Байгальд уран хэрхэн үүсдэг. Ураны хүдэр

Цөмийн технологи нь гол төлөв радиохимийн аргыг ашиглахад суурилдаг бөгөөд энэ нь цацраг идэвхт элементүүдийн цөмийн физик, физик, хими, хорт шинж чанарт суурилдаг.

Энэ бүлэгт бид уран ба плутони гэсэн үндсэн хуваагдмал изотопуудын шинж чанарын товч тайлбараар хязгаарлагдах болно.

Тэнгэрийн ван

Тэнгэрийн ван ( уран) U - актинидын бүлгийн элемент, үечилсэн системийн 7-0-р үе, Z=92, атомын масс 238.029; байгальд олдсон хамгийн хүнд.

Ураны 25 изотоп мэдэгдэж байгаа бөгөөд бүгд цацраг идэвхт. Хамгийн хялбар нь 217U (Tj/ 2 =26 мс), хамгийн хүнд нь 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 мин). 6 цөмийн изомер байдаг. Байгалийн уран нь цацраг идэвхт гурван изотоп агуулдаг: 2 8 ба (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4.47109 л), 2 35U (0.7205%, G,/2 = 7.04-109 жил), 2 34U (0.0056%), Ti/ 2=2.48-юз л). Байгалийн ураны өвөрмөц цацраг идэвхт чанар нь 2.48104 Бк бөгөөд 2 34 U ба 288 U хооронд бараг хоёр дахин хуваагдсан; 2 35U бага зэрэг хувь нэмэр оруулдаг (байгалийн уран дахь 2 зи изотопын өвөрмөц идэвхжил нь 2 3 8 U-ийн идэвхжилээс 21 дахин бага). Дулааны нейтрон барих хөндлөн огтлол нь 2 zzi, 2 35U ба 2 3 8 U-ийн хувьд 46, 98 ба 2.7 амбаар; хэлтэс хэсэг 527 ба 584 амбаар 2 zzi болон 2 z 8 тус тус; изотопын байгалийн хольц (0.7% 235U) 4.2 амбаар.

Хүснэгт 1. Цөмийн физик шинж чанар 2 h9 Ри болон 2 35Ц.

Хүснэгт 2. Нейтрон барих 2 35Ц ба 2 з 8 С.

Ураны зургаан изотоп нь аяндаа хуваагдах чадвартай: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i, 2 z 8 i. Байгалийн изотопууд 2 33 ба 2 35 U дулааны болон хурдан нейтроны аль алиных нь нөлөөн дор хуваагддаг ба 2 3 8 цөмүүд нь зөвхөн 1.1 МэВ-ээс их энергитэй нейтроныг барьж авах үед хуваагдах чадвартай байдаг. Бага энергитэй нейтроныг барьж авах үед 288 U цөм нь эхлээд 2 -i9U цөм болж хувирдаг бөгөөд дараа нь p-заралтанд орж эхлээд 2 -"*9Np, дараа нь 2 39Pu болж хувирдаг. Дулааныг барих үр дүнтэй хөндлөн огтлолууд 2 34U, 2 цөм 35U ба 2 з 8-тай тэнцүү бөгөөд 2 35U-ийн бүрэн хуваагдал нь 2-107 кВт/кг-ийн дулааны энергид хүргэдэг 2 35U ба 2 zi нь хуваагдлын гинжин урвал болгон ашигладаг.

Цөмийн реакторууд нь 227-^240 масстай ураны n хиймэл изотопыг үйлдвэрлэдэг бөгөөд үүнээс хамгийн урт наслалт нь 233U (7) юм. V 2 =i.62 *5 жил); үүнийг торийн нейтрон цацрагаар олж авдаг. Термоядроны дэлбэрэлтийн хэт хүчирхэг нейтроны урсгалд 239^257 масстай ураны изотопууд үүсдэг.

Уран-232- техноген нуклид, ялгаруулагч, T x / 2=68,9 жил, эх изотопууд 2 цаг 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) ба 23 2 Ra(p), охин нуклид 228 Th. Аяндаа хуваагдлын эрчим нь 0.47 дивиз/с кг байна.

Уран-232 нь дараахь задралын үр дүнд үүсдэг.

P + -нуклидын задрал *3 a Np (Ti/ 2 =14.7 мин):

Цөмийн үйлдвэрт 2 3 2 U нь торийн түлшний эргэлтэнд хуваагддаг (зэвсгийн чанартай) нуклид 2 зи нийлэгжих явцад дагалдах бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэгддэг. 2 3 2 Th-ийг нейтроноор цацруулах үед үндсэн урвал явагдана.

ба хоёр үе шаттай гаж урвал:

Ториумаас 232 U-ийг үйлдвэрлэх нь зөвхөн хурдан нейтроноор л явагддаг (Э„>6 МэВ). Хэрэв эхлэлийн бодис нь 2 3°TH агуулсан бол 2 3 2 U үүсэх нь дараах урвалаар нэмэгдэнэ: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. Энэ урвал нь дулааны нейтрон ашиглан явагддаг. 2 3 2 U-ийг бий болгох нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас хүсээгүй юм. Үүнийг хамгийн багадаа 2 3°TH концентрацитай ториум ашиглан дардаг.

2 × 2-ийн задрал дараах чиглэлд явагдана.

228 Th дахь задрал (магадлал 10%, задралын энерги 5.414 МэВ):

ялгарсан альфа бөөмсийн энерги нь 5.263 МэВ (тохиолдлын 31.6%) ба 5.320 МэВ (тохиолдлын 68.2%) байна.

• - аяндаа хуваагдах (магадлал ~ 12% -иас бага);
• - 28 мг нуклид үүссэн бөөгнөрөл задрал (задрах магадлал 5*10" 12% -иас бага):

Нуклид 2 үүсэх үед бөөгнөрөл задрах

Уран-232 нь хатуу y-квант ялгаруулагч нуклидуудыг багтаасан урт задралын гинжийг үндэслэгч юм.

^U-(3.64 хоног, a,y)-> 220 Rn-> (55.6 сек, a)-> 21b Po->(0.155 сек, a)-> 212 Pb->(10.64 цаг, p, y) - > 212 Bi -> (60.6 м, п, у) -> 212 По а, у) -> 208x1, 212 По -> (3 "Ю' 7 с, а) -> 2o8 Pb (хатгах), 2o8 Т1- >(3.06 м, х, у-> 2o8 Pb.

Ториумын энергийн эргэлтэнд 2 зи үйлдвэрлэх явцад 2 3 2 U хуримтлагдах нь зайлшгүй юм. 2 3 2 U-ийн задралаас үүссэн эрчимтэй y-цацраг нь торийн энергийн хөгжилд саад болдог. Ер бусын зүйл бол жигд изотоп 2 3 2 11 нь нейтроны нөлөөн дор хуваагдах өндөр хөндлөн огтлолтой (дулааны нейтроны хувьд 75 амбаар), түүнчлэн нейтрон барих өндөр хөндлөн огтлолтой - 73 амбаар юм. 2 3 2 U-ийг химийн судалгаанд цацраг идэвхт бодис илрүүлэх аргад ашигладаг.

2 цаг 2 бөгөөд хатуу y-квантуудын нуклид ялгаруулагчдыг багтаасан урт задралын гинжин хэлхээг (2 цаг 2 Т схемийн дагуу) үндэслэгч юм. Ториумын энергийн эргэлтэнд 2 зи үйлдвэрлэх явцад 2 3 2 U хуримтлагдах нь зайлшгүй юм. 232 U-ийн задралаас үүссэн эрчимтэй y-цацраг нь торийн энергийн хөгжилд саад болдог. Ер бусын зүйл бол жигд изотоп 2 3 2 U нь нейтроны нөлөөн дор хуваагдах өндөр хөндлөн огтлолтой (дулааны нейтроны хувьд 75 амбаар), түүнчлэн нейтрон барих өндөр хөндлөн огтлолтой - 73 амбаар юм. 2 3 2 U нь химийн болон физикийн судалгаанд цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэх аргад ихэвчлэн ашиглагддаг.

Уран-233- гар хийцийн радионуклид, a-ялгаруулагч (энерги 4.824 (82.7%) ба 4.783 МэВ (14.9%)), ТВ= 1.585105 жил, эх нуклид 2 37Пу(а)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), охин нуклид 22 9Th. Цөмийн реакторуудад 2 zzi-ийг ториос гаргаж авдаг: 2 z 2 Th нь нейтроныг барьж, 2 zzT болж хувирдаг бөгөөд энэ нь 2 zzRa болж задарч, дараа нь 2 zzi болж хувирдаг. 2 зи (сонин изотоп) цөмүүд нь аливаа энергийн нейтроны нөлөөн дор аяндаа хуваагдах, хуваагдах чадвартай тул атомын зэвсэг болон реакторын түлш үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Үр дүнтэй хуваагдлын хөндлөн огтлол нь 533 амбаар, барих хөндлөн огтлол нь 52 амбаар, нейтроны гарц: хуваагдлын үйл явдал тутамд - 2.54, шингэсэн нейтрон тутамд - 2.31. 2 zzi-ийн критик масс нь 2 35U (-16 кг) чухал массаас 3 дахин бага байна. Аяндаа хуваагдлын эрчим нь 720 хуваагдал / с кг.

Уран-233 нь дараахь задралын үр дүнд үүсдэг.

- (3 + -нуклидын задрал 2 33Np (7^=36.2 мин):

Аж үйлдвэрийн хэмжээнд 2 zi-ийг нейтроноор цацрагаар 2 32Th-ээс авдаг.

Нейтроныг шингээх үед 2 zzi цөм нь ихэвчлэн хуваагддаг боловч хааяа нэг нейтрон барьж, 2 34U болж хувирдаг. Хэдийгээр 2 zzi ихэвчлэн нейтроныг шингээсний дараа хуваагддаг ч заримдаа нейтроныг хадгалж, 2 34U болж хувирдаг. 2 zzi үйлдвэрлэл нь хурдан болон дулааны реакторуудад хийгддэг.

Зэвсгийн үүднээс авч үзвэл 2 ZZI-ийг 2 39 Pu-тай харьцуулж болно: түүний цацраг идэвхт чанар нь 2 39 Pu-ийн 1/7 юм. (Ti/ 2 = 159200 литр эсрэг 24100 литр Pu), 2 zi-ийн эгзэгтэй масс нь ^ Pu (16 кг-аас 10 кг) -аас 60% их, аяндаа хуваагдах хурд нь 20 дахин их байна (bth - ' эсрэг 310 10). 2 zzi-ийн нейтроны урсгал нь 2 39Pi-ээс гурав дахин их байна. 2 зи дээр суурилсан цөмийн цэнэгийг бий болгох нь ^Pi-ээс илүү их хүчин чармайлт шаарддаг. Гол саад тотгор нь 2ZZI-д 232 U хольц агуулагдаж байгаа бөгөөд задралын төслүүдийн y-цацраг нь 2ZZI-тэй ажиллахад хүндрэл учруулж, бэлэн зэвсгийг илрүүлэхэд хялбар болгодог. Үүнээс гадна хагас задралын хугацаа 2 3 2 U богино байдаг нь альфа бөөмсийн идэвхтэй эх үүсвэр болдог. 2 zi нь 1% 232 бөгөөд зэвсгийн чанартай плутониас гурав дахин хүчтэй a-идэвхжилтэй ба үүний дагуу цацраг идэвхт бодис нь илүү өндөр байдаг. Энэхүү a-үйл ажиллагаа нь зэвсгийн цэнэгийн хөнгөн элементүүдэд нейтрон үүсэх шалтгаан болдог. Энэ асуудлыг багасгахын тулд Be, B, F, Li зэрэг элементүүд хамгийн бага байх ёстой. Нейтрон дэвсгэр байгаа нь тэсрэлт системийн үйл ажиллагаанд нөлөөлөхгүй боловч их бууны хэлхээ нь хөнгөн элементүүдийн хувьд өндөр түвшний цэвэршилтийг шаарддаг 2-р зэрэглэлийн зэвсгийн zis дахь 23 2 U агууламж нь сая тутамд 5 хэсгээс хэтрэхгүй байх ёстой (0.0005%). ) Дулааны эрчим хүчний реакторуудын түлшинд 2 Энэ нь хортой биш, тэр ч байтугай хүсүүштэй, учир нь ашигласан түлшийг дахин боловсруулж, түлшийг дахин ашигласны дараа 232U агууламжтай байдаг 1 + 0.2%.

2 zi-ийн задрал дараах чиглэлд явагдана.

22 9th дэх задрал (магадлал 10%, задралын энерги 4.909 МэВ):

ялгарсан yahr бөөмсийн энерги нь 4.729 МэВ (тохиолдлын 1.61%), 4.784 МэВ (тохиолдлын 13.2%), 4.824 МэВ (тохиолдлын 84.4%) байна.

• - аяндаа хуваагдах (магадлал
• - 28 Мг нуклид үүсэх кластер задрал (муудах магадлал 1.3*10_13% -иас бага):

24 Не нуклид үүссэнээр бөөгнөрөх задрал (муудах магадлал 7.3-10-“%):

2 zzi-ийн задралын гинж нь нептуний цувралд хамаарна.

2 zi-ийн өвөрмөц цацраг идэвхт чанар нь 3.57-8 Бк/г бөгөөд энэ нь плутонийн -15% -ийн a-идэвхтэй (болон цацраг идэвхт чанар) -тай тохирч байна. Ердөө 1% 2 3 2 U нь цацраг идэвхт чанарыг 212 мCi/г хүртэл нэмэгдүүлдэг.

Уран-234(Тэнгэрийн ван II, UII)байгалийн ураны нэг хэсэг (0.0055%), 2.445105 жил, a-ялгаруулагч (а-бөөмийн энерги 4.777 (72%) ба

4.723 (28%) MeV), эх радионуклид: 2 цаг 8 Pu(a), 234 Па(P), 234 Np(p+),

2 z” дэх охин изотоп.

Ерөнхийдөө 234 U нь 2 цаг 8 u тэнцвэрт байдалд байгаа бөгөөд ижил хурдтайгаар задарч, үүсдэг. Байгалийн ураны цацраг идэвхт бодисын бараг тал хувь нь 234U. Ерөнхийдөө 234U-ийг 2х8 Пу хэмжээтэй хуучин бэлдмэлийн ион солилцооны хроматографийн аргаар олж авдаг. А-ялзалтын үед *zRi нь 2 34U-ийг өгдөг тул 2 цаг 8 Ru-ийн хуучин бэлдмэлүүд нь 2 34U-ийн сайн эх үүсвэр болдог. yuo g 238Pi нэг жилийн дараа 776 мг 2 34U, 3 жилийн дараа агуулна.

2.2 г 2 34U. Өндөр баяжуулсан уран дахь 2 34U-ийн концентраци нь хөнгөн изотопоор баяжуулсантай холбоотойгоор нэлээд өндөр байдаг. 2 34u нь хүчтэй y ялгаруулагч тул түлш болгон боловсруулах зориулалттай уран дахь концентрацид хязгаарлалт тавьдаг. 234i-ийн түвшин нэмэгдсэн нь реакторын хувьд зөвшөөрөгдөхүйц боловч дахин боловсруулсан ашигласан түлш нь энэ изотопын хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй түвшинг аль хэдийн агуулдаг.

234i-ийн задрал дараах чиглэлд явагдана.

2 3°Т-д A-ялзрал (магадлал 100%, задралын энерги 4.857 МэВ):

ялгарсан альфа бөөмсийн энерги нь 4.722 МэВ (тохиолдлын 28.4%) ба 4.775 МэВ (тохиолдлын 71.4%) байна.

• - аяндаа хуваагдах (магадлал 1.73-10-9%).
• - 28 мг нуклид үүссэн бөөгнөрөл задрал (муудах магадлал 1.4-10%, бусад мэдээллээр 3.9-10%):

• - 2 4Ne ба 26 Не нуклид үүсэх кластерын задрал (муудах магадлал 9-10", 2%, бусад мэдээллээр 2,3-10_11%):

Цорын ганц мэдэгдэж байгаа изомер нь 2 34ti (Tx/ 2 = 33.5 μs) юм.

2 34U дулааны нейтроны шингээлтийн хөндлөн огтлол нь 100 амбаар, янз бүрийн завсрын нейтроны дундаж резонансын интегралын хувьд 700 амбаар байна. Тиймээс дулааны нейтрон реакторуудад энэ нь 238U (2.7 амбаартай хөндлөн огтлолтой) 2 39Ru болж хувирахаас илүү хурдан хуваагддаг 235U болж хувирдаг. Үүний үр дүнд ашигласан түлш нь шинэ түлшнээс 2 34U бага агуулдаг.

Уран-235 4P+3 гэр бүлд хамаарах бөгөөд хуваагдлын гинжин урвал үүсгэх чадвартай. Энэ бол нейтроны нөлөөн дор цөмийн албадан задралын урвалыг нээсэн анхны изотоп юм. Нейтроныг шингээж авснаар 235U нь 2 зби болж хоёр хэсэгт хуваагдан энерги ялгаруулж, хэд хэдэн нейтрон ялгаруулдаг. Аливаа энергийн нейтроноор хуваагддаг, аяндаа хуваагдах чадвартай 2 35U изотоп нь байгалийн уфаны нэг хэсэг (0.72%), ялгаруулагч (энерги 4.397 (57%) ба 4.367 (18%) MeV), Ti/j=7.038-8 жил, эх нуклид 2 35Па, 2 35Нп ба 2 39Пу, охин - 23Т. Аяндаа хуваагдах хурд 2 3су 0.16 задрал/с кг. Нэг 2 35U цөм хуваагдахад 200 МэВ энерги = 3.210 р Дж ялгардаг, өөрөөр хэлбэл. 18 ТЖ/моль=77 ТЖ/кг. Дулааны нейтроноор хуваагдах хөндлөн огтлол нь 545 амбаар, хурдан нейтроноор - 1.22 амбаар, нейтроны гарц: хуваагдлын үйлдэл тутамд - 2.5, шингэсэн нейтрон тутамд - 2.08 байна.

Сэтгэгдэл. Удаан нейтрон барих хөндлөн огтлол нь изотоп 2 sii (оо амбаар) үүсгэхийн тулд нийт удаан нейтрон шингээлтийн хөндлөн огтлол нь 645 амбаар байна.

• - аяндаа хуваагдах (магадлал 7*10~9%);
• - 2 °Ne, 2 5Ne, 28 Mg нуклид үүсэх кластер задрах (магадлал нь 8-io_10%, 8-кг 10%, 8*10",0%):

Цагаан будаа. 1.

Цорын ганц мэдэгдэж байгаа изомер нь 2 35n»u (7/ 2 = 2б мин).

Өвөрмөц үйл ажиллагаа 2 35С 7.77-4 Бк/г. Цацруулагчтай бөмбөгний зэвсгийн зэрэглэлийн ураны (93.5% 2 35U) чухал масс нь 15-7-23 кг байна.

2 » 5U хуваагдлыг атомын зэвсэг, эрчим хүч үйлдвэрлэх, чухал актинидын синтез хийхэд ашигладаг. Гинжин урвал нь 2 35С-ийн задралын үед үүссэн нейтроны илүүдэлтэй холбоотой байдаг.

Уран-236Дэлхий дээр байгалиас олдсон ул мөр хэмжээгээр (Саран дээр илүү их байдаг), ялгаруулагч (?

Цагаан будаа. 2. Цацраг идэвхит бүлэг 4/7+2 (үүнд -з 8 и).

Атомын реакторт 2 sz нь дулааны нейтроныг шингээж, дараа нь 82% -ийн магадлалтайгаар хуваагдаж, 18% -ийн магадлалтайгаар y-квант ялгаруулж, 2 sb болон (100 хуваагдсан цөмийн хувьд 2 35U) болж хувирдаг. 22 үүссэн цөм 2 3 6 U) байна. Бага хэмжээгээр энэ нь шинэ түлшний нэг хэсэг юм; реакторт ураныг нейтроноор цацруулах үед хуримтлагддаг тул ашигласан цөмийн түлшний “дохио дохио” болгон ашигладаг. 2 hb бөгөөд ашигласан цөмийн түлшийг нөхөн сэргээх явцад хийн тархалтаар изотопуудыг салгах явцад дагалдах бүтээгдэхүүн болж үүсдэг. 236 U нь эрчим хүчний реакторт үүссэн нейтрон хор юм.

2 z b ба далайн усыг холих мөшгигч болгон ашигладаг.

Уран-237,T&= 6.75 хоног, бета ба гамма ялгаруулагчийг цөмийн урвалаас авч болно:

Илрүүлэх 287 ба шугамын дагуу хийгддэг Эй= o,ob MeV (36%), 0.114 МэВ (0.06%), 0.165 МэВ (2.0%), 0.208 МэВ (23%)

237U-ийг химийн судалгаанд цацраг идэвхт бодис илрүүлэх аргад ашигладаг. Атомын зэвсгийн туршилтаас үүссэн уналтын концентрацийг (2-4°Am) хэмжих нь цэнэгийн төрөл, ашигласан тоног төхөөрөмжийн талаар үнэ цэнэтэй мэдээлэл өгдөг.

Уран-238- 4P+2 бүлэгт багтдаг, өндөр энергитэй нейтроноор (1.1 МэВ-ээс дээш) хуваагддаг, аяндаа хуваагдах чадвартай, байгалийн уран (99.27%), a-emitter, 7’-ийн суурийг бүрдүүлдэг; /2=4>468-109 жил, шууд 2 34Th болж задарч, генийн холбоотой хэд хэдэн радионуклид үүсгэж, 18 бүтээгдэхүүн болсны дараа 206 Pb болж хувирдаг. Цэвэр 2 3 8 U нь 1.22-104 Бк-ийн өвөрмөц цацраг идэвхт бодистой. Хагас задралын хугацаа маш урт байдаг - ойролцоогоор 10 16 жил, тиймээс үндсэн үйл явцтай холбоотой хуваагдлын магадлал - альфа бөөмийн ялгарал нь ердөө 10" 7. Нэг кг уран нь секундэд ердөө 10 аяндаа хуваагддаг. мөн тэр үед альфа бөөмүүд 20 сая цөм ялгаруулдаг: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, охин. Т,/ 2 = 2 :i 4 Th.

Уран-238 нь дараахь задралын үр дүнд үүсдэг.

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. Хоёрдогч эрдсийн дотроос гидратлаг кальцийн уранил фосфат Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 нь ихэвчлэн ашигт малтмал дахь ураныг бусад ашигтай элементүүд - титан, дагалддаг. тантал, газрын ховор . Тиймээс уран агуулсан хүдрийг цогцоор нь боловсруулахыг эрмэлзэх нь зүйн хэрэг.

Ураны үндсэн физик шинж чанар: атомын масс 238.0289 аму. (г / моль); атомын радиус 138 pm (1 pm = 12 м); иончлолын энерги (эхний электрон 7.11 эВ; электрон тохиргоо -5f36d‘7s 2; исэлдэлтийн төлөв 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; Т т,1=3818°; нягтрал 19.05; дулааны хувийн багтаамж 0.115 JDKmol); суналтын бат бэх 450 МПа, хайлуулах дулаан 12.6 кЖ/моль, ууршилтын дулаан 417 кЖ/моль, хувийн дулаан 0.115 Ж/(моль-К); молийн хэмжээ 12.5 см3 / моль; шинж чанар Дебай температур © D =200К, хэт дамжуулагч төлөвт шилжих температур ойролцоогоор.68К.

Уран бол хүнд, мөнгөлөг цагаан, гялалзсан металл юм. Энэ нь гангаас арай зөөлөн, уян хатан, уян хатан, бага зэрэг парамагнит шинж чанартай, нунтаг хэлбэрээр пирофор юм. Уран нь гурван аллотроп хэлбэртэй байдаг: альфа (орторомбик, a-U, торны параметрүүд 0=285, b= 587, c=49b pm, 667.7° хүртэл тогтвортой), бета (тетрагональ, p-U, 667.7-аас 774.8° хүртэл тогтвортой), гамма (куб бие төвтэй тортой, y-U, 774.8°-аас хайлах цэгүүдтэй, frm= ii34 0), энэ үед уран нь хамгийн уян хатан, боловсруулахад тохиромжтой.

Өрөөний температурт orthorhombic a-фаз нь тогтвортой байдаг призмийн бүтэц нь хавтгайтай параллель долгионы атомын давхаргаас бүрдэнэ ABC,туйлын тэгш бус призматик торонд. Давхаргууд дотор атомууд хоорондоо нягт холбоотой байдаг бол зэргэлдээх давхаргын атомуудын хоорондын холбоо нь хамаагүй сул байдаг (Зураг 4). Энэхүү анизотроп бүтэц нь ураныг бусад металлуудтай хайлшлахад хэцүү болгодог. Зөвхөн молибден, ниобий нь урантай хатуу фазын хайлш үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч уран металл нь олон хайлштай харилцан үйлчилж, металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

668^775° мужид (3-уран. Тетрагональ хэлбэрийн тор нь хавтгайтай параллель давхрагатай давхаргат бүтэцтэй. ab 1/4С, 1/2 байрлалд -тайба нэгж үүрний 3/4С. 775°-аас дээш температурт бие төвтэй куб тортой y-уран үүсдэг. Молибден нэмэх нь y-фазыг тасалгааны температурт байлгах боломжийг олгодог. Молибден нь y-урантай өргөн хүрээний хатуу уусмал үүсгэж, өрөөний температурт y-фазыг тогтворжуулдаг. y-Уран нь хэврэг a- ба (3-фаз)-аас хамаагүй зөөлөн бөгөөд уян хатан байдаг.

Нейтрон цацраг нь ураны физик, механик шинж чанарт ихээхэн нөлөөлж, дээжийн хэмжээ ихсэх, хэлбэр өөрчлөгдөх, түүнчлэн ураны блокуудын механик шинж чанар (мөлхөх, хэврэгших) огцом мууддаг. цөмийн реакторын үйл ажиллагаа. Эзлэхүүний өсөлт нь бага нягтралтай элементүүдийн хольцыг задлах явцад уранд хуримтлагдсантай холбоотой юм (орчуулга 1% ураныг хуваагдмал элемент болгон хувиргах нь эзлэхүүнийг 3.4%-иар нэмэгдүүлдэг.

Цагаан будаа. 4. Ураны зарим талст бүтэц: а - а-уран, б - р-уран.

Металл төлөвт уран олж авах хамгийн түгээмэл арга бол тэдгээрийн фторыг шүлтлэг эсвэл шүлтлэг шороон металлаар багасгах эсвэл хайлсан давсны электролиз юм. Мөн ураныг вольфрам эсвэл танталтай карбидаас металлотермик аргаар ангижруулж авч болно.

Электроныг хялбархан өгөх чадвар нь ураны бууруулагч шинж чанар, түүний химийн идэвхжилийг тодорхойлдог. Уран нь исэлдэлтийн төлөвийг +2, +3, +4, +5, +6 олж авдаг үнэт хийнээс бусад бараг бүх элементүүдтэй харьцаж чаддаг. Уусмал дахь үндсэн валент нь 6+ байна.

Агаарт хурдан исэлддэг металл уран нь оксидын цахилдаг хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Нарийн ураны нунтаг агаарт (1504-175°-ийн температурт) аяндаа дүрэлзэж, ба;) Өв. 1000°-д уран азоттой нийлж, ураны шар нитридыг үүсгэдэг. Ус нь металтай бага температурт удаан, өндөр температурт хурдан урвалд ордог. Уран нь буцалж буй ус, ууртай хүчтэй урвалд орж устөрөгчийг ялгаруулж, урантай гидрид үүсгэдэг.

Энэ урвал нь хүчилтөрөгч дэх ураны шаталтаас илүү эрч хүчтэй байдаг. Ураны энэхүү химийн идэвхжил нь цөмийн реактор дахь ураныг устай харьцахаас хамгаалах шаардлагатай болдог.

Уран нь давсны, азотын болон бусад хүчилд уусч U(IV) давс үүсгэдэг боловч шүлттэй харилцан үйлчлэлцдэггүй. Уран нь мөнгөн ус, мөнгө, зэс, цагаан тугалга, цагаан алт, алт зэрэг металлын органик бус хүчил, давсны уусмалаас устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлдэг. Хүчтэй сэгсрэх үед ураны металлын хэсгүүд гэрэлтэж эхэлдэг.

Ураны атомын электрон бүрхүүлийн бүтцийн онцлог (^/-электрон байгаа эсэх) болон түүний зарим физик-химийн шинж чанарууд нь ураныг актинидын цувралын гишүүн гэж ангилах үндэс болдог. Гэсэн хэдий ч уран ба Cr, Mo ба W хоёрын химийн зүйрлэл байдаг. Уран нь өндөр урвалд ордог бөгөөд үнэт хийнээс бусад бүх элементүүдтэй урвалд ордог. Хатуу фазын хувьд U(VI)-ийн жишээ нь уранил триоксид U0 3 ба уранил хлорид U0 2 C1 2 юм. Ураны 4 хлорид UC1 4 ба ураны давхар исэл U0 2

U(IV)-ийн жишээ. U(IV) агуулсан бодисууд нь ихэвчлэн тогтворгүй байдаг ба удаан хугацаагаар агаарт байх үед зургаан валент болдог.

Уран-хүчилтөрөгчийн системд UO, U0 2, U 4 0 9, 3 Ov, U0 3 гэсэн зургаан исэл суурилуулсан. Тэдгээр нь өргөн хүрээний нэгэн төрлийн байдлаар тодорхойлогддог. U0 2 нь үндсэн исэл, харин U0 3 нь амфотер юм. U0 3 - устай харилцан үйлчилж хэд хэдэн гидрат үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь шээсний хүчил H 2 U 2 0 7 ба ураны хүчил H 2 1U 4 юм. Шүлттэй хамт U0 3 нь эдгээр хүчлүүдийн давс - уранатыг үүсгэдэг. U0 3-ыг хүчилд уусгахад давхар цэнэгтэй уранил катион U0 2 a+-ийн давс үүснэ.

Стехиометрийн найрлагатай ураны давхар исэл, U0 2 нь бор өнгөтэй. Исэлд агуулагдах хүчилтөрөгчийн хэмжээ ихсэх тусам өнгө нь хар хүрэнээс хар болж өөрчлөгддөг. CaF 2 төрлийн болор бүтэц, А = 0.547 нм; нягт 10.96 г/см"* (ураны ислийн хамгийн өндөр нягт). , pl =2875 0 , Tk " = 3450°, D#°298 = -1084.5 кЖ/моль. Ураны давхар исэл нь нүх дамжуулах чадвартай, хүчтэй парамагниттай хагас дамжуулагч юм. MPC = o.015 мг/м3. Усанд уусдаггүй. -200°-ийн температурт хүчилтөрөгч нэмж, U0 2>25 найрлагад хүрнэ.

Ураны (IV) ислийг дараах урвалаар бэлтгэж болно.

Ураны давхар исэл нь зөвхөн үндсэн шинж чанарыг харуулдаг U(OH) 4 үндсэн гидроксид нь дараа нь усжуулсан гидроксид болж хувирдаг U0 2 H 2 0. Ураны давхар исэл нь агаар мандлын хүчилтөрөгч байхгүй үед хүчтэй исэлдүүлэхгүй хүчилд аажмаар уусдаг; III + ион үүсэх:

U0 2 + 2H 2 S0 4 ->U(S0 4) 2 + 2H 2 0. (38)

Энэ нь төвлөрсөн хүчилд уусдаг бөгөөд фторын ионыг нэмснээр татан буулгах хурдыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой.

Азотын хүчилд ууссан үед уранил ион 1O 2 2+ үүснэ.

Triuran octaoxide U 3 0s (ураны исэл) нь өнгө нь хараас хар ногоон хүртэл хэлбэлздэг нунтаг юм; хүчтэй бутлах үед энэ нь чидун ногоон өнгөтэй болдог. Том хар талстууд нь шаазан дээр ногоон судал үлдээдэг. U 3 0-ийн гурван талст өөрчлөлтийг мэддэг h: a-U 3 C>8 - ромб хэлбэртэй болор бүтэц (сансрын бүлэг C222; 0 = 0.671 нм; 6 = 1.197 нм; c = o.83 нм; г =0.839 нм); p-U 3 0e - ромб хэлбэртэй болор бүтэц (сансрын бүлэг Stst; 0=0.705 нм; 6=1.172 нм; 0=0.829 нм. Задралын эхлэл нь oooo° (100 2 руу шилжих), MPC = 0.075 мг / м3 байна.

U 3 C>8 урвалаар олж авч болно:

Агаар эсвэл хүчилтөрөгчийн орчинд 750 0 хэмд U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 эсвэл (NH 4) 2 U 2 0 7 кальцинжуулах замаар ( p = 150+750 ммМУБ) стехиометрийн цэвэр U 3 08-ийг авна.

U 3 0s-ийг T>oooo°-т шохойжуулахад 10 2 болж багасдаг боловч агаарт хөргөхөд буцаад U 3 0s болно. U 3 0e зөвхөн төвлөрсөн хүчтэй хүчилд уусдаг. Давсны болон хүхрийн хүчилд U(IV) ба U(VI) холимог, азотын хүчилд уранил нитрат үүсдэг. Шингэрүүлсэн хүхрийн болон давсны хүчлүүд нь халсан ч гэсэн U 3 Os-тэй маш сул урвалд ордог бөгөөд исэлдүүлэгч бодис (азотын хүчил, пиролизит) нэмэх нь уусах хурдыг эрс нэмэгдүүлдэг; Баяжуулсан H 2 S0 4 нь U 3 Os-ийг уусган U(S0 4) 2 ба U0 2 S0 4 үүсгэдэг. Азотын хүчил нь U 3 Oe-г уусган уранил нитрат үүсгэдэг.

Ураны гурвалсан исэл, U0 3 - тод шар өнгөтэй талст буюу аморф бодис. Устай урвалд ордог. MPC = 0.075 мг/м3.

Аммонийн полиуранат, ураны хэт исэл, уранил оксалатыг 300-500°, уранил нитрат гексагидратыг шохойжуулж гаргаж авдаг. Энэ нь нягтралтай аморф бүтэцтэй улбар шар нунтаг үүсгэдэг

6.8 г/смц. IU 3-ийн талст хэлбэрийг хүчилтөрөгчийн урсгалд 450 ° цаг-750 ° температурт U 3 0 8 исэлдүүлэх замаар олж авч болно. U0 3 (a, (3, y> §> ?, n)) зургаан талст өөрчлөлттэй - U0 3 нь гигроскоп бөгөөд чийгтэй агаарт уранил гидроксид болж хувирдаг.520°-^6oo°-т халаахад найрлагын нэгдэл үүсдэг. 1U 2>9, цаашид 6oo° хүртэл халаах нь U 3 Os авах боломжийг олгоно.

Устөрөгч, аммиак, нүүрстөрөгч, шүлт, шүлтлэг шороон металууд нь U0 3-аас U0 2-ыг бууруулдаг. HF ба NH 3 хийн хольцыг дамжуулахад UF 4 үүснэ. Илүү өндөр валенттай үед уран нь амфотер шинж чанартай байдаг. U0 3 хүчил эсвэл түүний гидратуудад өртөх үед шар-ногоон өнгөтэй уранил давс (U0 2 2+) үүсдэг.

Ихэнх уранил давс нь усанд маш сайн уусдаг.

U0 3 шүлттэй холилдоход ураны хүчлийн давс - MDKH уранатууд үүсдэг.

Шүлтлэг уусмалаар ураны гурвалсан исэл нь полиуран хүчлийн давс үүсгэдэг - полиуранат DHM 2 Oy1U 3 pH^O.

Ураны хүчлийн давс нь усанд бараг уусдаггүй.

U(VI)-ийн хүчиллэг шинж чанар нь үндсэн шинж чанаруудаас бага тод илэрдэг.

Уран нь өрөөний температурт фтортой урвалд ордог. Өндөр галидын тогтвортой байдал нь фтороос иодид хүртэл буурдаг. Фторидууд UF 3, U4F17, U2F9, UF 4 нь дэгдэмхий биш, UFe нь дэгдэмхий байдаг. Хамгийн чухал фторууд нь UF 4 ба UFe юм.

Ftppippiyanir okgilya t"yanya pptrkart практикийн дагуу:

Шингэн давхарга дахь урвалыг тэгшитгэлийн дагуу гүйцэтгэнэ.

Фторжуулагч бодисыг ашиглах боломжтой: BrF 3, CC1 3 F (Фреон-11) эсвэл CC1 2 F 2 (Фреон-12):

Ураны хайлуур жонш (1U) UF 4 (“ногоон давс”) нь хөхөвтөр ногооноос маргад эрдэнийн өнгөтэй нунтаг юм. G 11L = юз6°; Гк,«,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 кЖ/моль. Кристал бүтэц нь моноклиник (sp. gp. C2/s; 0=1.273 нм; 5=1.075 нм; 0=0.843 нм; d= 6.7 нм; p=12b°20"; нягт 6.72 г/см3. UF 4 нь тогтвортой, идэвхгүй, дэгдэмхий нэгдэл, усанд муу уусдаг. UF 4-ийн хамгийн сайн уусгагч нь ууршуулж буй хлорын хүчил HC10 4. Исэлдүүлэгч хүчилд уусдаг. Уранил давс нь Al(N0 3) 3 эсвэл AlC1 3-ийн халуун уусмал, түүнчлэн фторын ионыг холбогч H 2 S0 4, HC10 4 эсвэл HC1-ийн хүчиллэгжүүлсэн уусмалд хурдан уусдаг жишээлбэл, Fe3 +, Al3 + эсвэл борын хүчил нь UF 4-ийг уусгахад хувь нэмэр оруулдаг. Бусад металлын фторуудтай хамт олон тооны муу уусдаг давхар давс (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, гэх мэт) үүсгэдэг. 4 UF 5 нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой).

U(IV) фтор нь бэлдмэлийн завсрын бүтээгдэхүүн юм

UF6 болон ураны металл хоёулаа.

UF 4-ийг дараахь урвалаар олж авч болно.

эсвэл уранил фторыг электролитийн аргаар ангижруулах замаар.

Ураны гексафторид UFe - тасалгааны температурт хугарлын өндөр илтгэгчтэй зааны ясан өнгөтэй талстууд. Нягт

5.09 г/смц, шингэний нягт UFe - 3.63 г/смц. Дэгдэмхий нэгдэл. Твоаг = 5^>5°> Гил=b4.5° (даралтын дор). Ханасан уурын даралт нь агаар мандалд 560 ° хүрдэг. Үүсэх энтальпи AH° 29 8 = -211б кЖ/моль. Кристал бүтэц нь орторомб (сансрын бүлэг. Rpta; 0=0.999 нм; fe= 0.8962 нм; c=o.5207 нм; г 5.060 нм (25 0). MPC - 0.015 мг/м3. Хатуу төлөвөөс эхлэн UF6 нь шингэний фазыг өргөн хүрээний даралтын үеийг даван туулж хий болгон хувиргаж (сублимат) үүсгэдэг. 50 0 50 кЖ/мг-ийн сублимацын дулаан. Молекул нь диполь моментгүй тул UF6 нь нэгддэггүй. UFr уур нь хамгийн тохиромжтой хий юм.

Энэ нь фторын U нэгдэл дээр үйлчилснээр олж авдаг.

Хийн фазын урвалаас гадна шингэн фазын урвалууд бас байдаг

жишээ нь галофторидыг ашиглан UF6 үйлдвэрлэх

Фтор ашиглахгүйгээр UF6-г авах арга байдаг - UF 4-ийн исэлдэлтээр:

UFe нь хуурай агаар, хүчилтөрөгч, азот, C0 2-тэй урвалд ордоггүй боловч устай, тэр ч байтугай ул мөртэй харьцахдаа гидролизэнд ордог.

Энэ нь ихэнх металлуудтай харилцан үйлчилж, тэдгээрийн фторыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь түүнийг хадгалах аргыг улам хүндрүүлдэг. UF6-тай ажиллахад тохиромжтой савны материалууд нь: халах үед Ni, Monel ба Pt, хүйтэнд - мөн Teflon, туйлын хуурай кварц, шил, зэс, хөнгөн цагаан юм. 25-0°С-ийн температурт шүлтлэг металлын фторид, 3NaFUFr>, 3KF2UF6 төрлийн мөнгөтэй нийлмэл нэгдлүүд үүсгэдэг.

Энэ нь янз бүрийн органик шингэн, органик бус хүчил, бүх галофторидуудад сайн уусдаг. 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2 хатаах идэвхгүй. UFr нь ихэнх цэвэр металлуудтай ангижрах урвалаар тодорхойлогддог. UF6 нь нүүрсустөрөгч болон бусад органик бодисуудтай хүчтэй урвалд ордог тул UFe агуулсан битүү савнууд дэлбэрч болно. 25-r100°-ийн температурт UF6 нь шүлт болон бусад металлын фторидуудтай нийлмэл давс үүсгэдэг. Энэ шинж чанарыг UF-ийг сонгон олборлох технологид ашигладаг

Уран гидрид UH 2 ба UH 3 нь металл дахь устөрөгчийн хатуу уусмалын төрлийн давстай төстэй гидрид ба гидридүүдийн хооронд завсрын байрлалыг эзэлдэг.

Уран азоттой урвалд ороход нитридүүд үүсдэг. U-N системд дөрвөн үе шатыг мэддэг: НҮБ (ураны нитрид), a-U 2 N 3 (сесквинитрид), p- U 2 N 3 болон НҮБ-ын If90. НҮБ-ын 2 (динитрид) найрлагад хүрэх боломжгүй юм. НҮБ-ын уран мононитридын нийлэгжилт нь найдвартай, сайн хяналттай байдаг бөгөөд үүнийг элементүүдээс шууд хийх нь дээр. Ураны нитрид нь нунтаг бодис бөгөөд өнгө нь хар сааралаас саарал хүртэл өөрчлөгддөг; металл шиг харагдаж байна. НҮБ нь NaCl (0 = 4.8892 A) шиг нүүр төвтэй куб болор бүтэцтэй; (/=14.324, 7^=2855°, вакуумд 1700 0 хүртэл тогтвортой. U эсвэл U гидридийг N 2-тэй урвалд оруулснаар бэлтгэдэг. эсвэл NH 3, 1300°-д их хэмжээний U нитридийн задрал эсвэл ураны металлаар ангижруулах. U 2 N 3 нь хоёр полиморфик өөрчлөлтөөр мэдэгддэг: куб a ба зургаан өнцөгт p (0 = 0.3688 нм, 6 = 0.5839 нм), 8oo ° -аас дээш вакуумд N 2-ыг гаргадаг. Үүнийг устөрөгчөөр UN 2-ыг багасгах замаар олж авдаг. UN2 динитрид нь N2 өндөр даралтын дор U-ыг N2-тэй урвалд оруулснаар нийлэгждэг. Ураны нитрид нь хүчил, шүлтийн уусмалд амархан уусдаг боловч хайлсан шүлтээр задардаг.

Ураны нитридыг хоёр үе шаттайгаар ураны ислийг карботермик аргаар ангижруулж гаргаж авдаг.

7М450 0 хэмд 10*20 цагийн турш аргоноор халаана

Динитрид, UN 2-той ойролцоо найрлагатай ураны нитрид нь UF 4-ийг аммиакийн өндөр температур, даралтад үзүүлэх замаар олж авч болно.

Уран динитрид халах үед задардаг.

2 35 U-д баяжуулсан ураны нитрид нь орчин үеийн эрчим хүчний реакторуудын уламжлалт түлш болох ураны исэлээс илүү задралын нягт, дулаан дамжуулалт, хайлах цэгтэй байдаг. Энэ нь мөн уламжлалт түлшнээс илүү сайн механик шинж чанартай, тогтвортой байдал юм. Тиймээс энэ нэгдэл нь хурдан нейтрон реактор (IV үеийн цөмийн реактор) дахь цөмийн түлшний ирээдүйтэй суурь гэж тооцогддог.

Сэтгэгдэл. НҮБ-ыг ‘5N-ээр баяжуулах нь маш ашигтай, учир нь .4 N нь нейтроныг барьж авах хандлагатай бөгөөд (n,p) урвалаар цацраг идэвхт 14 С изотоп үүсгэдэг.

Ураны карбид UC 2 (?-фаз) нь металл гялбаатай цайвар саарал талст бодис юм. U-C системд (уран карбидууд) UC 2 (?-фаз), UC 2 (b 2-фаз), U 2 C 3 (e-фаз), UC (b 2-фаз) - ураны карбидууд байдаг. Ураны дикарбид UC 2-ийг дараахь урвалаар олж авч болно.

U + 2C^UC 2 (54v)

Ураны карбидыг цөмийн реакторын түлш болгон ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь сансрын пуужингийн хөдөлгүүрт түлш болгон ашиглах боломжтой.

Уранил нитрат, уранил нитрат, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. Энэ давс дахь металлын үүргийг уранил 2+ катион гүйцэтгэдэг. Усанд амархан уусдаг ногоон өнгөтэй шар талстууд. Усан уусмал нь хүчиллэг юм. Этанол, ацетон, эфирт уусдаг, бензол, толуол, хлороформд уусдаггүй. Халах үед талстууд хайлж, HN0 3 ба H 2 0 ялгардаг. Кристал гидрат нь агаарт амархан ууршдаг. Онцлог урвал нь NH 3-ийн нөлөөн дор аммонийн ураны шар тунадас үүсдэг.

Уран нь металл-органик нэгдлүүдийг үүсгэх чадвартай. Жишээ нь: U(C 5 H 5) 4 найрлагатай циклопентадиенил деривативууд ба тэдгээрийн галогенээр орлуулсан u(C 5 H 5) 3 G эсвэл u (C 5 H 5) 2 G 2.

Усан уусмалд уран нь U0 2 2+ уранил ион хэлбэрээр U(VI) исэлдэлтийн төлөвт хамгийн тогтвортой байдаг. Бага хэмжээгээр энэ нь U(IV) төлөвөөр тодорхойлогддог боловч U(III) хэлбэрээр ч тохиолдож болно. U(V)-ийн исэлдэлтийн төлөв нь IO2+ ионы хувьд байж болох боловч пропорциональ алдагдах, гидролиз үүсэх хандлагатай тул энэ төлөв нь ховор ажиглагддаг.

Төвийг сахисан ба хүчиллэг уусмалд U(VI) нь U0 2 2+ - шар уранил ион хэлбэрээр байдаг. Уранил сайн уусдаг давсанд нитрат U0 2 (N0 3) 2, сульфат U0 2 S0 4, хлорид U0 2 C1 2, фтор U0 2 F 2, ацетат U0 2 (CH 3 C00) 2 орно. Эдгээр давс нь янз бүрийн тооны усны молекул бүхий талст гидрат хэлбэрээр уусмалаас ялгардаг. Уранил бага зэрэг уусдаг давсууд нь: оксалат U0 2 C 2 0 4, фосфатууд U0 2 HP0. ба UO2P2O4, аммонийн уранилфосфат UO2NH4PO4, натрийн уранил ванадат NaU0 2 V0 4, ферроцианид (U02). Уранил ион нь нарийн төвөгтэй нэгдлүүд үүсгэх хандлагатай байдаг. Тиймээс -, 4- төрлийн фторын ионуудтай цогцолборууд мэдэгдэж байна; нитратын цогцолборууд ба 2*; хүхрийн хүчлийн 2" ба 4-; карбонатын цогцолборууд 4" ба 2" гэх мэт. Уранил давсны уусмалд шүлтүүд үйлчлэхэд Me 2 U 2 0 7 төрлийн диуранатын бага уусдаг тунадас ялгардаг (монуранатууд Me 2 U0 4) уусмалаас тусгаарлагдаагүй, ураны ислийг шүлттэй холих замаар олж авдаг.

U(VI) нь хүчиллэг уусмалд төмөр, цайр, хөнгөн цагаан, натрийн гидросульфит, натрийн амальгамаар U(IV) болж буурдаг. Шийдэл нь ногоон өнгөтэй байна. Тэдгээрээс шүлтүүд нь гидроксид U0 2 (0H) 2, фторын хүчил - фтор UF 4 -2.5H 2 0, оксалийн хүчил - оксалат U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. U 4+ ион нь уранил ионуудаас бага цогцолбор үүсгэдэг.

Уусмал дахь уран (IV) нь U 4+ ион хэлбэрээр агуулагддаг бөгөөд тэдгээр нь маш их гидролиз болж, усждаг.

Хүчиллэг уусмалд гидролизийг дарангуйлдаг.

Уусмал дахь уран (VI) нь ураны оксокаци үүсгэдэг - U0 2 2+ Олон тооны ураны нэгдлүүд мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн жишээ нь: U0 3, U0 2 (C 2 H 3 0 2) 2, U0 2 C0 3 -2 (NH 4) ) 2 C0 3 U0 2 C0 3, U0 2 C1 2, U0 2 (0H) 2, U0 2 (N0 3) 2, UO0SO4, ZnU0 2 (CH 3 C00) 4 гэх мэт.

Уранил ионы гидролизийн үед хэд хэдэн олон цөмийн цогцолборууд үүсдэг.

Цаашид гидролиз хийснээр U 3 0s(0H) 2, дараа нь U 3 0 8 (0H) 4 2 - гарч ирнэ.

Ураныг чанарын хувьд илрүүлэхийн тулд химийн, гэрэлтэгч, радиометрийн болон спектрийн шинжилгээний аргыг ашигладаг. Химийн аргууд нь ихэвчлэн өнгөт нэгдлүүд үүсэхэд суурилдаг (жишээлбэл, ферроцианидтай нэгдлийн улаан хүрэн өнгө, устөрөгчийн хэт исэлтэй шар, арсеназо урвалжтай цэнхэр). Гэрэлтүүлэх арга нь ураны олон нэгдлүүд хэт ягаан туяанд өртөх үед шаргал ногоон өнгөтэй туяа үүсгэх чадварт суурилдаг.

Ураны тоо хэмжээг янз бүрийн аргаар тодорхойлдог. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь: U(VI) -ийг U(IV) болгон бууруулж, дараа нь исэлдүүлэгч бодисын уусмалаар титрлэхээс бүрдэх эзэлхүүний арга; гравиметрийн аргууд - уранат, хэт исэл, U (IV) купферранат, гидроксихинолат, оксалат гэх мэт тунадасжилт. дараа нь 00 ° -т кальцинжуулж, U 3 0s жинтэй; нитратын уусмал дахь полярографийн аргууд нь 10*7-г10-9 г ураныг тодорхойлох боломжтой болгодог; олон тооны колориметрийн аргууд (жишээлбэл, шүлтлэг орчинд H 2 0 2, EDTA-ийн дэргэд арсеназо урвалж, дибензоилметан, тиоцианатын цогцолбор хэлбэрээр гэх мэт); гэрэл гэгээтэй арга бөгөөд энэ нь NaF-тэй хайлуулж байгааг тодорхойлох боломжийг олгодог Ю 11г уран.

235U нь цацрагийн аюулын А бүлэгт хамаарах бөгөөд хамгийн бага ач холбогдолтой үйл ажиллагаа нь MZA = 3.7-10 4 Bq, 2 3 8 ба - D бүлэг, MZA = 3.7-6 Bq (300 гр).

Уран ван (урьд өмнө нээгдсэн Тэнгэрийн ван гаригийн нэрээр нэрлэгдсэн; лат. uranium * a. uranium; н. Uran; f. uranium; i. uranio), U нь Менделеевийн үелэх системийн III бүлгийн цацраг идэвхт химийн элемент, атомын дугаар юм. 92, атомын масс 238.0289, актинидүүдэд хамаарна. Байгалийн уран нь 238 U (99.282%, T 1/2 4,468.10 9 жил), 235 U (0.712%, T 1/2 0.704.10 9 жил), 234 U (0.006%, T 1) гэсэн гурван изотопын холимогоос бүрдэнэ. /2 0.244.10 6 жил). Мөн 227-240 масстай ураны 11 хиймэл цацраг идэвхт изотопууд мэдэгдэж байна. 238 U ба 235 U нь байгалийн задралын хоёр цувралыг үндэслэгч бөгөөд үүний үр дүнд 206 Pb ба 207 Pb тогтвортой изотоп болж хувирдаг.

Ураныг 1789 онд Германы химич М.Г.Клапрот UO 2 хэлбэрээр нээжээ. Ураны металлыг 1841 онд Францын химич Э.Пелиго гаргаж авсан. Удаан хугацааны туршид ураны хэрэглээ маш хязгаарлагдмал байсан бөгөөд зөвхөн 1896 онд цацраг идэвхт бодисыг нээснээр түүнийг судалж, ашиглаж эхэлжээ.

Ураны шинж чанар

Чөлөөт төлөвт уран нь цайвар саарал металл юм; 667.7°С-аас доош болоромбик (a=0.28538 нм, б=0.58662 нм, в=0.49557 нм) болор тороор (а-өөрчлөлт), 667.7-774°С-ийн температурын мужид - тетрагональ (a = 5.5) тодорхойлогддог. , c = 0.5656 нм; G-өөрчлөлт), илүү өндөр температурт - биеийн төвтэй куб тор (a = 0.3538 нм, g-өөрчлөлт). Нягт 18700 кг/м 3, хайлах температур 1135 ° C, буцлах температур 3818 ° C орчим, молийн дулаан багтаамж 27.66 Ж/(моль.К), цахилгаан эсэргүүцэл 29.0.10 -4 (Ом.м), дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 22, 5 Вт/(м.К), шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 10.7.10 -6 К -1. Ураны хэт дамжуулагч төлөвт шилжих температур 0.68 К; сул парамагнит, өвөрмөц соронзон мэдрэмж 1.72.10 -6. 235 U ба 233 U цөмүүд нь аяндаа, мөн удаан ба хурдан нейтроныг барьж авснаар 238 U хуваагддаг бөгөөд зөвхөн хурдан (1 МэВ-ээс дээш) нейтроныг барьж авсны дараа л хуваагддаг. Удаан нейтронууд баригдах үед 238 U нь 239 Pu болж хувирдаг. Усан уусмал дахь ураны чухал масс (93.5% 235U) нь 1 кг-аас бага, задгай бөмбөгний хувьд 50 кг орчим; 233 U-ийн хувьд чухал масс нь 235 U-ийн критик массын 1/3 орчим байна.

Боловсрол ба байгальд байлгах

Ураны гол хэрэглэгч нь цөмийн эрчим хүч (цөмийн реактор, атомын цахилгаан станц) юм. Үүнээс гадна ураныг цөмийн зэвсэг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ураны ашиглалтын бусад бүх салбарууд онцгой ач холбогдолтой.

Өгүүллийн агуулга

Тэнгэрийн ван, Ac, Th, Pa, U болон трансуран элементүүд (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) агуулсан U (уран) нь актинидын гэр бүлийн металл химийн элемент юм. Уран нь цөмийн зэвсэг болон цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байгаагаараа алдартай болсон. Мөн ураны ислийг шил, керамик эдлэлийг будахад ашигладаг.

Байгальд байх.

Дэлхийн царцдас дахь ураны агууламж 0,003% байх ба газрын гадаргын давхаргад дөрвөн төрлийн хурдас хэлбэрээр агуулагддаг. Нэгдүгээрт, эдгээр нь уранаар маш баялаг, гэхдээ ховор байдаг уранинит буюу ураны давирхай (уран давхар исэл UO 2) судлууд юм. Ради нь ураны изотопын задралын шууд бүтээгдэхүүн учраас тэдгээрийг радийн ордууд дагалддаг. Ийм судал нь Заир, Канад (Их баавгай нуур), Чех, Францад байдаг. Ураны хоёр дахь эх үүсвэр нь бусад чухал ашигт малтмалын хүдрийн хамт торийн болон ураны хүдрийн конгломерат юм. Конгломератууд нь ихэвчлэн хангалттай хэмжээний алт, мөнгө агуулдаг бөгөөд уран, тори нь холбогдох элементүүд байдаг. Эдгээр хүдрийн томоохон ордууд Канад, Өмнөд Африк, Орос, Австралид байдаг. Ураны гуравдахь эх үүсвэр нь уранаас гадна их хэмжээний ванади болон бусад элементүүдийг агуулсан карнотит эрдэсээр баялаг тунамал чулуулаг, элсэн чулуу юм. Ийм хүдэр АНУ-ын баруун мужуудад байдаг. Төмрийн ураны занар ба фосфатын хүдэр нь тунадасны дөрөв дэх эх үүсвэрийг бүрдүүлдэг. Шведийн занараас баялаг ордууд байдаг. Марокко, АНУ-ын зарим фосфатын хүдэр ихээхэн хэмжээний уран агуулдаг бөгөөд Ангол, Төв Африкийн Бүгд Найрамдах Улс дахь фосфатын ордууд уранаар бүр ч баялаг юм. Ихэнх хүрэн нүүрс болон зарим нүүрсэнд ихэвчлэн ураны хольц агуулагддаг. Хойд болон Өмнөд Дакота (АНУ)-д уранаар баялаг хүрэн нүүрсний ордууд, Испани, Чехээс битумэн нүүрс илэрсэн.

Нээлт.

Тэнгэрийн ван гарагийг 1789 онд Германы химич М.Клапрот нээж, 8 жилийн өмнө Тэнгэрийн ван гарагийг нээсэнтэй холбогдуулан уг элементийг нэрлэжээ. (Клапрот тухайн үеийнхээ тэргүүлэх химич байсан; тэр бас Ce, Ti, Zr зэрэг бусад элементүүдийг нээсэн.) Үнэн хэрэгтээ Клапротын олж авсан бодис нь элементийн уран биш, харин түүний исэлдсэн хэлбэр бөгөөд элементийн ураныг анх олж авсан. Францын химич Э.Пелиго 1841 онд нээгдсэн цагаас хойш 20-р зуун хүртэл. Уран нь түүний олон физик шинж чанар, атомын масс, нягтыг тодорхойлсон хэдий ч өнөөдрийнх шиг ач холбогдолгүй байв. 1896 онд А.Беккерел ураны давс нь гэрэл зургийн хавтанг харанхуйд гэрэлтүүлдэг цацрагтай болохыг тогтоожээ. Энэхүү нээлт нь химичдийг цацраг идэвхт байдлын чиглэлээр судалгаа явуулахад түлхэц өгч, 1898 онд Францын физикчид П.Кюри, М.Склодовска-Кюри нар гэр бүл болох цацраг идэвхт элементийн полони, радийн давсыг, Э.Рутерфорд, Ф.Содди, К.Файанс нарыг ялган авчээ. болон бусад эрдэмтэд орчин үеийн цөмийн хими, цөмийн энергийн үндэс суурийг тавьсан цацраг идэвхт задралын онолыг боловсруулсан.

Ураны анхны хэрэглээ.

Ураны давсны цацраг идэвхт чанар нь мэдэгдэж байсан ч энэ зууны эхний гуравны нэг дэх хүдрийг зөвхөн дагалдан радиум авахад ашигладаг байсан бөгөөд ураныг хүсээгүй дайвар бүтээгдэхүүн гэж үздэг байв. Түүний хэрэглээ нь голчлон керамик технологи, металлургийн салбарт төвлөрсөн; Ураны ислийг цайвар шараас хар ногоон хүртэл шилийг будахад өргөн ашигладаг байсан нь хямд шилний үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан. Өнөөдөр эдгээр үйлдвэрүүдийн бүтээгдэхүүнийг хэт ягаан туяаны дор флюресцент гэж тодорхойлдог. Дэлхийн 1-р дайны үед болон түүнээс хойш удалгүй карбид хэлбэрийн ураныг Мо ба В-тэй төстэй багажны ган үйлдвэрлэхэд ашигласан; Тухайн үед үйлдвэрлэл нь хязгаарлагдмал байсан вольфрамыг 4-8% уранаар сольсон. 1914-1926 онд багажны ган авахын тулд жилд 30% (масс) U агуулсан хэд хэдэн тонн ферроуран үйлдвэрлэдэг байсан ч ураны ийм хэрэглээ удаан үргэлжилсэнгүй.

Ураны орчин үеийн хэрэглээ.

1942 оны 12-р сард ураны 235 U изотопыг задлах ажиллагаа явагдсанаар ураны үйлдвэрлэл хөгжиж эхэлсэн бөгөөд энэ нь 1942 оны 12-р сард ураны задралын хяналттай гинжин урвалыг техникийн хэрэгжилтэд хүргэсэн. Энэ бол атомын эрин үе юм. , уран нь өчүүхэн элементээс нийгмийн амьдралын хамгийн чухал элементүүдийн нэг болсон үед. Атомын бөмбөг үйлдвэрлэх, цөмийн реакторуудад түлш болгон ашиглахад ураны цэргийн ач холбогдол нь ураны эрэлт хэрэгцээг одон орны хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Их Баавгай нуурын (Канад) хурдасны түүхэнд үндэслэсэн ураны эрэлтийн өсөлтийн он дараалал нь сонирхолтой юм. 1930 онд энэ нуураас ураны оксидын холимог tar blende илэрсэн бөгөөд 1932 онд энэ нутгаас радий цэвэршүүлэх технологи бий болжээ. Нэг тонн хүдрээс (давирхайн хольц) 1 г радий, хагас тонн орчим дайвар бүтээгдэхүүн болох ураны баяжмал гаргаж авсан. Гэвч радиум багатай байсан тул олборлолт нь зогссон. 1940-1942 он хүртэл бүтээн байгуулалтыг дахин эхлүүлж, ураны хүдрийг АНУ руу тээвэрлэж эхэлсэн. 1949 онд үүнтэй төстэй уран цэвэршүүлэх аргыг зарим сайжруулалттайгаар цэвэр UO 2 үйлдвэрлэхэд ашигласан. Энэ үйлдвэрлэл өсч, одоо ураны хамгийн том үйлдвэрүүдийн нэг болоод байна.

Үл хөдлөх хөрөнгө.

Уран бол байгальд байдаг хамгийн хүнд элементүүдийн нэг юм. Цэвэр металл нь маш нягт, уян хатан, цахилгаан дамжуулалт багатай цахилгаан эерэг, өндөр урвалд ордог.

Уран нь гурван аллотроп өөрчлөлттэй: а-уран (орторомбын болор тор), өрөөний температураас 668 хэм хүртэл байдаг; б- 668-774 хэмд тогтвортой уран (тетрагональ хэлбэрийн нийлмэл болор тор); g-уран (бие төвтэй куб болор тор), 774°С-аас хайлах цэг хүртэл (1132°С) тогтвортой. Ураны бүх изотопууд тогтворгүй байдаг тул түүний бүх нэгдлүүд цацраг идэвхт шинж чанартай байдаг.

Ураны изотопууд

238 U, 235 U, 234 U нь байгальд 99.3:0.7:0.0058 харьцаатай, 236 U ул мөрийн хэмжээгээр тохиолддог. 226 U-аас 242 U хүртэлх ураны бусад бүх изотопуудыг зохиомлоор гаргаж авдаг. 235 U изотоп нь онцгой ач холбогдолтой юм. Удаан (дулааны) нейтроны нөлөөн дор энэ нь хуваагдаж, асар их энерги ялгаруулдаг. 235 U-ийн бүрэн хуваагдал нь 2H 10 7 kWh ц/кг "дулааны энергийн эквивалент" -ийг гаргахад хүргэдэг. 235 U-ийн хуваагдал нь зөвхөн их хэмжээний энерги үйлдвэрлэхэд төдийгүй бусад чухал актинидын элементүүдийг нийлэгжүүлэхэд ашиглаж болно. Байгалийн изотопын ураныг цөмийн реакторт ашиглаж, 235 U-ийн задралаас үүссэн нейтроныг гаргаж авах боломжтой бол гинжин урвалд шаардагдахгүй илүүдэл нейтроныг өөр байгалийн изотопоор барьж, улмаар плутони үүсэхэд хүргэдэг.

238 U хурдан нейтроноор бөмбөгдөхөд дараах урвал явагдана.

Энэхүү схемийн дагуу хамгийн түгээмэл 238 U изотопыг плутони-239 болгон хувиргах боломжтой бөгөөд энэ нь 235 U шиг удаан нейтронуудын нөлөөн дор хуваагдах чадвартай байдаг.

Одоогийн байдлаар ураны олон тооны хиймэл изотопуудыг гаргаж авсан. Тэдгээрийн дотроос 233 U нь удаан нейтронтой харьцахдаа хуваагддаг тул онцгой анхаарал татдаг.

Ураны бусад зарим хиймэл изотопуудыг химийн болон физикийн судалгаанд цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэгч болгон ашигладаг; энэ бол юуны түрүүнд б- ялгаруулагч 237 U ба а- ялгаруулагч 232 U.

Холболтууд.

Урвалын өндөр чадвартай уран нь +3-аас +6 хүртэл исэлдэх төлөвтэй, идэвхийн цуваагаар бериллитэй ойролцоо, бүх металл бустай харилцан үйлчилж, Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg-тэй металл хоорондын нэгдлүүд үүсгэдэг. , Mg, Ni, Pb, Sn, Zn. Нарийн буталсан уран нь ялангуяа реактив бөгөөд 500 хэмээс дээш температурт ихэвчлэн ураны гидридийн шинж чанартай урвалд ордог. Бөөн уран эсвэл үртэс нь 700-1000 ° C-т тод шатдаг бөгөөд ураны уур нь 150-250 ° C-т шатаж, 200-400 ° C-т уран нь HF-тэй урвалд орж, UF 4 ба H 2 үүсгэдэг. Уран нь өтгөрүүлсэн HF эсвэл H 2 SO 4 ба 85% H 3 PO 4 -д 90 ° C-д аажмаар уусдаг боловч концтой амархан урвалд ордог. HCl ба HBr эсвэл HI-тэй бага идэвхтэй. Ураныг шингэрүүлсэн ба концентрацитай HNO 3-тай хамгийн идэвхтэй бөгөөд хурдан урвалд орох нь уранил нитрат үүсэх үед тохиолддог ( доороос үзнэ үү). HCl агуулагдах үед уран нь органик хүчилд хурдан уусч, органик U4+ давс үүсгэдэг. Исэлдэлтийн зэргээс хамааран уран хэд хэдэн төрлийн давс үүсгэдэг (тэдгээрийн хамгийн чухал нь U 4+, тэдгээрийн нэг нь UCl 4 нь амархан исэлддэг ногоон давс юм); UO 2 (NO 3) 2 төрлийн уранил давс (радикал UO 2 2+) нь шар өнгөтэй, флюресцент ногоон өнгөтэй. Уранил давс нь амфотерийн исэл UO 3 (шар өнгө) -ийг хүчиллэг орчинд уусгаснаар үүсдэг. Шүлтлэг орчинд UO 3 нь Na 2 UO 4 эсвэл Na 2 U 2 O 7 зэрэг уранатуудыг үүсгэдэг. Сүүлийн нэгдэл ("шар уранил") нь шаазан паалан үйлдвэрлэх, флюресцент шил үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

1940-1950 онд ураны галидыг атомын бөмбөг эсвэл цөмийн реакторт уран изотопыг ялгах аргыг боловсруулахад ашиглаж байсан тул өргөн судалсан. Ураны трифторид UF 3-ыг UF 4-ийг устөрөгчөөр ангижруулах замаар гаргаж авсан ба ураны тетрафторид UF 4-ийг HF-ийг UO 3 эсвэл U 3 O 8 зэрэг ислүүдтэй урвалд оруулах эсвэл ураны нэгдлүүдийг электролитийн аргаар ангижруулах замаар янз бүрийн аргаар гаргаж авдаг. Ураны гексафторид UF 6 нь U эсвэл UF 4-ийг элементийн фтороор фторжуулах эсвэл UF 4-д хүчилтөрөгчийн үйлчлэлээр гаргаж авдаг. Hexafluoride нь 64 ° C (1137 мм м.у.б) өндөр хугарлын илтгэгчтэй тунгалаг талстыг үүсгэдэг; нэгдэл нь дэгдэмхий (хэвийн даралтын дор энэ нь 56.54 ° C-т сублимат болдог). Ураны оксогалидууд, жишээлбэл, оксофторидууд нь UO 2 F 2 (уранил фтор), UOF 2 (ураны ислийн дифторид) найрлагатай.

Сүүлийн жилүүдэд цөмийн эрчим хүчний сэдэв улам бүр чухал болж байна. Цөмийн энерги үйлдвэрлэхийн тулд уран гэх мэт материалыг ашиглах нь түгээмэл байдаг. Энэ нь актинидын гэр бүлд хамаарах химийн элемент юм.

Энэ элементийн химийн идэвхжил нь чөлөөт хэлбэрээр агуулагдахгүй гэдгийг тодорхойлдог. Үүнийг үйлдвэрлэхэд ураны хүдэр гэж нэрлэгддэг ашигт малтмалын тогтоцыг ашигладаг. Тэд ийм хэмжээний түлшийг төвлөрүүлж, энэ химийн элементийг олборлох нь эдийн засгийн хувьд оновчтой, ашигтай гэж үзэх боломжийг олгодог. Одоогийн байдлаар манай гаригийн гэдэс дотор энэ металлын агууламж алтны нөөцөөс давж байна 1000 удаа(см.). Ерөнхийдөө хөрс, усны орчин, чулуулагт энэ химийн элементийн ордын хэмжээ 5 сая тонн.

Чөлөөт төлөвт уран нь саарал цагаан металл бөгөөд 3 аллотроп өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог. ромб хэлбэртэй талст, тетрагональ ба биет төвтэй куб тор. Энэ химийн элементийн буцлах цэг нь 4200 ° C.

Уран бол химийн идэвхтэй бодис юм. Агаарт энэ элемент аажмаар исэлдэж, хүчилд амархан уусдаг, устай урвалд ордог боловч шүлтүүдтэй харьцдаггүй.

Орос дахь ураны хүдрийг ихэвчлэн янз бүрийн шалгуурын дагуу ангилдаг. Ихэнхдээ тэд боловсролын хувьд ялгаатай байдаг. Тийм ээ, байдаг эндоген, экзоген ба метаморфоген хүдэр. Эхний тохиолдолд тэдгээр нь өндөр температур, чийгшил, пегматитын хайлмал нөлөөн дор үүссэн ашигт малтмалын тогтоц юм. Гадаргуугийн нөхцөлд ураны экзоген эрдсийн тогтоц үүсдэг. Тэд дэлхийн гадаргуу дээр шууд үүсч болно. Энэ нь гүний усны эргэлт, хурдас хуримтлагдсантай холбоотой юм. Анхны тархсан ураны дахин хуваарилалтын үр дүнд метаморфоген эрдсийн тогтоц үүсдэг.

Ураны агууламжийн түвшингээс хамааран эдгээр байгалийн тогтоцууд нь:

• хэт баян (0.3% -иас дээш);
• баян (0.1-0.3%);
• хувийн хүмүүс (0.05-0.1%);
• ядуу (0.03-0.05%);
• балансын гадуурх (0.01-0.03%).

Ураны орчин үеийн хэрэглээ

Өнөөдөр ураныг ихэвчлэн пуужингийн хөдөлгүүр, цөмийн реакторын түлш болгон ашигладаг. Энэ материалын шинж чанарыг харгалзан цөмийн зэвсгийн хүчийг нэмэгдүүлэх зорилготой юм. Энэхүү химийн элемент нь уран зурагт ч гэсэн хэрэглээгээ олсон. Энэ нь шар, ногоон, хүрэн, хар пигмент болгон идэвхтэй ашиглагддаг. Ураныг мөн хуяг цоолох пуужингийн цөм хийхэд ашигладаг.

ОХУ-д ураны хүдэр олборлох: үүнд юу хэрэгтэй вэ?

Цацраг идэвхт хүдэр олборлох ажлыг үндсэн гурван технологи ашиглан явуулдаг. Хэрэв хүдрийн ордуудыг газрын гадаргад аль болох ойртуулсан бол тэдгээрийг олборлохдоо ил уурхайн технологийг ашиглах нь заншилтай байдаг. Энэ нь бульдозер, экскаватор ашиглан том нүх ухаж, үүссэн ашигт малтмалыг өөрөө буулгагч машинд ачдаг. Дараа нь түүнийг боловсруулах цогцолбор руу илгээдэг.

Энэхүү ашигт малтмалын тогтоц гүнд байрлах үед 2 км хүртэл гүнд уурхай бий болгох далд уурхайн технологийг ашигладаг заншилтай байдаг. Гурав дахь технологи нь өмнөхөөсөө эрс ялгаатай. Ураны ордуудыг ашиглахын тулд газрын гүнд уусган уусгах нь цооног өрөмдөж, хүхрийн хүчлийг орд руу шахдаг. Дараа нь өөр нэг худаг өрөмдөж, үүссэн уусмалыг дэлхийн гадаргуу дээр шахахад шаардлагатай болно. Дараа нь энэ нь сорбцийн процессоор дамждаг бөгөөд энэ нь тусгай давирхай дээр энэ металлын давсыг цуглуулах боломжийг олгодог. SPV технологийн сүүлийн шат бол давирхайг хүхрийн хүчлээр циклээр боловсруулах явдал юм. Энэхүү технологийн ачаар энэ металлын концентраци хамгийн дээд хэмжээнд хүрдэг.

Орос дахь ураны хүдрийн ордууд

Орос улс ураны хүдэр олборлолтоороо дэлхийд тэргүүлэгчдийн нэг гэж тооцогддог. Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд Орос улс энэ үзүүлэлтээрээ тэргүүлэгч 7 орны тоонд тогтмол орж ирсэн.

Эдгээр байгалийн ашигт малтмалын тогтоцын хамгийн том ордууд нь:

Дэлхийн хамгийн том ураны ордууд - тэргүүлэгч орнууд

Австрали улс уран олборлолтоороо дэлхийд тэргүүлдэг. Дэлхийн нийт нөөцийн 30 гаруй хувь нь энэ мужид төвлөрдөг. Австралийн хамгийн том ордууд нь Олимпийн далан, Беверли, Рейнжер, Хонемун юм.

Австралийн гол өрсөлдөгч нь дэлхийн түлшний нөөцийн бараг 12 хувийг бүрдүүлдэг Казахстан улс юм. Канад, Өмнөд Африкт тус бүр дэлхийн ураны нөөцийн 11%, Намиби - 8%, Бразил - 7% байдаг. Орос улс 5%-иар эхний долоог хааж байна. Тэргүүлэгчдийн жагсаалтад Намиби, Украин, Хятад зэрэг улсууд ч багтсан байна.

Дэлхийн хамгийн том ураны ордууд нь:

Орос дахь ураны хүдрийн нөөц ба үйлдвэрлэлийн хэмжээ

Манай улсын ураны хайгуулын нөөц 400 гаруй мянган тонн гэж тогтоогдсон. Үүний зэрэгцээ таамагласан нөөц нь 830 гаруй мянган тонн байна. 2017 оны байдлаар ОХУ-д ураны 16 орд бий. Түүгээр ч барахгүй 15 нь Өвөрбайгалийн нутагт төвлөрдөг. Ураны хүдрийн гол ордыг Стрельцовское хүдрийн талбай гэж үздэг. Дотоодын ихэнх ордуудад босоо амны аргаар үйлдвэрлэл явуулдаг.

• Ураныг 18-р зуунд нээсэн. 1789 онд Германы эрдэмтэн Мартин Клапрот хүдрээс метал төст уран гаргаж авч чаджээ. Сонирхолтой нь энэ эрдэмтэн бас титан, цирконийг нээсэн хүн юм.
• Ураны нэгдлүүдийг гэрэл зургийн салбарт идэвхтэй ашигладаг. Энэ элемент нь эерэгийг өнгөөр ​​будаж, сөрөг талыг сайжруулахад ашиглагддаг.
• Уран болон бусад химийн элементүүдийн гол ялгаа нь байгалийн цацраг идэвхт чанар юм. Ураны атомууд цаг хугацааны явцад бие даан өөрчлөгдөх хандлагатай байдаг. Үүний зэрэгцээ тэд хүний ​​нүдэнд үл үзэгдэх туяаг ялгаруулдаг. Эдгээр цацрагийг гамма, бета, альфа цацраг гэж 3 төрөлд хуваадаг (харна уу).

; атомын дугаар 92, атомын масс 238.029; металл. Байгалийн уран нь гурван изотопын холимогоос бүрдэнэ: 238 U - 99.2739% хагас задралын хугацаа T ½ = 4.51 10 9 жил, 235 U - 0.7024% (T ½ = 7.13 10 8 жил) ба 234 U - 0.05% T. ½ = 2.48·10 5 жил).

227-240 масстай 11 хиймэл цацраг идэвхт изотопын урт наслалт нь 233 U (T ½ = 1.62·10 5 жил); үүнийг торийн нейтрон цацрагаар олж авдаг. 238 U ба 235 U нь хоёр цацраг идэвхт цувралын өвөг дээдэс юм.

Түүхэн мэдээлэл.Ураныг 1789 онд Германы химич М.Г.Клапрот нээж, 1781 онд В.Хершель нээсэн Тэнгэрийн ван гарагийг хүндэтгэн нэрлэжээ. Металл төлөвт ураныг 1841 онд Францын химич Э.Пелиго ангижруулах явцад олж авчээ. калийн металлтай UCl 4-ийн . Эхэндээ Тэнгэрийн ван 120 атомын масстай байсан бөгөөд зөвхөн 1871 онд Д.И.Менделеев энэ утгыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ.

Удаан хугацааны туршид уран нь зөвхөн химичүүдийн нарийн хүрээний сонирхлыг татсан бөгөөд будаг, шил үйлдвэрлэхэд хязгаарлагдмал хэрэглээг олж авсан. 1896 онд уран, 1898 онд радиудын цацраг идэвхит үзэгдлийг нээснээр ураны хүдрийг үйлдвэрийн аргаар боловсруулж шинжлэх ухааны судалгаа, анагаах ухаанд цацраг идэвхт бодисыг гаргаж авах, ашиглах зорилгоор ураны хүдрийг үйлдвэрийн аргаар боловсруулж эхэлжээ. 1942 оноос хойш буюу 1939 онд цөмийн задрал нээсний дараа уран нь цөмийн гол түлш болсон.

Тэнгэрийн ван гаригийн байгаль дахь тархалт.Уран бол дэлхийн царцдасын боржингийн давхарга ба тунамал бүрхүүлийн онцлог шинж чанартай элемент юм. Дэлхийн царцдас (кларк) дахь ураны дундаж агууламж 2.5 10 -4%, хүчиллэг магмын чулуулагт 3.5 10 -4%, шавар, занарт 3.2 10 -4%, үндсэн чулуулагт 5 ·10 -5% байна. , мантийн хэт суурь чулуулагт 3·10 -7%. Уран нь хүйтэн, халуун, төвийг сахисан, шүлтлэг усанд энгийн ба нарийн төвөгтэй ион хэлбэрээр, ялангуяа карбонатын нэгдэл хэлбэрээр эрчимтэй шилжинэ. Ураны нэгдлүүд нь дүрмээр бол исэлдүүлэх орчинтой усанд маш сайн уусдаг, бууруулагч орчинтой усанд (жишээлбэл, хүхэрт устөрөгч) муу уусдаг тул исэлдүүлэх урвал нь ураны геохимид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ураны 100 орчим ашигт малтмал мэдэгдэж байна; Үүний 12 нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой. Геологийн түүхийн явцад цацраг идэвхт задралын улмаас дэлхийн царцдас дахь ураны агууламж багассан; Энэ процесс нь дэлхийн царцдас дахь Pb ба He атомуудын хуримтлалтай холбоотой юм. Ураны цацраг идэвхт задрал нь гүний дулааны чухал эх үүсвэр болох дэлхийн царцдасын энергид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ураны физик шинж чанар.Уран нь гантай төстэй өнгөтэй, боловсруулахад хялбар байдаг. Энэ нь гурван аллотроп өөрчлөлттэй - фазын өөрчлөлтийн температуртай α, β ба γ: α → β 668.8 ° C, β → γ 772.2 ° C; α-хэлбэр нь орторомбын тортой (a = 2.8538Å, b = 5.8662Å, c = 4.9557Å), β-хэлбэр нь тетрагональ тортой (720 ° C-д a = 10.759Å, bÅ = 5.65), the γ-хэлбэр - биеийн төвтэй куб тор (850 ° C a = 3.538 Å). α-хэлбэр дэх ураны нягт (25 ° C) нь 19.05 г/см3; t pl 1132 ° C; буцлах цэг 3818 ° C; дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (100-200 ° C), 28.05 Вт / (м К), (200-400 ° C) 29.72 Вт / (м К); дулааны хувийн багтаамж (25 ° C) 27.67 кЖ / (кг К); тасалгааны температурт хувийн цахилгаан эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 3 · 10 -7 ом · см, 600 ° C-д 5,5 · 10 -7 ом · см; 0.68 К-д хэт дамжуулах чадвартай; сул парамагнит, өрөөний температурт өвөрмөц соронзон мэдрэмж 1.72·10 -6.

Ураны механик шинж чанар нь түүний цэвэр байдал, механик болон дулааны боловсруулалтын горимоос хамаардаг. Цутгамал ураны уян хатан модулийн дундаж утга нь 20.5·10 -2 Мн/м 2; тасалгааны температурт суналтын бат бэх 372-470 Мн/м2; β- ба γ-фазаас хатуурсны дараа хүч чадал нэмэгддэг; Brinell-ийн дундаж хатуулаг 19.6-21.6·10 2 Мн/м 2 .

Нейтроны урсгалаар (цөмийн реакторт явагддаг) цацраг туяа нь ураны физик, механик шинж чанарыг өөрчилдөг: мөлхөгч байдал үүсч, эмзэг байдал нэмэгдэж, бүтээгдэхүүний хэв гажилт ажиглагдаж байгаа нь ураныг цөмийн реакторуудад янз бүрийн уран хэлбэрээр ашиглахад хүргэдэг. хайлш.

Уран бол цацраг идэвхт элемент юм. 235 U ба 233 U цөмүүд нь аяндаа хуваагддаг, түүнчлэн удаан (дулааны) ба хурдан нейтронуудыг барьж байх үед үр дүнтэй хуваагдлын хөндлөн огтлол нь 508 10 -24 см 2 (508 амбаар) ба 533 10 -24 см 2 ( 533 амбаар) тус тус. 238 U зөвхөн 1 МэВ-ээс багагүй энергитэй хурдан нейтроныг барьж авах үед цөм хуваагдана; удаан нейтроныг барих үед 238 U нь 239 Pu болж хувирдаг бөгөөд цөмийн шинж чанар нь 235 U-тай ойролцоо байна. Усан уусмал дахь ураны чухал масс (93.5% 235 U) нь 1 кг-аас бага, задгай бөмбөгний хувьд 50 орчим байдаг. кг, тусгал бүхий бөмбөгний хувьд - 15-23 кг; критик масс 233 U нь 235 U чухал массын 1/3 орчим байна.

Ураны химийн шинж чанар.Ураны атомын гаднах электрон бүрхүүлийн тохиргоо нь 7s 2 6d l 5f 3 байна. Уран нь урвалд ордог металл бөгөөд нэгдлүүдэд исэлдэлтийн төлөвийг +3, +4, + 5, +6, заримдаа +2; хамгийн тогтвортой нэгдлүүд нь U (IV) ба U (VI) юм. Агаарт энэ нь гадаргуу дээр исэл (IV) хальс үүсэх замаар аажмаар исэлддэг бөгөөд энэ нь металыг цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаггүй. Нунтагласан төлөвт уран нь пирофор бөгөөд тод дөлөөр шатдаг. Хүчилтөрөгчтэй хамт исэл (IV) UO 2, исэл (VI) UO 3, олон тооны завсрын ислийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь U 3 O 8 юм. Эдгээр завсрын исэлүүд нь UO 2 ба UO 3-тай төстэй шинж чанартай байдаг. Өндөр температурт UO 2 нь UO 1.60-аас UO 2.27 хүртэл олон төрлийн нэгэн төрлийн байдаг. 500-600 хэмд фтортой бол UF 4 тетрафлорид (ногоон зүү хэлбэртэй талстууд, ус, хүчилд бага зэрэг уусдаг) ба UF 6 гексафторид (56.4 ° C-д хайлуулахгүйгээр сублиминждаг цагаан талст бодис) үүсгэдэг; хүхэртэй - хэд хэдэн нэгдлүүд, тэдгээрийн дотроос АНУ (цөмийн түлш) нь хамгийн чухал юм. Уран нь устөрөгчтэй 220 ° C-д урвалд ороход UH 3 гидридийг авна; 450-аас 700 ° C-ийн температурт азоттой, атмосферийн даралттай - U 4 N 7 нитрид нь азотын өндөр даралттай, ижил температурт UN, U 2 N 3 ба UN 2-ийг авах боломжтой; нүүрстөрөгчтэй 750-800 ° C - монокарбид UC, дикарбид UC 2, түүнчлэн U 2 C 3; Металлуудтай энэ нь янз бүрийн төрлийн хайлш үүсгэдэг. Уран нь буцалж буй усаар удаан урвалд орж UO 2 nH 2, усны ууртай - 150-250 ° C температурт; давсны болон азотын хүчилд уусдаг, концентрацитай фторын хүчилд бага зэрэг уусдаг. U(VI) нь уранил ион UO 2 2+ үүссэнээр тодорхойлогддог; уранил давс нь шар өнгөтэй, ус, эрдэс хүчилд маш сайн уусдаг; U(IV) давс нь ногоон өнгөтэй, уусдаггүй; уранил ион нь органик бус болон органик бодисуудтай усан уусмалд нарийн төвөгтэй үүсэх маш чадвартай; Технологийн хувьд хамгийн чухал нь карбонат, сульфат, фтор, фосфат болон бусад цогцолборууд юм. Олон тооны уранатууд (цэвэр хэлбэрээр тусгаарлагдаагүй ураны хүчлийн давс) мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн найрлага нь үйлдвэрлэлийн нөхцлөөс хамааран өөр өөр байдаг; Бүх уранатууд усанд уусах чадвар багатай байдаг.

Уран болон түүний нэгдлүүд нь цацраг туяа, химийн хорт бодис юм. Мэргэжлийн хордлогын хамгийн их зөвшөөрөгдөх тун (MAD) нь жилд 5 рем байна.

Тэнгэрийн ваныг хүлээн авч байна.Ураныг 0.05-0.5% U агуулсан ураны хүдрээс гаргаж авдаг. Ураныг үргэлж дагалддаг радийн γ-цацрагт суурилсан хязгаарлагдмал радиометрийн ангилах аргыг эс тооцвол хүдрийг бараг баяжуулдаггүй. Үндсэндээ хүдрийг хүхрийн, заримдаа азотын хүчил эсвэл содын уусмалаар уусгаж, ураныг UO 2 SO 4 эсвэл нийлмэл анион 4- хэлбэрийн хүчиллэг уусмал руу, 4-ийн содын уусмал руу шилжүүлдэг. -. Ураныг уусмал, целлюлозоос гаргаж авах, баяжуулах, түүнчлэн хольцоос цэвэршүүлэхийн тулд ион солилцооны давирхай дээр сорбци хийх, органик уусгагч (трибутилфосфат, алкилфосфорын хүчил, амин) ашиглан олборлох аргыг ашигладаг. Дараа нь уусмалаас аммонийн эсвэл натрийн уранатууд эсвэл U(OH) 4 гидроксидыг шүлт нэмж тунадасжуулна. Өндөр цэвэршилттэй нэгдлүүдийг олж авахын тулд техникийн бүтээгдэхүүнийг азотын хүчилд уусгаж, эцсийн бүтээгдэхүүн нь UO 3 эсвэл U 3 O 8 байх цэвэршүүлэх үйл ажиллагаа явуулдаг; эдгээр ислийг 650-800 ° C-т устөрөгч эсвэл диссоциацийн аммиакаар UO 2 болгон бууруулж, дараа нь 500-600 ° C-т хийн устөрөгчийн фтороор боловсруулснаар UF 4 болгон хувиргадаг. UF 4-ийг UF 4 nH 2 O талст гидратыг уусмалаас устөрөгчийн хүчилтэй тунадасжуулах, дараа нь устөрөгчийн урсгалд 450 ° C-т усгүйжүүлэх замаар олж авч болно. Аж үйлдвэрийн салбарт UF 4-ээс уран гарган авах гол арга нь 1.5 тонн хүртэл жинтэй ураныг ялгаруулах замаар кальци-дулаан эсвэл магнийн дулааны бууралт юм.

Ураны технологийн маш чухал үйл явц бол 235 U изотопыг хүдэр дэх байгалийн агууламжаас дээгүүр баяжуулах, эсвэл 235 U нь цөмийн түлшний үндсэн түлш учраас энэ изотопыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарлах явдал юм; Үүнийг 238 U ба 235 U массын ялгаан дээр үндэслэн хийн дулааны диффуз, төвөөс зугтах болон бусад аргаар хийдэг; ялгах процесст ураныг дэгдэмхий гексафторид UF 6 хэлбэрээр ашигладаг. Өндөр баяжуулсан уран эсвэл изотопыг олж авахдаа тэдгээрийн чухал массыг харгалзан үздэг; Энэ тохиолдолд хамгийн тохиромжтой арга бол ураны ислийг кальциар бууруулах явдал юм; үүссэн CaO шаарыг хүчилд уусгаснаар уранаас амархан ялгардаг. Нунтагласан уран, исэл (IV), карбид, нитрид болон бусад галд тэсвэртэй нэгдлүүдийг авахын тулд нунтаг металлургийн аргыг ашигладаг.

Тэнгэрийн ван гарагийн хэрэглээ.Ураны металл буюу түүний нэгдлүүдийг цөмийн реакторуудад цөмийн түлш болгон голчлон ашигладаг. Ураны изотопын байгалийн буюу бага баяжуулсан хольцыг атомын цахилгаан станцын суурин реакторуудад, өндөр баяжуулсан бүтээгдэхүүнийг атомын цахилгаан станц эсвэл хурдан нейтрон дээр ажилладаг реакторуудад ашигладаг. 235 U нь цөмийн зэвсгийн цөмийн энергийн эх үүсвэр юм. 238 U нь хоёрдогч цөмийн түлш болох плутонийн эх үүсвэр болдог.

Бие дэх уран.Энэ нь ургамал, амьтан, хүний ​​эд эсэд бага хэмжээгээр (10 -5 -10 -8%) байдаг. Ургамлын үнсэнд (хөрсөнд 10-4% орчим ураны агууламжтай) түүний агууламж 1.5·10 -5% байна. Хамгийн их хэмжээгээр уран нь зарим мөөгөнцөр, замагт хуримтлагддаг (сүүлийнх нь усны гинжин хэлхээний дагуу ураны биогенийн нүүдэлд идэвхтэй оролцдог - усны ургамал - загас - хүн). Уран нь амьтан, хүний ​​биед хоол хүнс, усаар хоол боловсруулах замд, амьсгалын замд агаараар, мөн арьс, салст бүрхэвчээр дамжин ордог. Ураны нэгдлүүд нь ходоод гэдэсний замд шингэдэг - орж ирж буй уусдаг нэгдлүүдийн ойролцоогоор 1%, бага уусдаг нэгдлүүдийн 0.1% -иас ихгүй; 50% ба 20% нь уушгинд шингэдэг. Уран нь биед жигд бус тархдаг. Гол агуулах (хуримтлуулах, хуримтлуулах газар) нь дэлүү, бөөр, араг яс, элэг, муу уусдаг нэгдлүүдийг амьсгалах үед уушиг, гуурсан хоолойн тунгалгийн булчирхай юм. Уран (уурагтай карбонат ба цогцолбор хэлбэрээр) цусанд удаан хугацаагаар эргэлддэггүй. Амьтан, хүний ​​эд, эрхтэн дэх ураны агууламж 10 -7 г/г-аас ихгүй байна. Ийнхүү үхрийн цусанд 1·10 -8 г/мл, элэг 8·10 -8 г/г, булчин 4·10 -11 г/г, дэлүү 9·10 8-8 г/г агуулагдана. Хүний эд эрхтэн дэх ураны агууламж: элгэнд 6·10 -9 г/г, уушгинд 6·10 -9 -9·10 -9 г/г, дэлүүнд 4,7·10 -7 г/г байна. , цусанд 4-10 -10 г/мл, бөөрөнд 5.3·10 -9 (бор гадаргын давхарга) ба 1.3·10 -8 г/г (медулляр давхарга), ясанд 1·10 -9 г/г. , ясны чөмөгт 1 -10 -8 г/г, үсэнд 1.3·10 -7 г/г. Ясны эдэд агуулагдах уран нь түүний байнгын цацрагийг үүсгэдэг (араг яснаас ураны хагас задралын хугацаа 300 орчим хоног байдаг). Ураны хамгийн бага концентраци нь тархи, зүрхэнд (10-10 г/г) байдаг. Ураныг хоол хүнс, шингэн зүйлээр өдөрт хэрэглэх хэмжээ 1,9·10 -6 г, агаарт - 7·10 -9 г Ураны хүний ​​биеэс өдөрт ялгарах хэмжээ: шээсээр 0,5·10 -7 - 5·10 -. 7 гр, баастай - 1.4·10 -6 -1.8·10 -6 гр, үстэй - 2·10 -8 гр.

Олон улсын цацрагийн хамгаалалтын комиссын мэдээлснээр хүний ​​биед агуулагдах ураны дундаж агууламж 9·10 -5 г байна. Уран нь амьтан, ургамлын хэвийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай гэж үздэг.

Ураны хортой нөлөө нь түүний химийн шинж чанараас шалтгаалж, уусах чадвараас хамаардаг: уранил болон бусад уусдаг ураны нэгдлүүд илүү хортой байдаг. Уран, түүний нэгдлүүдийн хордлого нь ураны түүхий эдийг олборлох, боловсруулах үйлдвэр, технологийн процесст ашигладаг бусад үйлдвэрлэлийн байгууламжид боломжтой. Уран нь бие махбодид орохдоо бүх эрхтэн, эд эсэд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь эсийн ерөнхий хор юм. Хордлогын шинж тэмдэг нь бөөрний анхдагч гэмтлээс (шээсэнд уураг, сахар илрэх, дараагийн олигури) үүсдэг; элэг, ходоод гэдэсний зам мөн өртдөг. Цочмог болон архаг хордлого байдаг; Сүүлийнх нь аажмаар хөгжиж, хүнд хэлбэрийн шинж тэмдэг илэрдэггүй. Архаг хордлогын үед гематопоэз, мэдрэлийн систем гэх мэт эмгэгүүд үүсч болзошгүй тул ураны үйл ажиллагааны молекулын механизм нь түүний ферментийн үйл ажиллагааг дарах чадвартай холбоотой гэж үздэг.