-240 tarnavimo laikas yra per trumpas ir jis suyra, nespėdamas užfiksuoti neutrono.

Itin galinguose termobranduolinio sprogimo neutronų srautuose urano branduolys sugeba užfiksuoti iki 19 neutronų per milijoninę sekundės dalį. Šiuo atveju gimsta urano izotopai, kurių masės skaičius yra nuo 239 iki 257, dėl to, kad termobranduolinio sprogimo produktuose atsirado tolimų transurano elementų - sunkiųjų urano izotopų palikuonių. Patys „genties įkūrėjai“ yra per daug nestabilūs, kad beta skiltų ir pereitų į aukštesnius elementus dar ilgai prieš tai, kai branduolinių reakcijų produktai išgaunami iš sprogimo sumaišytų uolienų.

Šiuolaikiniai šiluminiai reaktoriai degina uraną-235. Jau esamuose greitųjų neutronų reaktoriuose išsiskiria bendro izotopo urano-238 branduolių energija, o jei energija yra tikras turtas, tai urano branduoliai artimiausiu metu bus naudingi žmonijai: elemento Nr. 92 energija bus naudinga. tapti mūsų egzistavimo pagrindu.

Gyvybiškai svarbu užtikrinti, kad uranas ir jo dariniai degtų tik taikių elektrinių branduoliniuose reaktoriuose, degtų lėtai, be dūmų ir liepsnos.

KITAS URANO ŠALTINIS. Šiais laikais jis tapo jūros vandeniu. Jau veikia bandomieji-pramoniniai įrenginiai, skirti uranui iš vandens išgauti naudojant specialius sorbentus: titano oksidą arba akrilo pluoštą, apdorotą tam tikrais reagentais.

KAS KIEK. 80-ųjų pradžioje urano gamyba kapitalistinėse šalyse siekė apie 50 000 g per metus (pagal U3O). Maždaug trečdalį šios sumos skyrė JAV pramonė. Antroje vietoje yra Kanada, trečioje – Pietų Afrika. Nigoras, Gabonas, Namibija. Iš Europos šalių daugiausia urano ir jo junginių pagamina Prancūzija, tačiau jo dalis buvo beveik septynis kartus mažesnė nei JAV.

NETRADICINIAI RYŠIAI. Nors ne be pagrindo teigiama, kad urano ir plutonio chemija yra geriau ištirta nei tradicinių elementų, tokių kaip geležis, chemija, chemikai vis dar atranda naujų urano junginių. Taigi 1977 m. žurnalas „Radiochemija“, XIX t., Nr. 6 pranešė apie du naujus uranilo junginius. Jų sudėtis yra MU02(S04)2-SH20, kur M yra dvivalentis mangano arba kobalto jonas. Rentgeno spindulių difrakcijos modeliai parodė, kad nauji junginiai buvo dvigubos druskos, o ne dviejų panašių druskų mišinys.

APIBRĖŽIMAS

Uranas- devyniasdešimt antrasis periodinės lentelės elementas. Pavadinimas - U iš lotyniško „urano“. Įsikūręs septintajame periode, IIIB grupėje. Nurodo metalus. Branduolinis krūvis yra 92.

Uranas – sidabro spalvos metalas blizgiu paviršiumi (1 pav.). Sunkus. Kalus, lankstus ir minkštas. Būdingos paramagnetų savybės. Uranui būdingos trys modifikacijos: α-uranas (ortorombinė sistema), β-uranas (tetragoninė sistema) ir γ-uranas (kubinė sistema), kurių kiekviena egzistuoja tam tikrame temperatūros diapazone.

Ryžiai. 1. Uranas. Išvaizda.

Urano atominė ir molekulinė masė

Santykinė medžiagos molekulinė masė(M r) yra skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikros molekulės masė yra didesnė nei 1/12 anglies atomo masės, ir elemento santykinė atominė masė(A r) – kiek kartų vidutinė cheminio elemento atomų masė yra didesnė už 1/12 anglies atomo masės.

Kadangi laisvoje būsenoje uranas egzistuoja monoatominių U molekulių pavidalu, jo atominės ir molekulinės masės reikšmės sutampa. Jie lygūs 238,0289.

Urano izotopai

Yra žinoma, kad uranas neturi stabilių izotopų, tačiau natūralus uranas susideda iš tų izotopų 238 U (99,27%), 235 U ir 234 U, kurie yra radioaktyvūs, mišinys.

Yra nestabilių urano izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 217 iki 242.

Urano jonai

Urano atomo išoriniame energijos lygyje yra trys elektronai, kurie yra valentiniai:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 5f 3 6s 2 6p 6 6d 1 7s 2.

Dėl cheminės sąveikos uranas atiduoda valentinius elektronus, t.y. yra jų donoras ir virsta teigiamai įkrautu jonu:

U 0 -3e → U 3+ .

Urano molekulė ir atomas

Laisvoje būsenoje uranas egzistuoja monoatominių U molekulių pavidalu. Štai keletas savybių, apibūdinančių urano atomą ir molekulę.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Irako ambasadoriaus JT žinutėje Mohammedas Ali al Hakimas liepos 9 d., teigiama, kad ISIS ekstremistai (Irako ir Levanto islamo valstybė) yra jų žinioje. TATENA (Tarptautinė atominės energijos agentūra) suskubo paskelbti, kad anksčiau Irake naudotos branduolinės medžiagos turi mažai toksiškų savybių, taigi ir islamistų užgrobtos medžiagos.

JAV vyriausybės šaltinis, susipažinęs su situacija, naujienų agentūrai „Reuters“ sakė, kad kovotojų pavogtas uranas greičiausiai nebuvo sodrintas, todėl mažai tikėtina, kad jis bus panaudotas branduoliniams ginklams gaminti. Irako valdžia oficialiai pranešė apie šį incidentą Jungtinėms Tautoms ir paragino „užkirsti kelią jo panaudojimo grėsmei“, praneša RIA Novosti.

Urano junginiai yra labai pavojingi. AiF.ru kalbama apie tai, kas tiksliai, taip pat kas ir kaip gali gaminti branduolinį kurą.

Kas yra uranas?

Uranas yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius 92, sidabriškai baltas blizgus metalas, periodinėje lentelėje žymimas simboliu U. Gryna forma jis yra šiek tiek minkštesnis už plieną, kalus, lankstus, randamas žemės plutoje (litosferoje). ) ir jūros vandenyje, o gryno pavidalo praktiškai nebūna. Branduolinis kuras gaminamas iš urano izotopų.

Uranas yra sunkus, sidabriškai baltas, blizgus metalas. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / Pradinis įkėlėjas buvo Zxctypo iš en.wikipedia.

Urano radioaktyvumas

1938 metais vokietis fizikai Otto Hahn ir Fritz Strassmann apšvitino urano branduolį neutronais ir padarė atradimą: gaudydamas laisvąjį neutroną, urano izotopo branduolys dalijasi ir išskiria milžinišką energiją dėl fragmentų ir spinduliuotės kinetinės energijos. 1939-1940 metais Julijus Kharitonas Ir Jakovas Zeldovičius pirmą kartą teoriškai paaiškino, kad šiek tiek sodrinant natūralų uraną uranu-235, galima sudaryti sąlygas nuolatiniam atomo branduolių dalijimuisi, tai yra suteikti procesui grandininį pobūdį.

Kas yra prisodrintas uranas?

Prisodrintas uranas yra uranas, kuris gaminamas naudojant technologinis procesas, skirtas padidinti 235U izotopo dalį urane. Dėl to natūralus uranas skirstomas į prisodrintą ir nusodrintą uraną. Iš natūralaus urano išgavus 235U ir 234U, likusi medžiaga (uranas-238) vadinama „nusodrintu uranu“, nes jos išeikvotas 235 izotopu. Kai kuriais skaičiavimais, JAV saugoma apie 560 000 tonų nusodrintojo urano heksafluorido (UF6). Nusodrintasis uranas yra perpus radioaktyvesnis nei natūralus uranas, daugiausia dėl to, kad iš jo pašalinama 234 U. Kadangi pagrindinis urano panaudojimas yra energijos gamyba, nusodrintas uranas yra mažai naudojamas produktas, kurio ekonominė vertė maža.

Branduolinėje energetikoje naudojamas tik prisodrintas uranas. Plačiausiai naudojamas urano izotopas yra 235U, kuriame galima savaime išsilaikanti grandininė branduolinė reakcija. Todėl šis izotopas naudojamas kaip kuras branduoliniuose reaktoriuose ir branduoliniuose ginkluose. U235 izotopo išskyrimas iš natūralaus urano yra sudėtinga technologija, kurią gali įgyvendinti nedaug šalių. Urano sodrinimas leidžia gaminti atominius branduolinius ginklus – vienfazius arba vienpakopius sprogstamuosius įtaisus, kuriuose pagrindinė energija gaunama vykstant sunkiųjų branduolių dalijimosi branduolinei reakcijai, kad susidarytų lengvesni elementai.

Uranas-233, dirbtinai gaminamas reaktoriuose iš torio (toris-232 pagauna neutroną ir virsta toriu-233, kuris skyla į protaktinumą-233, o vėliau į uraną-233), ateityje gali tapti įprastu branduoliniu kuru branduolinėje energetikoje. gamyklų (jau dabar yra reaktorių, kurie naudoja šį nuklidą kaip kurą, pvz., KAMINI Indijoje) ir atominių bombų gamyba (kritinė masė apie 16 kg).

Apie 20 mm skersmens 30 mm kalibro sviedinio (A-10 lėktuvo patrankos GAU-8) šerdis pagaminta iš nusodrintojo urano. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / Pradinis įkėlėjas buvo Nrcprm2026 iš en.wikipedia

Kurios šalys gamina prisodrintą uraną?

• Prancūzija
• Vokietija
• Olandija
• Anglija
• Japonija
• Rusija
• Kinija
• Pakistanas
• Brazilija

10 šalių, gaminančių 94% pasaulio urano produkcijos. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Kodėl urano junginiai pavojingi?

Uranas ir jo junginiai yra toksiški. Ypač pavojingi yra urano ir jo junginių aerozoliai. Vandenyje tirpių urano junginių aerozoliams didžiausia leistina koncentracija (MPC) ore yra 0,015 mg/m³, netirpių urano formų MAC yra 0,075 mg/m³. Kai uranas patenka į organizmą, jis veikia visus organus, nes yra bendras ląstelių nuodas. Uranas, kaip ir daugelis kitų sunkiųjų metalų, beveik negrįžtamai jungiasi su baltymais, pirmiausia su aminorūgščių sulfidinėmis grupėmis, sutrikdydamas jų funkciją. Molekulinis urano veikimo mechanizmas yra susijęs su jo gebėjimu slopinti fermentų aktyvumą. Visų pirma pažeidžiami inkstai (baltymų ir cukraus atsiranda šlapime, oligurija). Esant lėtinei intoksikacijai, galimi kraujodaros ir nervų sistemos sutrikimai.

Urano naudojimas taikiems tikslams

• Nedidelis urano priedas suteikia stiklui gražią geltonai žalią spalvą.
• Natrio uranas dažymui naudojamas kaip geltonas pigmentas.
• Urano junginiai buvo naudojami kaip dažai dažant ant porceliano ir keraminėms glazūroms bei emaliams (dažyti spalvomis: geltona, ruda, žalia ir juoda, priklausomai nuo oksidacijos laipsnio).
• XX amžiaus pradžioje uranilo nitratas buvo plačiai naudojamas negatyvams sustiprinti ir pozityvams (fotografiniams atspaudams) nuspalvinti (atspalvinti) ruda spalva.
• Geležies ir nusodrintojo urano lydiniai (uranas-238) naudojami kaip galingos magnetostrikcinės medžiagos.

Izotopas – tai įvairūs cheminio elemento atomai, turintys tą patį atominį (eilinį) skaičių, bet skirtingus masės skaičius.

Periodinės lentelės III grupės elementas, priklausantis aktinidams; sunkus, šiek tiek radioaktyvus metalas. Toris turi daugybę pritaikymų, kuriuose jis kartais atlieka nepakeičiamą vaidmenį. Šio metalo padėtis periodinėje elementų lentelėje ir branduolio struktūra nulėmė jo naudojimą taikaus atominės energijos naudojimo srityje.

*** Oligurija (iš graikų oligos – mažas ir ouron – šlapimas) – sumažėjęs per inkstus išskiriamo šlapimo kiekis.