Ураниум: својства, примена, екстракција, соединенија, збогатување. Што е опасен ураниум и неговите соединенија

Дури и во античко време (I век п.н.е.), природен ураниум оксид се користел за правење жолта глазура за керамика. Првиот важен датум во историјата на ураниумот е 1789 година, кога германскиот природен филозоф и хемичар Мартин Хајнрих Клапрот ја обнови златно-жолтата „земја“ извлечена од рудата на саксонската смола во супстанција слична на црн метал. Во чест на најоддалечената планета тогаш позната (откриена од Хершел осум години претходно), Клапрот, сметајќи ја новата супстанца за елемент, ја нарече ураниум (со тоа сакаше да го поддржи предлогот на Јохан Боде новата планета да се именува „Уран“ наместо „Ѕвездата на Џорџ“, како што предложи Хершел). Педесет години ураниумот на Клапрот беше наведен како метал. Само во 1841 година францускиот хемичар Јуџин Мелкиор Пелигот ( Англиски) (1811-1890)) докажа дека, и покрај карактеристичниот метален сјај, ураниумот на Клапрот не е елемент, туку оксид UO 2. Во 1840 година, Пелиго успеал да добие вистински ураниум - тежок челик-сив метал - и да ја одреди неговата атомска тежина. Следниот важен чекор во проучувањето на ураниумот беше направен во 1874 година од страна на Д.И. Менделеев. Врз основа на периодичниот систем што го развил, тој ставил ураниум во најоддалечената ќелија од неговата маса. Претходно, атомската тежина на ураниумот се сметаше за еднаква на 120. Големиот хемичар ја удвои оваа вредност. После 12 години, предвидувањето на Менделеев беше потврдено со експериментите на германскиот хемичар Цимерман.

Во 1896 година, додека го проучувал ураниумот, францускиот хемичар Антоан Анри Бекерел случајно ги открил зраците на Бекерел, кои подоцна Марија Кири ги преименувала во радиоактивност. Во исто време, францускиот хемичар Анри Моасан успеа да развие метод за добивање чист метален ураниум. Во 1899 година, Радерфорд открил дека зрачењето на препаратите на ураниум не е униформно, дека постојат два вида на зрачење - алфа и бета зраци. Тие носат различно електрично полнење; далеку од истиот опсег во супстанцијата и способноста за јонизирање. Малку подоцна, во мај 1900 година, Пол Вилард откри трет тип на зрачење - гама зраци.

Ернест Радерфорд ги спроведе првите експерименти за одредување на староста на минералите во проучувањето на радиоактивниот ураниум и ториум врз основа на теоријата за радиоактивност што ја создал заедно со Фредерик Соди (Соди, Фредерик, 1877-1956; Нобеловата награда за хемија, 1921 година) . Во 1913 година, Ф. Соди го воведе концептот на изотопи (од други грчки. ἴσος - „еднакви“, „исти“ и τόπος - „место“), а во 1920 година предвиде дека изотопи може да се користат за одредување на геолошката старост на карпите. Во 1928 година, Нигот сфатил, а во 1939 година, А. О. К. Ниер (Ниер, Алфред Ото Карл, 1911-1994) ги создал првите равенки за пресметување на староста и применил масен спектрометар за раздвојување на изотопи.

Место на раѓање

Содржината на ураниум во земјината кора е 0,0003%, се наоѓа во површинскиот слој на земјата во форма на четири вида наслаги. Прво, тоа се вени на уранинит, или ураниумска височина (ураниум диоксид UO 2), многу богати со ураниум, но ретки. Тие се придружени со наслаги на радиум, бидејќи радиумот е директен производ на изотопското распаѓање на ураниумот. Такви вени се наоѓаат во Демократска Република Конго, Канада (Езеро на Големата мечка), Чешка и Франција. Вториот извор на ураниум се конгломерати на ториум и ураниумска руда, заедно со руди од други важни минерали. Конгломератите обично содржат доволно количество злато и сребро за екстракција, а ураниумот и ториумот стануваат придружни елементи. Големи наоѓалишта на овие руди се наоѓаат во Канада, Јужна Африка, Русија и Австралија. Третиот извор на ураниум се седиментните карпи и песочници, богати со минералот карнотит (калиум уранил ванадат), кој содржи, покрај ураниум, значително количество ванадиум и други елементи. Вакви руди се наоѓаат во западните држави на САД. Железо-ураниумските шкрилци и фосфатните руди го сочинуваат четвртиот извор на наоѓалишта. Богати наоѓалишта се наоѓаат во шкрилците на Шведска. Некои фосфатни руди во Мароко и во САД содржат значителни количини ураниум, а наоѓалиштата на фосфати во Ангола и Централноафриканската Република се уште побогати со ураниум. Повеќето лигнити и некои јаглен обично содржат нечистотии од ураниум. Депозити на лигнит богати со ураниум се пронајдени во Северна и Јужна Дакота (САД) и битуменски јаглен во Шпанија и Чешка.

Слој од литосферата со дебелина од 20 km содржи ~ 10 14 тони, во морската вода 10 9 -10 10 тони. Русија во однос на резервите на ураниум, земајќи ги предвид резервните наоѓалишта, е на третото место во светот (по Австралија и Казахстан). Депозитите на Русија содржат речиси 550 илјади тони резерви на ураниум, или нешто помалку од 10% од нејзините светски резерви; околу 63% од нив се концентрирани во Република Саха (Јакутија). Главните наоѓалишта на ураниум во Русија се: Стрелцовское, Октјабрскоје, Антеј, Мало-Тулукуевскоје, Аргунски молибден-ураниум во вулканите (регион Чита), Далматовски ураниум во песочници (регион Курган), ураниум Хиагда во златни песочници (Јужна Бурјати) -ураниум во метасоматити и северен ураниум во метасоматити (Република Јакутија). Покрај тоа, многу помали наоѓалишта на ураниум и појави на руда се идентификувани и оценети.

изотопи

Радиоактивни својства на некои изотопи на ураниум (природни изотопи се изолирани):

Природниот ураниум се состои од мешавина од три изотопи: 238 U (изотопско изобилство 99,2745%, полуживот Т 1/2 \u003d 4,468 10 9 години), 235 U (0,7200%, Т 1/2 = 7,04 10 8 години) и 234 U (0,0055%, Т 1/2 = 2,455 10 5 години). Последниот изотоп не е примарен, туку радиоген; тој е дел од радиоактивната серија 238 U.

Под природни услови, изотопите 234 U, 235 U и 238 U главно се дистрибуирани со релативно изобилство 234 U: 235 U: 238 U = 0,0054: 0,711: 99,283. Речиси половина од радиоактивноста на природниот ураниум се должи на изотопот 234 U, кој, како што веќе беше забележано, се формира за време на распаѓањето на 238 U. Односот на содржината на 235 U: 238 U, за разлика од другите парови изотопи и без оглед на на високата миграциска способност на ураниумот, се карактеризира со географска постојаност: 235 U / 238 U = 137,88. Вредноста на овој сооднос кај природните формации не зависи од нивната возраст. Бројните природни мерења ги покажаа неговите незначителни флуктуации. Значи, во ролни, вредноста на овој сооднос во однос на стандардот варира во рамките на 0,9959-1,0042, во соли - 0,996-1,005. Кај минералите што содржат ураниум (настуран, црн ураниум, циртолит, руди од ретки земји), вредноста на овој сооднос се движи од 137,30 до 138,51; згора на тоа, разликата помеѓу формите U IV и U VI не е утврдена; во сфера - 138,4. Кај некои метеорити, откриен е недостаток на изотопот 235 U. Неговата најниска концентрација под копнени услови била пронајдена во 1972 година од францускиот истражувач Бужигес во градот Окло во Африка (наслаги во Габон). Така, природниот ураниум содржи 0,720% ураниум 235 U, додека во Окло се намалува на 0,557%. Ова ја потврди хипотезата за постоење на природен нуклеарен реактор, кој предизвика согорување на изотопот 235 U. Хипотезата беше изнесена од Џорџ В. Ветерил од Универзитетот во Калифорнија во Лос Анџелес, Марк Г. Инграм од Универзитетот во Чикаго и Пол Курода (Пол К. Курода), хемичар од Универзитетот во Арканзас, кој го опишал процесот уште во 1956 година. Покрај тоа, природни нуклеарни реактори се пронајдени во истите области: Окелобондо, Бангомбе и други.Во моментов се познати 17 природни нуклеарни реактори.

Потврда

Првата фаза од производството на ураниум е концентрацијата. Карпата се дроби и се меша со вода. Компонентите на тешките суспендирани материи побрзо се таложат. Ако карпата содржи примарни минерали од ураниум, тие брзо се таложат: тоа се тешки минерали. Секундарните минерали на ураниум се полесни, во тој случај тешките отпадни карпи се таложат порано. (Сепак, тој не е секогаш навистина празен; може да содржи многу корисни елементи, вклучително и ураниум).

Следната фаза е истекување на концентрати, трансфер на ураниум во раствор. Нанесете киселинско и алкално истекување. Првиот е поевтин, бидејќи сулфурна киселина се користи за екстракција на ураниум. Но, ако во суровина, како, на пример, во ураниум катран, ураниумот е во четиривалентна состојба, тогаш овој метод не е применлив: четиривалентен ураниум во сулфурна киселина практично не се раствора. Во овој случај, мора или да се прибегне кон алкално истекување или да се преоксидира ураниумот до шествалентна состојба.

Не користете лужење со киселина и во случаи кога концентратот на ураниум содржи доломит или магнезит, реагирајќи со сулфурна киселина. Во овие случаи се користи каустична сода (натриум хидроксид).

Проблемот со истекувањето на ураниумот од рудите се решава со прочистување на кислородот. Мешавина од ураниумска руда и сулфидни минерали загреани до 150°C се напојува со проток на кислород. Во исто време, сулфурна киселина се формира од сулфурните минерали, кои го мијат ураниумот.

Во следната фаза, ураниумот мора селективно да се изолира од добиениот раствор. Современите методи - екстракција и размена на јони - овозможуваат да се реши овој проблем.

Растворот содржи не само ураниум, туку и други катјони. Некои од нив под одредени услови се однесуваат на ист начин како ураниумот: тие се екстрахираат со истите органски растворувачи, се таложат на истите јонско-разменувачки смоли и се таложат под исти услови. Затоа, за селективна изолација на ураниум, треба да се користат многу редокс реакции за да се ослободиме од еден или друг непожелен придружник во секоја фаза. На современите јонско-разменувачки смоли, ураниумот се ослободува многу селективно.

Методи јонска размена и екстракцијатие се исто така добри затоа што овозможуваат целосно извлекување на ураниум од лоши раствори (содржината на ураниум е десетини од грам на литар).

По овие операции, ураниумот се пренесува во цврста состојба - во еден од оксидите или во UF 4 тетрафлуорид. Но, овој ураниум сè уште треба да се исчисти од нечистотии со голем термички пресек за зафаќање на неутрони - бор, кадмиум, хафниум. Нивната содржина во финалниот производ не треба да надминува сто илјадити и милионити проценти од процентот. За да се отстранат овие нечистотии, комерцијално чистото соединение на ураниум се раствора во азотна киселина. Во овој случај се формира уранил нитрат UO 2 (NO 3) 2, кој при екстракција со трибутил фосфат и некои други супстанции дополнително се прочистува до посакуваните услови. Потоа оваа супстанца се кристализира (или преципитира пероксид UO 4 · 2H 2 O) и почнува внимателно да се запали. Како резултат на оваа операција, се формира ураниум триоксид UO 3, кој со водород се намалува до UO 2.

Ураниум диоксид UO 2 на температура од 430 до 600 ° C е изложен на гасовит водород флуорид за да се добие тетрафлуорид UF 4 . Металниот ураниум се намалува од ова соединение со помош на калциум или магнезиум.

Физички својства

Ураниумот е многу тежок, сребрено-бел, сјаен метал. Во својата чиста форма, тој е малку помек од челикот, податлив, флексибилен и има мали парамагнетни својства. Ураниумот има три алотропни форми: (призматичен, стабилен до 667,7 °C), (четириаголен, стабилен од 667,7 °C до 774,8 °C), (кубна структура во центарот на телото постои од 774,8 °C до точката на топење).

Хемиски својства

Карактеристични состојби на оксидација

Ураниумот може да покаже оксидациски состојби од +3 до +6.

Покрај тоа, постои оксид U 3 O 8. Состојбата на оксидација во него е формално фракционална, но во реалноста тоа е мешан оксид на ураниум (V) и (VI).

Лесно е да се види дека, во однос на множеството на оксидациски состојби и карактеристични соединенија, ураниумот е блиску до елементите на подгрупата VIB (хром, молибден, волфрам). Поради ова, долго време и се припишува на оваа подгрупа („замаглување на периодичноста“).

Својства на едноставна супстанција

Хемиски, ураниумот е многу активен. Брзо се оксидира во воздухот и е покриен со жолтеникава оксидна фолија. Финиот ураниумски прав спонтано се запали во воздухот; се запали на температура од 150-175 °C, формирајќи U 3 O 8 . Реакциите на металниот ураниум со други неметали се дадени во табелата.

Водата е способна да кородира метал, бавно при ниски температури и брзо при високи температури, како и со фино мелење на ураниум во прав:

Во неоксидирачките киселини, ураниумот се раствора, формирајќи UO 2 или U 4+ соли (се ослободува водород). Со оксидирачки киселини (азотна, концентрирана сулфурна) ураниумот ги формира соодветните соли на уранил UO 2 2+
Ураниум не комуницира со алкални раствори.

Со силно тресење, металните честички на ураниум почнуваат да светат.

Соединенија на ураниум III

Солите на ураниум (+3) (главно халиди) се редуцирачки агенси. Во воздухот на собна температура, тие обично се стабилни, но кога се загреваат, оксидираат до мешавина на производи. Хлорот ги оксидира до UCl 4. Тие формираат нестабилни црвени раствори, во кои тие покажуваат силни редуцирачки својства:

Халидите на ураниум III се формираат со редукција на халидите на ураниум (IV) со водород:

или водород јодид:

а исто така и под дејство на водород халид на ураниум хидрид UH 3 .

Покрај тоа, постои ураниум (III) хидрид UH 3 . Може да се добие со загревање на ураниум во прав во водород на температури до 225 ° C, а над 350 ° C се распаѓа. Повеќето од неговите реакции (на пример, реакцијата со водена пареа и киселини) може формално да се сметаат како реакција на распаѓање проследена со реакција на металот ураниум:

Соединенија на ураниум IV

Ураниум (+4) формира зелени соли кои се лесно растворливи во вода. Тие лесно оксидираат до ураниум (+6)

Соединенија на ураниум V

Соединенијата на ураниум (+5) се нестабилни и лесно непропорционални во воден раствор:

Ураниум хлорид V, кога стои, делумно непропорционално:

и делумно го одвојува хлорот:

Соединенија на ураниум VI

Состојбата на оксидација +6 одговара на UO 3 оксид. Во киселините, се раствора и формира соединенија на уранил катјон UO 2 2+:

Со базите UO 3 (слично на CrO 3, MoO 3 и WO 3) формира различни анјони на уранат (првенствено диуранат U 2 O 7 2-). Вторите, сепак, почесто се добиваат со дејство на бази на уранилни соли:

Од соединенијата на ураниум (+6) кои не содржат кислород, познати се само UCl 6 хексахлорид и UF 6 флуорид. Вториот игра важна улога во одвојувањето на изотопи на ураниум.

Соединенијата на ураниум (+6) се најстабилни во воздухот и во водените раствори.

Уранилните соли како што е уранил хлоридот се распаѓаат на силна светлина или во присуство на органски соединенија.

Апликација

Нуклеарно гориво

Најголема примена има изотопот на ураниум 235 U, во кој е можна самоодржлива нуклеарна верижна реакција. Затоа, овој изотоп се користи како гориво во нуклеарните реактори, како и во нуклеарното оружје. Одвојувањето на изотопот U 235 од природниот ураниум е сложен технолошки проблем (види раздвојување на изотопи).

Еве неколку бројки за реактор од 1000 MW кој работи со 80% оптоварување и произведува 7000 GWh годишно. За работа на еден таков реактор во текот на годината потребни се 20 тони ураниумско гориво со содржина од 3,5% U-235, кое се добива по збогатување на приближно 153 тони природен ураниум.

Изотопот U 238 е способен за фисија под влијание на бомбардирање со неутрони со висока енергија, оваа карактеристика се користи за зголемување на моќта на термонуклеарното оружје (се користат неутрони генерирани од термонуклеарна реакција).

Како резултат на зафаќање на неутрони проследено со β-распаѓање, 238 U може да се претворат во 239 Pu, што потоа се користи како нуклеарно гориво.

Капацитет за генерирање топлина на ураниум

1 тон збогатен ураниум е еднаков на 1.350.000 тони нафта или природен гас во однос на ослободувањето на топлина.

Геологија

Главната примена на ураниумот во геологијата е одредување на староста на минералите и карпите со цел да се одреди редоследот на геолошките процеси. Ова го прави геохронологијата. Решението на проблемот со мешањето и изворите на материјата е исто така суштинско.

Решението на проблемот се заснова на равенките на радиоактивното распаѓање:

каде 238 Uo, 235 Uo- современи концентрации на изотопи на ураниум; ; - константи на распаѓање атоми, соодветно, на ураниум 238 Уи 235 U.

Нивната комбинација е многу важна:

Поради фактот што карпите содржат различни концентрации на ураниум, тие имаат различна радиоактивност. Ова својство се користи при изборот на карпите со геофизички методи. Овој метод е најшироко користен во нафтената геологија за сеча на бунари, овој комплекс вклучува, особено, сеча со γ-логирање или неутронска гама сеча, гама-гама сеча итн. Со нивна помош, постои избор на колектори и флуидни заптивки.

Други апликации

осиромашен ураниум

По екстракција на 235U и 234U од природен ураниум, преостанатиот материјал (ураниум-238) се нарекува „осиромашен ураниум“ бидејќи е осиромашен во 235-тиот изотоп. Според некои извештаи, околу 560.000 тони осиромашен ураниум хексафлуорид (UF 6) се складирани во САД.

Осиромашениот ураниум е половина радиоактивен од природниот ураниум, главно поради отстранувањето на 234 U од него. Поради фактот што главната употреба на ураниумот е производството на енергија, осиромашениот ураниум е производ со мала употреба со мала економска вредност.

Во основа, неговата употреба е поврзана со високата густина на ураниум и неговата релативно ниска цена. Осиромашениот ураниум се користи за заштита од радијација (иронично), екстремно високи пресеци за фаќање и како баласт во воздушните апликации како што се површините за контрола на авиони. Секој Боинг 747 содржи 1.500 кг осиромашен ураниум за овие цели. Овој материјал се користи и во ротори со жироскоп со голема брзина, големи замаци, како баласт во возила за вселенско спуштање и тркачки јахти, болиди на Формула 1 и при дупчење на нафтени бунари.

Јадра на проектили кои пробиваат оклоп

Најпознатата употреба на осиромашен ураниум е како јадра за проектили кои пробиваат оклоп. Неговата висока густина (три пати потежок од челикот) го прави стврднатиот ураниумски ингот исклучително ефикасна алатка за пенетрација на оклоп, слична по ефикасност на поскапиот и малку потежок волфрам. Тешкиот ураниумски врв ја менува и распределбата на масата во проектилот, подобрувајќи ја неговата аеродинамичка стабилност.

Слични легури од типот Стабила се користат во пердувести гранати од тенкови и противтенковски артилериски парчиња.

Процесот на уништување на оклопот е придружен со мелење на ураниумската ингот во прашина и негово запалување во воздухот од другата страна на оклопот (види Пирофорност). Околу 300 тони осиромашен ураниум останаа на бојното поле за време на операцијата „Пустинска бура“ (во најголем дел, ова се остатоци од гранати од топот 30-мм ГАУ-8 на јуришниот авион А-10, секоја граната содржи 272 g легура на ураниум ).

Вакви проектили трупите на НАТО користеле во борбени операции на територијата на Југославија. По нивната примена, се разговараше за еколошкиот проблем со радијационата контаминација на територијата на земјата.

За прв пат, ураниумот бил користен како јадро за гранати во Третиот Рајх.

Осиромашениот ураниум се користи во современиот тенковски оклоп, како што е тенкот М-1 Абрамс.

Физиолошко дејство

Во микроколичини (10 -5 -10 -8%) пронајдени во ткивата на растенијата, животните и луѓето. Во најголема мера се акумулира од некои габи и алги. Соединенијата на ураниум се апсорбираат во гастроинтестиналниот тракт (околу 1%), во белите дробови - 50%. Главните депоа во телото: слезината, бубрезите, скелетот, црниот дроб, белите дробови и бронхо-пулмоналните лимфни јазли. Содржината во органите и ткивата на луѓето и животните не надминува 10 -7 g.

Ураниум и неговите соединенија токсични. Особено опасни се аеросолите на ураниумот и неговите соединенија. За аеросоли од соединенија на ураниум растворливи во вода, MPC во воздухот е 0,015 mg/m³, за нерастворливи форми на ураниум MPC е 0,075 mg/m³. Кога ќе влезе во телото, ураниумот делува на сите органи и е општ клеточен отров. Ураниумот речиси неповратно, како и многу други тешки метали, се врзува за протеините, првенствено за сулфидните групи на амино киселини, нарушувајќи ја нивната функција. Молекуларниот механизам на дејство на ураниумот е поврзан со неговата способност да ја инхибира активноста на ензимите. Најпрво се засегнати бубрезите (во урината се појавуваат протеини и шеќер, олигурија). Со хронична интоксикација, можни се нарушувања на хематопоетскиот и нервниот систем.

Истражени резерви на ураниум во светот

Количината на ураниум во земјината кора е околу 1000 пати поголема од количината на злато, 30 пати - сребро, додека оваа бројка е приближно еднаква на онаа на олово и цинк. Значителен дел од ураниумот е дисперзиран во почвите, карпите и морската вода. Само релативно мал дел е концентриран во наоѓалишта каде содржината на овој елемент е стотици пати поголема од неговата просечна содржина во земјината кора. Истражените светски резерви на ураниум во наоѓалишта изнесуваат 5,4 милиони тони.

Ископување ураниум во светот

10 земји обезбедуваат 94% од светското производство на ураниум

Според „Црвената книга на ураниум“ издадена од ОЕЦД, во 2005 година биле ископани 41.250 тони ураниум (во 2003 година - 35.492 тони). Според податоците на ОЕЦД, во светот работат 440 комерцијални и околу 60 научни реактори кои трошат 67.000 тони ураниум годишно. Тоа значи дека неговото извлекување од депозити обезбедило само 60% од неговата потрошувачка (во 2009 година ова учество се зголеми на 79%). Остатокот од ураниумот потрошен од енергија или 17,7% доаѓа од секундарни извори.

Ураниум за „научни и воени“ цели

Поголемиот дел од ураниумот за „научни и воени“ цели е обновен од старите нуклеарни боеви глави:

• според договорот СТАРТ-II, 352 тони - од договорените 500 (и покрај тоа што договорот не стапил во сила, поради повлекувањето на Русија од договорот на 14.06.2002 г.)
• според договорот СТАРТ-И (стапи во сила на 5 декември 1994 година, истече на 5 декември 2009 година) од руска страна 500 тони,
• според Договорот СТАРТ III (СТАРТ) - договорот е потпишан на 8 април 2010 година во Прага. Договорот го замени START I, кој истече во декември 2009 година.

Производство во Русија

Во СССР, главни региони на руда на ураниум беа Украина (наслагите Желтореченское, Первомајскоје, итн.), Казахстан (Северно - рудно поле Балкашинско, итн.; Јужно - рудно поле Кизилсај, итн.; Восточни; сите тие главно припаѓаат на вулканогено-хидротермалниот тип); Трансбајкалија (Антеј, Стрелцовское, итн.); Централна Азија, главно Узбекистан со минерализација во црни шкрилци со центар во градот Учкудук. Има многу мали рудни појави и манифестации. Во Русија, Трансбајкалија остана главен регион со ураниумска руда. Околу 93% од рускиот ураниум се ископува на наоѓалиштето во регионот Чита (во близина на градот Краснокаменск). Рударството го врши Здружението за производство на рударство и хемикалии Priargunsky (PIMCU), кое е дел од АД Atomredmetzoloto (Ураниум холдинг), користејќи го методот на рудник.

Останатите 7% се добиваат со лужење на самото место од ЗАО Далур (Регион Курган) и ОАО Киагда (Бурјатија).

Добиените руди и концентратот на ураниум се обработуваат во механичката фабрика во Чепетск.

Во однос на годишното производство на ураниум (околу 3,3 илјади тони), Русија е на 4-то место по Казахстан. Годишната потрошувачка на ураниум во Русија сега е 16 илјади тони и се состои од трошоци за сопствените нуклеарни централи во износ од 5,2 илјади тони, како и за извоз на горива (5,5 илјади тони) и ниско збогатен ураниум (6 илјади тони).

Рударство во Казахстан

Во 2009 година, Казахстан излезе на врвот во светот во однос на ископувањето ураниум (ископани се 13.500 тони).

Производство во Украина

Цена

И покрај легендите за десетици илјади долари за килограм или дури и грам количества ураниум, неговата реална цена на пазарот не е многу висока - незбогатениот ураниум оксид U 3 O 8 чини помалку од 100 американски долари за килограм.

Развојот на руди на ураниум е профитабилен по цена на ураниум во регионот од 80 долари/кг. Во моментов, цената на ураниумот не дозволува ефективен развој на неговите наоѓалишта, така што постојат прогнози дека цената на ураниумот може да порасне на 75-90 долари/кг до 2013-2014 година.

До 2030 година, големите и достапни наоѓалишта со резерви до 80 долари/кг ќе бидат целосно развиени, а тешко достапните наоѓалишта со производствена цена од повеќе од 130 долари/кг ураниум ќе почнат да се вклучени во развојот.

Ова се должи на фактот дека за лансирање нуклеарен реактор на незбогатен ураниум потребни се десетици, па дури и стотици тони гориво, а за производство на нуклеарно оружје, мора да се збогати големо количество ураниум за да се добијат концентрации погодни за создавање на бомба.

исто така види

Врски

• I. N. BEKMAN. „Уран“. Упатство. Виена, 2008, Москва, 2009. (PDF)
• Русија продава големи залихи ураниум за оружје на САД

Белешки

1. Редакција: Зефиров Н.С. (главен уредник)Хемиска енциклопедија: во 5 тома - Москва: Голема руска енциклопедија, 1999. - V. 5. - S. 41.
2. WebElements Периодичен систем на елементите | Ураниум | кристални структури
3. Уран во објаснувачкиот речник на рускиот јазик, ед. Ушаков
4. Енциклопедија „Околу светот“
5. Уран. Информативно-аналитички центар „Минерал“
6. Суровина база на ураниум. S. S. Naumov, РУДНИЧКИ СПИСАНИЕ, N12, 1999 г
7. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). „Евалуацијата на NUBASE на нуклеарните својства и својствата на распаѓање
8. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). „Евалуација на NUBASE на нуклеарните својства и својствата на распаѓање“. Нуклеарна физика А 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
9. Рудите на ураниум содржат трагови на ураниум-236, кој се формира од ураниум-235 за време на апсењето на неутроните; ториумските руди содржат траги од ураниум-233, кој произлегува од ториум-232 по апсењето на неутроните и две последователни бета-распаѓања. Сепак, содржината на овие изотопи на ураниум е толку ниска што може да се открие само со посебни високо чувствителни мерења.
10. Рошолт Ј.Н., и сор. Изотопска фракција на ураниум поврзана со улогата во Сандстон, Сливот на Ширли, Вајоминг.//Економска геологија, 1964, 59, 4, 570-585
11. Рошолт Ј.Н., и сор. Еволуција на изотопскиот состав на ураниум и ториум во профили на почва.//Bull.Geol.Soc.Am./1966, 77, 9, 987-1004
12. Чалов ПИ Изотопска фракционирање на природен ураниум. - Фрунзе: Илим, 1975 г.
13. Тилтон Г.Р. et al. Изотопски состав и дистрибуција на олово, ураниум и ториум во прекамбриски гранит.//Bull.Geol.Soc.Am., 1956, 66, 9, 1131-1148
14. Shukolyukov Yu. A. et al. Изотопски студии на „природен нуклеарен реактор“.
15. Мешик Алекс. Антички нуклеарен реактор.//Во светот на науката. Геофизика. 2006 година.2
16. Remy G. Неорганска хемија. v.2. М., Мир, 1966. С. 206-223
17. Кац Ј, Рабинович Е. Хемија на ураниум. М., Издавачка куќа на странска литература, 1954 година.
18. Khmelevskoy VK Геофизички методи за проучување на земјината кора. Меѓународен универзитет за природа, општество и човек „Дубна“, 1997 г.
19. Прирачник за геологија на нафта и гас / Ед. Еременко Н.А. - М.: Недра, 1984 година
20. 1927 Техничка енциклопедија“, Том 24, Столб. 596…597, статија „Уран“
21. http://www.pdhealth.mil/downloads/Characterisation_of_DU_projectiles.pdf
22. Ископување ураниум во светот
23. АПРЗ, МААЕ. - OECD Publishing, 2006. - ISBN 9789264024250
24. Светската нуклеарна асоцијација. Набавка на ураниум. 2011 година.
25. База на минерални ресурси и производство на ураниум во Источен Сибир и на Далечниот Исток. Машковцев Г.А., Мигута А.К., Шчеточкин В.Н., Минерални ресурси на Русија. Економија и менаџмент, 1-2008
26. Ископ на ураниум во Казахстан. Извештај на Мухтар Џакишев
27. Конирова, К. Казахстан се најде на врвот во ископувањето ураниум во светот (Рус.), Новинската агенција ТРЕНД(30.12.2009). Преземено на 30 декември 2009 година.
28. Удо Ретберг; Превод на Александар Полоцки(руски). Превод(12.08.2009). Архивирано од оригиналот на 23 август 2011 година. Преземено на 12 мај 2010 година.
29. Експерти за прогноза на цената на ураниумот Руската нуклеарна заедница
30. http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/9.1_A.V.Boytsov.pdf
31. Нуклеарно оружје Видете го потсекцијата за ураниумската бомба.

Врски ураниум

Амониум диуранат ((NH 4) 2 U 2 O 7) Уранил ацетат (UO 2 (CH 3 COO) 2) Ураниум борохидрид (U(BH 4) 4) Ураниум (III) бромид (UBr 3) Ураниум(IV) бромид (UBr 4) Ураниум (V) бромид (UBr 5) Ураниум (III) хидрид (UH 3) Ураниум(III) хидроксид (U(OH) 3) Уранил хидроксид (UO 2 (OH) 2) Диуронска киселина (H 2 U 2 O 7) Ураниум (III) јодид (UJ 3) Ураниум(IV) јодид (UJ 4) Уранил карбонат (UO 2 CO 3) Ураниум моноксид (UO)САД-UP Натриум диуранат (Na 2 U 2 O 7) Натриум уранат (Na 2 UO 4) Уранил нитрат (UO 2 (NO 3) 2) Тетраураниум неоксид (U 4 O 9) Ураниум(IV) оксид (UO 2) Ураниум(VI)-диураниум(V) оксид (U 3 O 8) Ураниум пероксид (UO 4) Ураниум(IV) сулфат (U(SO 4) 2) Уранил сулфат (UO 2 SO 4) Пентауран тридекаоксид (U 5 O 13) Ураниум триоксид (UO 3) Уранична киселина (H 2 UO 4) Уранил формат (UO 2 (CHO 2) 2) Ураниум (III) фосфат (U 2 (PO 4) 3) Ураниум (III) флуорид (UF 3) Ураниум (IV) флуорид (UF 4) Ураниум (V) флуорид (UF 5) Ураниум (VI) флуорид (UF 6) Уранил флуорид (UO 2 F 2) Ураниум (III) хлорид (UCl 3) Ураниум (IV) хлорид (UCl 4) Ураниум (V) хлорид (UCl 5) Ураниум (VI) хлорид (UCl 6) Уранил хлорид (UO 2 Cl 2)

Во пораката на амбасадорот на Ирак во ОН Мохамед Али ал-Хакимод 9 јули, се вели дека на располагање на екстремистите ИСИС (Исламска држава Ирак и Левант). МААЕ (Меѓународната агенција за атомска енергија) побрза да изјави дека нуклеарните супстанции што порано ги користел Ирак имаат ниски токсични својства, а со тоа и материјалите заробени од исламистите.

Извор од американската влада запознаен со ситуацијата изјави за Ројтерс дека ураниумот украден од милитантите веројатно не е збогатен и затоа е малку веројатно да се користи за производство на нуклеарно оружје. Ирачките власти официјално ги известија Обединетите нации за овој инцидент и повикаа на „спречување на заканата од негова употреба“, пренесува РИА Новости.

Соединенијата на ураниум се исклучително опасни. За тоа што точно, како и за тоа кој и како може да произведува нуклеарно гориво, вели AiF.ru.

Што е ураниум?

Ураниумот е хемиски елемент со атомски број 92, сребрено-бел сјаен метал, периодичниот систем е означен со симболот U. Во својата чиста форма, тој е малку помек од челикот, податлив, флексибилен, кој се наоѓа во земјината кора (литосфера ) и во морската вода, а во нејзината чиста не се јавува. Нуклеарното гориво е направено од изотопи на ураниум.

Ураниумот е тежок, сребрено-бел, сјаен метал. Фото: Commons.wikimedia.org / Оригиналниот подигнувач беше Zxctypo на en.wikipedia.

Радиоактивност на ураниум

Во 1938 година Германецот физичарите Ото Хан и Фриц Штрасманго озрачил јадрото на ураниум со неутрони и дошло до откритие: фаќајќи слободен неутрон, јадрото на изотопот на ураниум е поделено и ослободува огромна енергија поради кинетичката енергија на фрагментите и зрачењето. Во 1939-1940 година Јулиус Каритони Јаков Зелдовичза прв пат теоретски објасни дека со мало збогатување на природниот ураниум со ураниум-235, можно е да се создадат услови за континуирана фисија на атомските јадра, односно на процесот да му се даде верижен карактер.

Што е збогатен ураниум?

Збогатениот ураниум е ураниум произведен одтехнолошки процес на зголемување на процентот на изотоп 235U во ураниум. Како резултат на тоа, природниот ураниум се дели на збогатен ураниум и осиромашен ураниум. По екстракција на 235U и 234U од природен ураниум, преостанатиот материјал (ураниум-238) се нарекува „осиромашен ураниум“, бидејќи е осиромашен во 235-тиот изотоп. Според некои извештаи, околу 560.000 тони осиромашен ураниум хексафлуорид (UF6) се складирани во САД. Осиромашениот ураниум е половина радиоактивен од природниот ураниум, главно поради отстранувањето на 234 U од него. Поради фактот што главната употреба на ураниумот е производство на енергија, осиромашениот ураниум е производ со ниска вредност и ниска економска вредност.

Нуклеарната енергија користи само збогатен ураниум. Најголема примена има изотопот на ураниум 235U, во кој е можна самоодржлива нуклеарна верижна реакција. Затоа, овој изотоп се користи како гориво во нуклеарните реактори и во нуклеарното оружје. Одвојувањето на изотопот U235 од природниот ураниум е сложена технологија што малку земји можат да ја применат. Збогатувањето на ураниум овозможува производство на атомско нуклеарно оружје - еднофазни или едностепени експлозивни направи во кои главниот излез на енергија доаѓа од реакцијата на нуклеарна фисија на тешките јадра со формирање на полесни елементи.

Ураниум-233, вештачки произведен во реактори од ториум (ториум-232 фаќа неутрон и се претвора во ториум-233, кој се распаѓа во протактиниум-233, а потоа во ураниум-233), во иднина може да стане вообичаено нуклеарно гориво за нуклеарна енергија постројки (веќе има реактори кои го користат овој нуклид како гориво, на пример KAMINI во Индија) и производство на атомски бомби (критична маса од околу 16 kg).

Јадрото на проектил со калибар 30 мм (пиштоли ГАУ-8 на авионот А-10) со дијаметар од околу 20 мм од осиромашен ураниум. Фото: Commons.wikimedia.org / Оригиналниот подигнувач беше Nrcprm2026 на en.wikipedia

Кои земји произведуваат збогатен ураниум?

• Франција
• Германија
• Холандија
• Англија
• Јапонија
• Русија
• Кина
• Пакистан
• Бразил

10 земји обезбедуваат 94% од светското производство на ураниум. Фото: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Зошто соединенијата на ураниум се опасни?

Ураниумот и неговите соединенија се токсични. Особено опасни се аеросолите на ураниумот и неговите соединенија. За аеросоли на соединенија на ураниум растворливи во вода, максималната дозволена концентрација (MPC) во воздухот е 0,015 mg / m³, за нерастворливи форми на ураниум, MAC е 0,075 mg / m³. Кога ќе влезе во телото, ураниумот делува на сите органи и е општ клеточен отров. Ураниумот речиси неповратно, како и многу други тешки метали, се врзува за протеините, првенствено за сулфидните групи на амино киселини, нарушувајќи ја нивната функција. Молекуларниот механизам на дејство на ураниумот е поврзан со неговата способност да ја инхибира активноста на ензимите. Најпрво се засегнати бубрезите (во урината се појавуваат протеини и шеќер, олигурија). Со хронична интоксикација, можни се нарушувања на хематопоетскиот и нервниот систем.

Употреба на ураниум за мирни цели

• Мал додаток на ураниум дава прекрасна жолто-зелена боја на стаклото.
• Натриум ураниум се користи како жолт пигмент во сликарството.
• Ураниумските соединенија се користеле како бои за боење на порцелан и за керамички глазури и емајли (обоени во бои: жолта, кафена, зелена и црна, во зависност од степенот на оксидација).
• На почетокот на 20 век, уранил нитратот беше широко користен за подобрување на негативностите и дамки (нијанса) позитивни (фотографски отпечатоци) кафеава.
• Легурите на железо и осиромашениот ураниум (ураниум-238) се користат како моќни магнетостриктивни материјали.

Изотоп - сорти на атоми на хемиски елемент кои имаат ист атомски (реден) број, но различен масен број.

Елемент од III група на периодниот систем, кој припаѓа на актинидите; тежок слабо радиоактивен метал. Thorium има голем број на апликации во кои понекогаш игра незаменлива улога. Позицијата на овој метал во периодичниот систем на елементи и структурата на јадрото ја предодредена неговата употреба во полето на мирно користење на атомската енергија.

***Олигурија (од грчки oligos - мали и урон - урина) - намалување на количината на урина одделена од бубрезите.

Нуклеарните технологии во голема мера се засноваат на употреба на методи на радиохемија, кои пак се засноваат на нуклеарно-физичките, физичките, хемиските и токсичните својства на радиоактивните елементи.

Во ова поглавје, се ограничуваме на краток опис на својствата на главните фисилни изотопи - ураниум и плутониум.

Уран

Уран ( ураниум) U - елемент од актинидната група, 7-0-ти период од периодичниот систем, Z=92, атомска маса 238,029; најтешките од оние кои се наоѓаат во природата.

Познати се 25 изотопи на ураниум, од кои сите се радиоактивни. Најлесно 217U (Tj/ 2 = 26 ms), најтешкиот 2 4 2 U (7 T J / 2 = i6,8 мин). Има 6 нуклеарни изомери. Постојат три радиоактивни изотопи во природниот ураниум: 2 s 8 и (99,2 739%, Ti/ 2 = 4,47109 l), 2 35U (0,7205%, G, / 2 = 7,04-109 години) и 2 34U (0,0056%, Ti/ 2=2,48-swl). Специфичната радиоактивност на природниот ураниум е 2,48104 Bq, поделена на речиси половина помеѓу 2 34 U и 288 U; 235U дава мал придонес (специфичната активност на изотопот 233 во природниот ураниум е 21 пати помала од активноста на 238U). Пресекот за термичко зафаќање на неутрони е 46, 98 и 2,7 штала за 2 zz, 2 35U и 2 3 8 U, соодветно; фисија пресек 527 и 584 штала за 2 zz и 2 s 8 и, соодветно; природна мешавина на изотопи (0,7% 235U) 4,2 штала.

Таб. 1. Нуклеарно-физички својства 2 ч9 Ри и ​​2 35С.

Таб. 2. Фаќање на неутрони 2 35C и 2 ч 8 C.

Шест изотопи на ураниум се способни за спонтана фисија: 282 U, 2 szy, 234U, 235U, 2 s 6 u и 2 s 8 u. Природните изотопи 233 и 235U се расцепуваат под дејство на термички и брзи неутрони, додека јадрата 238 и се способни за фисија само кога се заробени неутрони со енергија поголема од 1,1 MeV. Кога се заробени неутрони со помала енергија, 288 U јадра прво се претвораат во 2 -i9U јадра, кои потоа претрпуваат p-распаѓање и одат прво во 2 - "*9Np, а потоа во 2 39Pu. Ефективни пресеци за фаќање на термални неутрони од 2 34U, 2 јадра 35U и 2 3 8 и се еднакви на 98, 683 и 2,7-штали, соодветно. Целосната фисија на 2 35U доведува до „термички еквивалент на енергија“ од 2-107 kWh/kg. 2 35U и 2 zzy се користат како нуклеарно гориво, способно да поддржува верижна реакција на фисија.

Нуклеарните реактори произведуваат n вештачки изотопи на ураниум со масовни броеви 227-240, од ​​кои најдолговечните е 233 U (7 V 2 \u003d i.62 *io 5 години); се добива со неутронско зрачење на ториумот. Ураниумските изотопи со масени броеви 239^257 се раѓаат во супермоќните неутронски текови на термонуклеарна експлозија.

Ураниум-232- техноген нуклид, а-емитер, Т x / 2=68,9 години, родителски изотопи 2 3 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) и 23 2 Pa(p), ќерка нуклид 228 Th. Интензитетот на спонтана фисија е 0,47 поделби / s kg.

Ураниум-232 се формира како резултат на следните распаѓања:

P + - распаѓање на нуклидот * 3 a Np (Ti / 2 \u003d 14,7 мин):

Во нуклеарната индустрија, 2 3 2 U се произведува како нуспроизвод во синтезата на фисилниот (од типот на оружје) нуклид 2 33 во циклусот на гориво на ториум. Кога се озрачени со 2 3 2 Th неутрони, се јавува главната реакција:

и странична реакција во два чекора:

Производството на 232 U од ториум се случува само на брзи неутрони (Е„> 6 MeV). Ако има 2 s°Th во почетната супстанција, тогаш формирањето на 2 3 2 U се надополнува со реакцијата: 2 s°Th + u-> 2 3'Th. Оваа реакција се одвива на термички неутрони. Генерацијата 2 3 2 U е непожелна поради повеќе причини. Се потиснува со употреба на ториум со минимална концентрација од 23°Th.

Распаѓањето на 2 од 2 се случува во следните насоки:

Распаѓање во 228 Th (веројатност 100%, енергија на распаѓање 5.414 MeV):

енергијата на емитираните a-честички е 5,263 MeV (во 31,6% од случаите) и 5,320 MeV (во 68,2% од случаите).

• - спонтана фисија (веројатност помала од ~ 12%);
• - распаѓање на кластерот со формирање на нуклид 28 Mg (веројатноста за распаѓање е помала од 5 * 10 "12%):

Распаѓање на кластерот со формирање на нуклид 2

Ураниум-232 е предок на долгиот синџир на распаѓање, кој вклучува нуклиди - емитери на тврди y-кванти:

- > 212 Bi -> (60,6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3" 10' 7 s, a) -> 2o8 Pb (никулец), 2o8 T1 - > (3,06 m, p, y -> 2o8 Pb.

Акумулацијата на 2 3 2 U е неизбежна во производството на 2 zzy во енергетскиот циклус на ториумот. Интензивното y-зрачење кое произлегува од распаѓањето на 2 3 2 U го попречува развојот на енергијата на ториумот. Невообичаено е што парниот изотоп 2 3 2 11 има пресек на висока фисија под дејство на неутрони (75 штала за топлински неутрони), како и пресек со висок зафаќање на неутрони - 73 штала. 2 3 2 U се користи во методот на радиоактивни трагачи во хемиските истражувања.

2 z 2 и е предок на долгиот синџир на распаѓање (според шемата 2 z 2 Th), кој вклучува нуклиди кои емитуваат тврди y-кванти. Акумулацијата на 2 3 2 U е неизбежна во производството на 2 zzy во енергетскиот циклус на ториумот. Интензивното γ-зрачење кое произлегува од распаѓањето на 232 U го попречува развојот на енергијата на ториумот. Невообичаено е тоа што изедначениот изотоп 2 3 2 U има пресек со висока фисија под дејство на неутрони (75 штала за топлински неутрони), како и пресек со висок зафаќање на неутрони - 73 штала. 2 3 2 U често се користи во методот на радиоактивни трагачи во хемиски и физички истражувања.

Ураниум-233- техноген радионуклид, а-емитер (енергии 4,824 (82,7%) и 4,783 MeV (14,9%), Tvi= 1,585105 години, матични нуклиди 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +) -> 2 33Pa(p), ќерка нуклид 22 9Th. Во нуклеарните реактори од ториум се добива 2 zzi: 2 s 2 Th зафаќа неутрон и се претвора во 2 zz Th, кој се распаѓа на 2 zz Pa, а потоа во 2 zz. Јадрата 2 zzi (непарен изотоп) се способни и за спонтано фисија и за фисија под дејство на неутрони од која било енергија, што го прави погоден за производство и на атомско оружје и на гориво на реакторот. Ефективниот пресек на фисија е 533 штала, пресекот за фаќање е 52 штала, приносот на неутрони е 2,54 по настан на фисија и 2,31 по апсорбиран неутрон. Критичната маса од 2 zz е три пати помала од критичната маса од 2 35U (-16 kg). Интензитетот на спонтана фисија е 720 случаи / s kg.

Ураниум-233 се формира како резултат на следните распаѓања:

- (3 + -распаѓање на нуклид 2 33Np (7^=36,2 мин):

На индустриско ниво, 2 zzi се добиваат од 2 32-ти со неутронско зрачење:

Кога неутронот се апсорбира, јадрото 234 обично се расцепува, но повремено зафаќа неутрон, претворајќи се во 234 U. Иако 2 zzy, апсорбирајќи неутрон, обично се расцепува, сепак понекогаш спасува неутрон, претворајќи се во 2 34U. Времето на работа од 2 zz се изведува и во брзи и во термални реактори.

Од гледна точка на оружје, 2 zzi е споредлив со 2 39 Pu: неговата радиоактивност е 1/7 од активноста на 2 39 Pu (Ti/ 2 \u003d 159200 l наспроти 24100 l за Pu), критичната маса од 2 szi е 6o% повисока од онаа на IgPu (16 kg наспроти 10 kg), а стапката на спонтана фисија е 20 пати поголема (bu - ' наспроти 310 10). Неутронскиот флукс од 239Pu е 3 пати поголем од оној од 239Pu. Создавањето нуклеарно полнење врз основа на 2 sz бара повеќе напор отколку на ^Pu. Главната пречка е присуството на нечистотијата 232U во 232U, y-зрачењето на проектите на распаѓање на кои ја отежнува работата со 2zzi и го олеснува откривањето на готови оружја. Покрај тоа, краткиот полуживот од 2 3 2 U го прави активен извор на a-честички. 2 zzi со 1% 232 и има 3 пати посилна а-активност од плутониум од типот на оружје и, соодветно, поголема радиотоксичност. Оваа а-активност предизвикува раѓање на неутрони во лесните елементи на полнењето на оружјето. За да се минимизира овој проблем, присуството на такви елементи како Be, B, F, Li треба да биде минимално. Присуството на неутронска позадина не влијае на работата на системите за имплозија, но потребно е високо ниво на чистота за лесни елементи за шеми со пиштоли. zgi не е штетен, па дури и пожелен, бидејќи ја намалува можноста за користење на ураниум за цели на оружје .По преработка на потрошеното нуклеарно гориво и повторна употреба на горивото, содржината на 232U достигнува 0,1 + 0,2%.

Распаѓањето на 2 zzy се случува во следните насоки:

А-распаѓање во 22 9-ти (веројатност 100%, енергија на распаѓање 4,909 MeV):

енергијата на емитираните n-честички е 4,729 MeV (во 1,61% од случаите), 4,784 MeV (во 13,2% од случаите) и 4,824 MeV (во 84,4% од случаите).

• - спонтана фисија (веројатност
• - кластерско распаѓање со формирање на нуклидот 28 Mg (веројатноста за распаѓање е помала од 1,3*10 -13%):

Распаѓање на кластерот со формирање на нуклидот 24 Ne (веројатност на распаѓање 7,3-10-“%):

Синџирот на распаѓање 2 zz припаѓа на серијата Нептуниум.

Специфичната радиоактивност е 2 zzi 3,57-8 Bq/g, што одговара на а-активност (и радиотоксичност) од -15% од плутониум. Само 1% 2 3 2 U ја зголемува радиоактивноста на 212 mCi/g.

Ураниум-234(Уран II, UII)е дел од природен ураниум (0,0055%), 2,445105 години, а-емитер (енергија на a-честички 4,777 (72%) и

4,723 (28%) MeV), матични радионуклиди: 2 s 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

ќерка изотоп во 2 с"т.

Обично 234 U е во рамнотежа со 2 3 8 u, се распаѓа и се формира со иста брзина. Приближно половина од радиоактивноста на природниот ураниум е придонесот од 234 U. Вообичаено 234U се добива со јоно-разменувачка хроматографија на стари препарати од чист 238 Pu. При а-распаѓање, *34U се позајмува на 234U, така што старите препарати на 238Pu се добри извори на 234U. 100 g 2s8Pu содржат 776 mg 234U по една година, по 3 години

2,2 g 2 34U. Концентрацијата на 2 34 U во високо збогатениот ураниум е доста висока поради преференцијалното збогатување со лесни изотопи. Бидејќи 234u е силен y-емитер, постојат ограничувања за неговата концентрација во ураниум наменет за преработка во гориво. Покаченото ниво од 234i е прифатливо за реакторите, но повторно обработениот SNF содржи веќе неприфатливи нивоа на овој изотоп.

Распаѓањето на 234u се случува по следните линии:

А-распаѓање на 23°T (веројатност 100%, енергија на распаѓање 4,857 MeV):

енергијата на емитираните a-честички е 4,722 MeV (во 28,4% од случаите) и 4,775 MeV (во 71,4% од случаите).

• - спонтана фисија (веројатност 1,73-10-9%).
• - кластерско распаѓање со формирање на нуклидот 28 Mg (веројатноста за распаѓање е 1,4-10 "n%, според други извори 3,9-10-"%):

• - распаѓање на кластерот со формирање на нуклиди 2 4Ne и 26 Ne (веројатноста за распаѓање е 9-10", 2%, според други податоци 2,3-10 - 11%):

Познат е единствениот изомер 2 34ti (Tx/ 2 = 33,5 μs).

Апсорпциониот пресек на 2 термички неутрони 34U е 10 штала, а за резонантниот интеграл просечен во различни средни неутрони, 700 штала. Затоа, во термалните неутронски реактори, тој се претвора во фисилни 235U со поголема брзина отколку многу повеќе 238U (со пресек од 2,7 штала) се претвора во 2 s9Pu. Како резултат на тоа, SNF содржи помалку 234 U од свежото гориво.

Ураниум-235припаѓа на семејството 4P + 3, е способен да произведе верижна реакција на фисија. Ова е првиот изотоп на кој е откриена реакцијата на принудна фисија на јадра под дејство на неутрони. Апсорбирајќи неутрон, 235U оди во 2 zbi, кој е поделен на два дела, ослободувајќи енергија и емитувајќи неколку неутрони. Расцепен од неутрони од која било енергија, способен за спонтано фисија, изотопот 2 35U е дел од природниот утан (0,72%), а-емитер (енергии 4,397 (57%) и 4,367 (18%) MeV), Ti/j=7.038-ти 8 години, родителски нуклиди 2 35Pa, 2 35Np и 2 39Pu, ќерка - 23"Th. Интензитетот на спонтана фисија 2 3su 0,16 поделби/s kg. Со фисија на едно 2 35U јадро се ослободуваат 200 MeV енергија = 3,2 Yu p J, т.е. 18 TJ/mol=77 TJ/kg. Напречниот пресек на фисија со топлински неутрони е 545 штали, а кај брзи неутрони - 1,22 штали, принос на неутрони: по настан на фисија - 2,5, по апсорбиран неутрон - 2,08.

Коментар. Напречниот пресек на бавните неутрони за фаќање се формира изотоп 2 si (10 штала), така што вкупниот пресек на апсорпција на бавните неутрони е 645 штала.

• - спонтана фисија (веројатност 7*10~9%);
• - распаѓање на кластерот со формирање на нуклиди 2 °Ne, 2 5Ne и 28 Mg (веројатностите се соодветно 8-io - 10%, 8-kg 10%, 8 * 10 ".0%):

Ориз. еден.

Единствениот познат изомер е 2 35n»u (7/ 2 = 26 мин).

Специфична активност 2 35C 7,77-u 4 Bq/g. Критичната маса на ураниум од типот оружје (93,5% 2 35U) за топка со рефлектор е 15-7-23 kg.

Fission 2 » 5U се користи во атомско оружје, за производство на енергија и за синтеза на важни актиниди. Верижната реакција се одржува поради вишокот на неутрони произведени при фисија на 2 35C.

Ураниум-236се јавува на Земјата во природата во трагови (на Месечината е повеќе), а-емитер (?

Ориз. 2. Радиоактивно семејство 4/7+2 (вклучувајќи -3 8 и).

Во атомски реактор, 233 апсорбира термички неутрон, по што се расцепува со веројатност од 82%, и емитира y-квант со веројатност од 18% и се претвора во 236 и . Во мали количини е дел од свежо гориво; се акумулира кога ураниумот е озрачен со неутрони во реакторот и затоа се користи како „сигнален уред“ на SNF. 2 h b и се формира како нуспроизвод при одвојување на изотопи со гасна дифузија при регенерација на искористеното нуклеарно гориво. 236 U произведени во енергетски реактор е неутронски отров; неговото присуство во нуклеарното гориво се компензира со високо ниво на збогатување од 2 35U.

2б и се користи како трагач за мешање на океанските води.

Ураниум-237,Т&= 6,75 дена, бета и гама емитер, може да се добијат со нуклеарни реакции:

Детекција 287 и спроведена по линии со еу= o.v MeV (36%), 0,114 MeV (0,06%), 0,165 MeV (2,0%), 0,208 MeV (23%)

237U се користи во методот на радиоактивни трагачи во хемиските истражувања. Мерењето на концентрацијата (2 4°Am) во испадот од тестот за атомско оружје дава вредни информации за типот на полнење и опремата што се користи.

Ураниум-238- припаѓа на семејството 4P + 2, фисилен со високоенергетски неутрони (повеќе од 1,1 MeV), способен за спонтано фисија, ја формира основата на природен ураниум (99,27%), а-емитер, 7'; /2=4>468-109 години, директно се распаѓа на 2 34-ти, формира голем број генетски поврзани радионуклиди и по 18 производи се претвора во 206 Pb. Чистата 2 3 8 U има специфична радиоактивност од 1,22-104 Bq. Полуживотот е многу долг - околу 10 16 години, така што веројатноста за фисија во однос на главниот процес - емисијата на а-честичка - е само 10 "7. Еден килограм ураниум дава само 10 спонтани фисии на второ, а во исто време а-честичка испушта 20 милиони јадра Родителски нуклиди: 2 4 2 Pu(a), *spa(p-) 234Th, ќерка Т,/ 2 = 2 :и 4 ти.

Ураниум-238 се формира како резултат на следните распаѓања:

2 (V0 4) 2] 8Н 2 0. Од секундарните минерали, вообичаен е хидриран калциум уранил фосфат Ca (U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0. Често ураниумот во минералите е придружен со други корисни елементи - титаниум , тантал, ретки земји. Затоа, природно е да се стремиме кон сложена обработка на рудите што содржат ураниум.

Основни физички својства на ураниумот: атомска маса 238,0289 а.м.в. (g/mol); атомски радиус 138 pm (13 часот = 12 m); енергија на јонизација (прв електрон 7,11 eV; електронска конфигурација -5f36d‘7s 2; состојби на оксидација 6, 5, 4, 3; G P l \u003d 113 2, 2 °; Т т,1=3818°; густина 19,05; специфичен топлински капацитет 0,115 JDKmol); јакост на истегнување 450 MPa, топлина на фузија 12,6 kJ/mol, топлина на испарување 417 kJ/mol, специфичен топлински капацитет 0,115 J/(mol-K); моларен волумен 12,5 cm3/mol; карактеристичната Debye температура © D = 200K, температурата на премин во суперспроводлива состојба е 0,68K.

Ураниумот е тежок, сребрено-бел, сјаен метал. Тој е малку помек од челикот, податлив, флексибилен, има мали парамагнетни својства и е пирофорен во прашкаста состојба. Ураниумот има три алотропни форми: алфа (ромбични, a-U, параметри на решетка 0=285, б= 587, c=49b pm, стабилна до 667,7°), бета (тетрагонална, pU, стабилна од 667,7 до 774,8°), гама (со кубна решетка во центарот на телото, yU, постоечка од 774,8° до точки на топење, frm= ii34 0), каде што ураниумот е најподматлив и најпогоден за преработка.

На собна температура, ромбичната а-фаза е стабилна, призматската структура се состои од брановидни атомски слоеви паралелни на рамнината abc,во исклучително асиметрична призматична решетка. Во рамките на слоевите, атомите се тесно поврзани, додека јачината на врските помеѓу атомите на соседните слоеви е многу послаба (сл. 4). Оваа анизотропна структура го отежнува спојувањето на ураниумот со други метали. Само молибден и ниобиум создаваат легури во цврста состојба со ураниум. Сепак, металниот ураниум може да комуницира со многу легури, формирајќи меѓуметални соединенија.

Во интервалот 668 ^ 775 ° има (3-ураниум. Решетка од тетрагонален тип има слоевит структура со слоеви паралелни на рамнината abво позиции 1/4С, 1/2 Сои единечна ќелија 3/4C. На температури над 775°, y-ураниумот се формира со кубна решетка во центарот на телото. Додавањето на молибден овозможува да се има y-фазата на собна температура. Молибденот формира широк опсег на цврсти раствори со y-ураниум и ја стабилизира y-фазата на собна температура. y-Ураниумот е многу помек и податлив од кршливите a- и (3-фази.

Неутронското зрачење има значително влијание врз физичките и механичките својства на ураниумот, предизвикувајќи зголемување на големината на примерокот, промена во обликот, како и нагло влошување на механичките својства (лази, кршливост) на блоковите од ураниум за време на работа на нуклеарен реактор. Зголемувањето на волуменот се должи на акумулацијата во ураниум при фисија на нечистотии на елементи со помала густина (превод 1% ураниумот во фрагментирани елементи го зголемува волуменот за 3,4%).

Ориз. 4. Некои кристални структури на ураниум: a - a-ураниум, b - p-ураниум.

Најчести методи за добивање на ураниум во метална состојба се редукцијата на нивните флуориди со алкални или земноалкални метали или електролиза на нивните топени соли. Ураниумот може да се добие и со металотермичка редукција од карбиди со волфрам или тантал.

Способноста лесно да се донира електрони ги одредува намалувачките својства на ураниумот и неговата висока хемиска активност. Ураниумот може да стапи во интеракција со речиси сите елементи, освен со благородни гасови, притоа добивајќи оксидациски состојби +2, +3, +4, +5, +6. Во растворот, главната валентност е 6+.

Брзо оксидирачки во воздухот, металниот ураниум е покриен со ириден филм од оксид. Финиот прав од ураниум спонтано се запали во воздухот (на температури од 1504-175°), формирајќи и;) Ов. На 1000°, ураниумот се комбинира со азот и формира жолт ураниум нитрид. Водата е способна да реагира со метал полека при ниски температури и брзо при високи температури. Ураниумот бурно реагира со зовриена вода и пареа и ослободува водород, кој формира хидрид со ураниум.

Оваа реакција е посилна од согорувањето на ураниум во кислород. Таквата хемиска активност на ураниумот го прави неопходно да се заштити ураниумот во нуклеарните реактори од контакт со вода.

Ураниумот се раствора во хлороводородна, азотна и други киселини, формирајќи U(IV) соли, но не комуницира со алкалите. Ураниум го поместува водородот од неорганските киселини и солените раствори на метали како жива, сребро, бакар, калај, платина и злато. Со силно тресење, металните честички на ураниум почнуваат да светат.

Карактеристиките на структурата на електронските обвивки на атомот на ураниум (присуство на ^/-електрони) и некои негови физичко-хемиски својства служат како основа за класификација на ураниумот како актинид. Сепак, постои хемиска аналогија помеѓу ураниумот и Cr, Mo и W. Ураниумот е многу реактивен и реагира со сите елементи освен благородните гасови. Во цврстата фаза, примери за U(VI) се уранил триоксид U0 3 и уранил хлорид U0 2 C1 2 . Ураниум тетрахлорид UC1 4 и ураниум диоксид U0 2

U(IV) примери. Супстанциите што содржат U(IV) обично се нестабилни и стануваат шествалентни при продолжено изложување на воздух.

Шест оксиди се инсталирани во системот ураниум-кислород: UO, U0 2, U 4 0 9 и 3 Ov, U0 3. Тие се карактеризираат со широка област на хомогеност. U0 2 е основен оксид, додека U0 3 е амфотеричен. U0 3 - во интеракција со водата формира голем број хидрати, од кои најважни се диуронската киселина H 2 U 2 0 7 и уранската киселина H 2 1U 4. Со алкалите, U0 3 формира соли на овие киселини - уранати. Кога U0 3 се раствора во киселини, се формираат соли на двојно наелектризираниот уранил катјон U0 2 a+.

Ураниум диоксид, U0 2, е кафеав во стехиометриски состав. Како што се зголемува содржината на кислород во оксидот, бојата се менува од темно кафеава во црна. Кристална структура од типот CaF 2, а = 0,547 nm; густина 10,96 g / cm "* (највисока густина меѓу ураниум оксиди). , pl \u003d 2875 0, Т кн „ \u003d 3450 °, D # ° 298 \u003d -1084,5 kJ / mol. Ураниум диоксидот е полупроводник со спроводливост на дупки, силен парамагнет. MAC = 0,015 mg/m3. Да не се раствораме во вода. На температура од -200° додава кислород, достигнувајќи состав U0 2>25.

Ураниум (IV) оксид може да се добие со реакции:

Ураниум диоксидот покажува само основни својства, тој одговара на основниот хидроксид U (OH) 4, кој потоа се претвора во хидриран хидроксид U0 2 H 2 0. Ураниум диоксидот полека се раствора во силни неоксидирачки киселини во отсуство на атмосферски кислород за да формира W + јони:

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

Растворлив е во концентрирани киселини, а стапката на растворање може значително да се зголеми со додавање на флуор јон.

Кога се раствора во азотна киселина, се формира уранил јон 1U 2 2+:

Triuran octoxide U 3 0s (ураниум оксид) - прав, чија боја варира од црна до темно зелена; при силно дробење - маслинесто-зелена боја. Големите црни кристали оставаат зелени потези на порцелан. Постојат три познати кристални модификации на U 3 0 h: a-U 3 C>8 - ромбична кристална структура (sp. gr. C222; 0=0,671 nm; 6=1,197 nm; c=0,83 nm; г =0,839 nm); p-U 3 0e - ромбична кристална структура (просторна група Stst; 0=0,705 nm; 6=1,172 nm; 0=0,829 nm. Почетокот на распаѓање е 100 ° (оди до 110 2), MPC = 0,075 mg / m3.

U 3 C>8 може да се добие со реакцијата:

Со калцинирање на U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 или (NH 4) 2 U 2 0 7 на 750 0 во воздух или во кислородна атмосфера ( p = 150 + 750 mm Hg) примаат стехиометриски чист U 3 08.

Кога U 3 0s се калцинира на T > 100°, се намалува на 110 2, меѓутоа, кога се лади во воздух, се враќа на U 3 0s. U 3 0e се раствора само во концентрирани силни киселини. Во хлороводородната и сулфурната киселина се формира мешавина од U(IV) и U(VI), а во азотна киселина се формира уранил нитрат. Разредените сулфурни и хлороводородни киселини реагираат многу слабо со U 3 Os дури и кога се загреваат, додавањето на оксидирачки агенси (азотна киселина, пиролузит) нагло ја зголемува стапката на растворање. Концентриран H 2 S0 4 раствора U 3 Os со формирање на U(S0 4) 2 и U0 2 S0 4 . Азотната киселина го раствора U 3 Oe со формирање на уранил нитрат.

Ураниум триоксид, U0 3 - кристална или аморфна супстанција со светло жолта боја. Реагира со вода. MPC \u003d 0,075 mg / m 3.

Се добива со калцинирање на амониум полиуранати, ураниум пероксид, уранил оксалат на 300-500 ° и хексахидрат уранил нитрат. Во овој случај, се формира портокалов прав од аморфна структура со густина

6,8 g/cm. Кристалната форма IO 3 може да се добие со оксидација на U 3 0 8 на температури од 450 ° -750 ° во проток на кислород. Постојат шест кристални модификации на U0 3 (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 е хигроскопна и се претвора во уранил хидроксид во влажен воздух. понатамошното загревање до 6оо° овозможува да се добие U 3 Os.

Водородот, амонијакот, јаглеродот, алкалните и земноалкалните метали го намалуваат U0 3 на U0 2 . Со пропуштање на мешавина од гасови HF и NH 3, се формира UF 4. Во најголема валентност, ураниумот покажува амфотерични својства. Под дејство на U0 3 киселините или нивните хидрати, се формираат уранилни соли (U0 2 2+), обоени во жолто-зелена боја:

Повеќето уранилни соли се многу растворливи во вода.

Со алкали, кога се спојуваат, U0 3 формира соли на уранска киселина - уранати MDKH,:

Со алкални раствори, ураниум триоксидот формира соли на полиурански киселини - полиуранати dgM 2 0y110 3 pH^O.

Солите на ураниумската киселина се практично нерастворливи во вода.

Киселините својства на U(VI) се помалку изразени од основните.

Ураниум реагира со флуор на собна температура. Стабилноста на повисоките халиди се намалува од флуориди до јодиди. Флуоридите UF 3, U4F17, U2F9 и UF 4 се неиспарливи, а UFe е испарлив. Најважни од флуоридите се UF 4 и UFe.

Ftpppippyanir okgilya t "yanya ppptrkart во пракса:

Реакцијата во флуидизирано корито се изведува според равенката:

Можно е да се користат средства за флуорирање: BrF 3, CC1 3 F (фреон-11) или CC1 2 F 2 (фреон-12):

Ураниум (1U) флуорид UF 4 („зелена сол“) - прав од синкаво-зелена до смарагд боја. G 11L \u003d SW6 °; G до, ",. \u003d -1730 °. DYa ° 29 8 = 1856 kJ / mol. Кристалната структура е моноклинична (sp. gp C2/c; 0=1,273 nm; 5=1,075 nm; 0=0,843 nm; d= 6,7 nm; p \u003d 12b ° 20 "; густина 6,72 g / cm3. UF 4 е стабилно, неактивно, неиспарливо соединение, слабо растворливо во вода. Најдобар растворувач за UF 4 е испаруваната перхлорна киселина HC10 4. Се раствора во оксидирачки киселини за да се формира уранилна сол брзо се раствора во топол раствор од Al(N0 3) 3 или A1C1 3, како и во раствор од борна киселина закиселена со H 2 S0 4 , HC10 4 или HC1. или борна киселина, исто така придонесуваат за растворање на UF 4. Формира голем број на ретко растворливи двојни соли со флуориди на други метали (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, итн.) NH 4 UF 5 е од индустриско значење.

U(IV) флуоридот е среден производ во препаратот

и UF6 и ураниум метал.

UF 4 може да се добие со реакции:

или со електролитичка редукција на уранил флуорид.

Ураниум хексафлуорид UFe - на собна температура, кристали од слонова коска со висок индекс на рефракција. Густина

5,09 g/cm3, густината на течност UFe е 3,63 g/cm3. Летечка врска. Tvoag = 5^>5°> Gil=64,5° (под притисок). Притисокот на заситената пареа достигнува во атмосферата на 560°. Енталпија на формирање на AR° 29 8 = -2116 kJ/mol. Кристалната структура е ромбична (sp. gr. Rpta; 0=0,999 nm; фе= 0,8962 nm; c=0,5207 nm; г 5.060 nm (250). MPC - 0,015 mg / m3. Од цврста состојба, UF6 може да се возвиши од цврстата фаза (сублимира) во гас, заобиколувајќи ја течната фаза преку широк опсег на притисоци. Топлина на сублимација на 50 0 50 kJ/mg. Молекулата нема диполен момент, така што UF6 не се поврзува. Пареи UFr, - идеален гас.

Се добива со дејство на флуор на U од неговите соединенија:

Покрај реакциите во гасна фаза, постојат и реакции во течна фаза.

добивање на UF6 користејќи халофлуориди, на пример

Постои начин да се добие UF6 без употреба на флуор - со оксидација на UF 4:

UFe не реагира со сув воздух, кислород, азот и CO 2, но при контакт со вода, дури и со траги од неа, се подложува на хидролиза:

Тој е во интеракција со повеќето метали, формирајќи ги нивните флуориди, што ги комплицира методите на неговото складирање. Погодни материјали за садови за работа со UF6 се: Ni, Monel и Pt кога се загреваат, тефлон, апсолутно сув кварц и стакло, бакар и алуминиум кога е ладно. На температури од 25 јуо 0 формира сложени соединенија со флуориди на алкални метали и сребро од типот 3NaFUFr>, 3KF2UF6.

Добро се раствора во разни органски течности, неоргански киселини и во сите халогени флуориди. Инертни за сушење 0 2 , N 2 , CO 2 , C1 2 , Br 2 . UFr се карактеризира со реакции на редукција со повеќето чисти метали. UF6 енергично реагира со јаглеводороди и други органски материи, така што затворените контејнери со UFe може да експлодираат. UF6 во опсег од 25 - 100° формира сложени соли со флуориди на алкали и други метали. Ова својство се користи во технологијата за селективно екстракција на UF

Ураниум хидридите UH 2 и UH 3 заземаат средна позиција помеѓу хидридите слични на сол и хидридите како што се цврстите раствори на водород во металот.

Кога ураниумот реагира со азот, се формираат нитриди. Во системот U-N се познати четири фази: UN (ураниум нитрид), a-U 2 N 3 (секвинитрид), p-U 2 N 3 и UN If90. Не е можно да се дојде до составот на ОН 2 (динитрид). Сигурни и добро контролирани се синтезите на ураниум мононитрид UN, кои најдобро се прават директно од елементите. Нитридите на ураниум се прашкасти материи, чија боја варира од темно сива до сива; личи на метал. UN има кубна кристална структура во центарот на лицето, како што е NaCl (0=4,8892 A); (/ = 14,324, 7 ^ = 2855 °, стабилен во вакуум до 1700 0. Се добива со реакција на U или U хидрид со N 2 или NH 3, разградување на повисоки нитриди U на 1300 ° или нивно редукција со метален ураниум. U 2 N 3 е познат во две полиморфни модификации: кубен a и хексагонален p (0=0,3688 nm, 6=0,5839 nm), ослободува N 2 во вакуум над 8oo°. Се добива со редукција на UN 2 со водород. Динитрид UN 2 се синтетизира со реакција на U со N 2 при висок притисок N 2 . Нитридите на ураниум се лесно растворливи во киселини и алкални раствори, но се распаѓаат со стопени алкалии.

Ураниум нитрид се добива со двостепена карботермална редукција на ураниум оксид:

Греење во аргон на 7M450 0 за 10 * 20 часа

Можно е да се добие ураниум нитрид со состав близок до динитрид, UN 2 , со дејство на амонијак на UF 4 при висока температура и притисок.

Ураниум динитрид се распаѓа кога се загрева:

Ураниум нитрид, збогатен со 2 35 U, има поголема густина на фисија, топлинска спроводливост и точка на топење од ураниум оксидите, традиционалното гориво на модерните енергетски реактори. Исто така, има добра механичка и стабилност, надминувајќи го традиционалното гориво. Затоа, ова соединение се смета за ветувачка основа за брзи неутронски реактори за нуклеарно гориво (нуклеарни реактори од IV генерација).

Коментар. ОН се многу корисни за збогатување на „5N, бидејќи ,4 N има тенденција да фати неутрони, генерирајќи го радиоактивниот изотоп 14 C со реакцијата (n, p).

Ураниум карбид UC 2 (?-фаза) е светло сива кристална супстанција со метален сјај. Во системот U-C (ураниум карбиди) има UC 2 (?-фаза), UC 2 (b 2-фаза), U 2 C 3 (е-фаза), UC (b 2-фаза) - ураниум карбиди. Ураниум дикарбид UC 2 може да се добие со реакциите:

U + 2C ^ UC 2 (54v)

Ураниум карбидите се користат како гориво за нуклеарни реактори, тие се ветувачки како гориво за вселенски ракетни мотори.

Уранил нитрат, уранил нитрат, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. Улогата на металот во оваа сол ја игра уранил катјон 2+. Жолти кристали со зеленкаст сјај, лесно растворливи во вода. Водениот раствор е кисел. Растворлив во етанол, ацетон и етер, нерастворлив во бензен, толуен и хлороформ. Кога се загреваат, кристалите се топат и ослободуваат HN0 3 и H 2 0. Кристалниот хидрат лесно еродира во воздухот. Карактеристична реакција е што под дејство на NH 3 се формира жолт талог од амониум урат.

Ураниумот е способен да формира метални органски соединенија. Примери се деривати на циклопентадиенил од составот U(C5H5)4 и нивните халогенирани u(C5H5)3G или u(C5H5)2G2.

Во водени раствори, ураниумот е најстабилен во оксидационата состојба U(VI) во форма на уранил јон U0 2 2+. Во помала мера, се карактеризира со состојба U(IV), но може да постои дури и во форма U(III). Состојбата на оксидација U(V) може да постои како јо IO 2 +, но оваа состојба ретко се забележува поради тенденцијата за диспропорција и хидролиза.

Во неутрални и кисели раствори, U(VI) постои како U0 2 2+ - жолт уранил јон. Добро растворливите уранилни соли вклучуваат нитрат U0 2 (N0 3) 2, сулфат U0 2 S0 4, хлорид U0 2 C1 2, флуорид U0 2 F 2, ацетат U0 2 (CH 3 C00) 2. Овие соли се изолирани од раствори во форма на кристални хидрати со различен број на молекули на вода. Малку растворливи соли на уранил се: оксалат U0 2 C 2 0 4, фосфати U0 2 HP0. и UO2P2O4, амониум уранил фосфат UO2NH4PO4, натриум уранил ванадат NaU0 2 V0 4, фероцијанид 20 (. Уранил јон се карактеризира со тенденција да формира сложени соединенија. Значи, познати се комплекси со флуорни јони од типот -, 4-; нитратни комплекси" и 2 *; сулфатни комплекси 2 "и 4-; карбонатни комплекси 4" и 2" итн. Под дејство на алкали на раствори на уранилни соли, се ослободуваат ретко растворливи талози од диуранати од типот Me 2 U 2 0 7 (Me 2 U0 4 моноуранати не се изолирани од растворите, тие се добиваат со фузија на ураниум оксиди со алкалии) Познати се Me 2 U n 0 3 n+i полиуранати (на пример, Na 2 U60i 9).

U(VI) се редуцира во киселински раствори до U(IV) со железо, цинк, алуминиум, натриум хидросулфит и натриум амалгам. Растворите се обоени со зелена боја. Алкалите преципитираат хидроксид и 0 2 (0H) 2 од нив, флуороводородна киселина - флуорид UF 4 -2,5H 2 0, оксална киселина - оксалат U (C 2 0 4) 2 -6H 2 0. Тенденцијата за формирање на комплекси во U 4+ јон помал од оној на јоните на ураниум.

Ураниум (IV) во раствор е во форма на U 4+ јони, кои се високо хидролизирани и хидрирани:

Хидролизата е потисната во киселински раствори.

Ураниум (VI) во раствор формира уранил оксокација - U0 2 2+ Познати се бројни уранилни соединенија, чии примери се: 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 итн.

При хидролиза на уранил јон, се формираат голем број мултинуклеарни комплекси:

Со понатамошна хидролиза, се појавува U 3 0s (0H) 2, а потоа U 3 0 8 (0H) 4 2 -.

За квалитативно откривање на ураниум се користат методи на хемиски, луминисцентни, радиометриски и спектрални анализи. Хемиските методи главно се засноваат на формирање обоени соединенија (на пример, црвено-кафеава боја на соединението со фероцианид, жолта со водород пероксид, сина со арсеназо реагенс). Луминисцентниот метод се заснова на способноста на многу соединенија на ураниум да дадат жолтеникаво-зеленикав сјај под дејство на УВ зраците.

Квантитативното определување на ураниумот се врши со различни методи. Најважни од нив се: волуметриски методи, кои се состојат во редукција на U(VI) до U(IV) проследено со титрација со раствори на оксидирачки агенси; методи на тежина - таложење на уранити, пероксид, U(IV) купферанати, оксикинолат, оксалат итн. проследено со нивно калцинирање на 100° и тежина U 3 0s; Поларографските методи во раствор од нитрат овозможуваат да се одредат 10 x 7 x 10-9 g ураниум; бројни колориметриски методи (на пример, со H 2 0 2 во алкална средина, со арсеназо реагенс во присуство на EDTA, со дибензоилметан, во форма на тиоцијанат комплекс итн.); луминисцентен метод, што овозможува да се одреди кога е споено со NaF до ју 11 g ураниум.

235U припаѓа на групата А на опасност од зрачење, минималната значајна активност MZA=3,7-10 4 Bq, 2 s 8 и - во групата D, MZA=3,7-10 6 Bq (300 g).

Кога беа откриени радиоактивните елементи на периодниот систем, едно лице на крајот излезе со апликација за нив. Ова се случи со ураниумот. Се користеше и за воени и за цивилни цели. Ураниумската руда беше преработена, добиениот елемент се користеше во индустријата за бои и лакови и стакло. Откако беше откриена неговата радиоактивност, почна да се користи во Колку чисто и еколошки е ова гориво? За ова се уште се дебатира.

природен ураниум

Во природата, ураниумот не постои во својата чиста форма - тој е составен дел на рудата и минералите. Главната руда на ураниум е карнотит и пичбленд. Исто така, значајни наоѓалишта на оваа стратешка се среќаваат во минералите со ретки земји и тресет - ортит, титанит, циркон, моназит, ксенотим. Наслаги на ураниум може да се најдат во карпи со кисела средина и високи концентрации на силициум. Негови придружници се калцит, галена, молибденит итн.

Светски депозити и резерви

До денес, многу наоѓалишта се истражени во слој од 20 километри од површината на земјата. Сите тие содржат огромен број тони ураниум. Оваа количина е способна да му обезбеди на човештвото енергија за многу стотици години што доаѓаат. Водечки земји во кои рудата на ураниум се наоѓа во најголем обем се Австралија, Казахстан, Русија, Канада, Јужна Африка, Украина, Узбекистан, САД, Бразил, Намибија.

Видови ураниум

Радиоактивноста ги одредува својствата на хемискиот елемент. Природниот ураниум се состои од три негови изотопи. Двајца од нив се предци на радиоактивната серија. Природните изотопи на ураниум се користат за создавање гориво за нуклеарни реакции и оружје. Исто така, ураниум-238 служи како суровина за производство на плутониум-239.

Ураниумските изотопи U234 се ќерка нуклиди на U238. Тие се препознаваат како најактивни и обезбедуваат силно зрачење. Изотопот U235 е 21 пати послаб, иако успешно се користи за горенаведените цели - има способност да се одржува без дополнителни катализатори.

Покрај природните, постојат и вештачки изотопи на ураниум. Денес има 23 такви познати, најважниот од нив - U233. Се одликува со способноста да се активира под влијание на бавни неутрони, додека останатите бараат брзи честички.

Класификација на рудата

Иако ураниумот може да се најде речиси насекаде - дури и во живите организми - слоевите во кои се содржи може да бидат од различни видови. Ова зависи и од методите на екстракција. Ураниумската руда е класифицирана според следниве параметри:

1. Услови на формирање - ендогени, егзогени и метаморфогени руди.
2. Природата на минерализацијата на ураниумот е примарна, оксидирана и мешана руда на ураниум.
3. Големината на агрегати и зрна минерали - крупнозрнести, среднозрнести, ситнозрнести, ситнозрнести и дисперзирани рудни фракции.
4. Корисноста на нечистотиите - молибден, ванадиум итн.
5. Составот на нечистотии - карбонат, силикат, сулфид, железен оксид, каустобиолитик.

Во зависност од тоа како е класифицирана ураниумската руда, постои начин да се извлече хемиски елемент од неа. Силикат се третира со разни киселини, карбонат - со раствори од сода, каустобиолитот се збогатува со согорување, а железен оксид се топи во висока печка.

Како се ископува ураниумска руда?

Како и во секој рударски бизнис, постои одредена технологија и методи за екстракција на ураниум од карпи. Сè зависи и од тоа кој изотоп се наоѓа во слојот на литосферата. Ураниумската руда се ископува на три начини. Економски оправдано изолирање на елементот од карпата е кога неговата содржина е во износ од 0,05-0,5%. Постои рудник, каменолом и метод на вадење. Употребата на секој од нив зависи од составот на изотопите и длабочината на карпата. Каменолом ископ на ураниумска руда е можно со плитка појава. Ризикот од изложеност е минимален. Нема проблеми со опремата - нашироко се користат булдожери, натоварувачи, кипер.

Рударството е покомплексно. Овој метод се користи кога елементот се појавува на длабочина до 2 километри и е економски исплатлив. Карпата мора да содржи висока концентрација на ураниум за да биде целисходно ископувана. Адитот обезбедува максимална безбедност, ова се должи на начинот на кој рудата на ураниум се ископува под земја. Работниците се обезбедени со комбинезони, работното време е строго ограничено. Рудниците се опремени со лифтови, засилена вентилација.

Лижењето е третиот метод - најчист од еколошка гледна точка и безбедноста на вработените во рударското претпријатие. Посебен хемиски раствор се испумпува преку систем на дупчени бунари. Се раствора во резервоарот и се заситува со соединенија на ураниум. Растворот потоа се испумпува и се испраќа во погони за преработка. Овој метод е попрогресивен, овозможува намалување на економските трошоци, иако постојат голем број ограничувања за неговата примена.

Депозити во Украина

Се покажа дека земјата е среќен сопственик на наоѓалишта на елементот од кој се произведува.Според прогнозите, рудите на ураниум во Украина содржат до 235 тони суровини. Во моментов се потврдени само наоѓалишта кои содржат околу 65 тони. Веќе е разработена одредена сума. Дел од ураниумот се користел дома, а дел се извезувал.

Главното наоѓалиште е регионот на ураниумска руда Кировоград. Содржината на ураниум е ниска - од 0,05 до 0,1% по тон карпа, така што цената на материјалот е висока. Како резултат на тоа, добиените суровини се разменуваат во Русија за готови прачки за гориво за електрани.

Вториот голем депозит е Новоконстантиновскоје. Содржината на ураниум во карпата овозможи да се намалат трошоците во споредба со Кировоградское за речиси 2 пати. Сепак, развој не се спроведува од 90-тите, сите рудници се поплавени. Во врска со влошувањето на политичките односи со Русија, Украина може да остане без гориво за

Руска ураниумска руда

Во однос на ископувањето ураниум, Руската Федерација е на петтото место меѓу другите земји во светот. Најпознати и најмоќни се Кјагдинское, Количканское, Источноје, Кореткондинское, Намарусскоје, Добринскоје (Република Бурјатија), Аргунскоје, Жерловоје. 93% од целиот руски ураниум се ископува во регионот Чита (главно со методи на отворен коп и рудници).

Ситуацијата е нешто поинаква со наоѓалиштата во Бурјатија и Курган. Ураниумската руда во Русија во овие региони лежи на таков начин што овозможува екстракција на суровини со лужење.

Вкупно во Русија се предвидуваат наоѓалишта од 830 тони ураниум, а има околу 615 тони потврдени резерви. Тоа се и наоѓалишта во Јакутија, Карелија и други региони. Бидејќи ураниумот е стратешка глобална суровина, бројките можеби не се точни, бидејќи многу од податоците се класифицирани, само одредена категорија луѓе имаат пристап до нив.

Ураниумот е радиоактивен метал. Во природата, ураниумот се состои од три изотопи: ураниум-238, ураниум-235 и ураниум-234. Највисоко ниво на стабилност е забележано за ураниум-238.

радиоактивно распаѓање на ураниум

Радиоактивното распаѓање е процес на ненадејна промена во составот или внатрешната структура на атомските јадра, кои се карактеризираат со нестабилност. Во овој случај, се испуштаат елементарни честички, гама кванти и/или нуклеарни фрагменти. Радиоактивните материи содржат радиоактивно јадро. Јадрото ќерка што произлегува од радиоактивното распаѓање, исто така, може да стане радиоактивно и, по одредено време, да претрпи распаѓање. Овој процес продолжува додека не се формира стабилно јадро без радиоактивност. Радерфорд експериментално докажал во 1899 година дека солите на ураниум испуштаат три вида зраци:

• α-зраци - прилив на позитивно наелектризирани честички
• β-зраци - прилив на негативно наелектризирани честички
• γ-зраци - не создаваат отстапувања во магнетното поле.

Радиоактивност на ураниум

Природната радиоактивност е она што го разликува радиоактивниот ураниум од другите елементи. Атомите на ураниум, без оглед на какви било фактори и услови, постепено се менуваат. Во овој случај, се испуштаат невидливи зраци. По трансформациите што се случуваат кај атомите на ураниум, се добива различен радиоактивен елемент и процесот се повторува. Тој ќе повтори онолку пати колку што е потребно за да добие нерадиоактивен елемент. На пример, некои синџири на трансформации имаат до 14 фази. Во овој случај, среден елемент е радиумот, а последната фаза е формирањето на олово. Овој метал не е радиоактивен елемент, така што голем број трансформации се прекинати. Сепак, потребни се неколку милијарди години за целосна трансформација на ураниумот во олово.
Радиоактивната ураниумска руда често предизвикува труење кај претпријатијата вклучени во екстракција и преработка на суровини од ураниум. Во човечкото тело, ураниумот е општ клеточен отров. Главно ги погодува бубрезите, но се јавуваат и лезии на црниот дроб и гастроинтестиналниот тракт.
Ураниумот нема целосно стабилни изотопи. Најдолг животен век е забележан за ураниум-238. Полураспаѓањето на ураниум-238 се случува во текот на 4,4 милијарди години. Нешто помалку од една милијарда години е полураспаѓањето на ураниум-235 - 0,7 милијарди години. Ураниум-238 зафаќа над 99% од вкупниот волумен на природен ураниум. Поради неговиот колосален полуживот, радиоактивноста на овој метал не е висока, на пример, алфа честичките не можат да навлезат во роговиден слој на човечката кожа. По серија студии, научниците открија дека главниот извор на зрачење не е самиот ураниум, туку радонскиот гас формиран од него, како и неговите производи на распаѓање кои влегуваат во човечкото тело за време на дишењето.