Uranium: eigenschappen, toepassing, productie, verbindingen, verrijking. Waarom zijn uranium en zijn verbindingen gevaarlijk?

Zelfs in de oudheid (1e eeuw voor Christus) werd natuurlijk uraniumoxide gebruikt om geel glazuur voor keramiek te maken. De eerste belangrijke datum in de geschiedenis van uranium is 1789, toen de Duitse natuurfilosoof en scheikundige Martin Heinrich Klaproth de goudgele ‘aarde’, gewonnen uit Saksisch harserts, herstelde tot een zwart metaalachtige substantie. Ter ere van de toen bekende verste planeet (acht jaar eerder ontdekt door Herschel), noemde Klaproth, die de nieuwe substantie als een element beschouwde, deze uranium (hiermee wilde hij het voorstel van Johann Bode steunen om de nieuwe planeet “Uranus” te noemen. in plaats van 'George's Star', zoals Herschel voorstelde). Vijftig jaar lang werd Klaproths uranium als metaal vermeld. Pas in 1841 deed de Franse chemicus Eugene Melchior Peligo ( Engels) (1811-1890)) bewees dat Klaproths uranium, ondanks de karakteristieke metaalglans, geen element is, maar een oxide UO 2. In 1840 slaagde Peligo erin echt uranium te verkrijgen - een zwaar metaal met een staalgrijze kleur - en het atoomgewicht ervan te bepalen. De volgende belangrijke stap in de studie van uranium werd in 1874 gezet door D.I. Mendelejev. Gebaseerd op het periodieke systeem dat hij ontwikkelde, plaatste hij uranium in de verste cel van zijn tafel. Vroeger werd aangenomen dat het atoomgewicht van uranium 120 was. De grote scheikundige verdubbelde deze waarde. Twaalf jaar later werd de voorspelling van Mendelejev bevestigd door de experimenten van de Duitse chemicus Zimmermann.

In 1896 ontdekte de Franse chemicus Antoine Henri Becquerel tijdens zijn onderzoek naar uranium per ongeluk Becquerel-stralen, die Marie Curie later radioactiviteit noemde. Tegelijkertijd slaagde de Franse chemicus Henri Moissan erin een methode te ontwikkelen voor de productie van zuiver uraniummetaal. In 1899 ontdekte Rutherford dat de straling van uraniumpreparaten inhomogeen is, dat er twee soorten straling zijn: alfa- en bètastraling. Ze hebben verschillende elektrische ladingen; Hun bereik in materie en ioniserend vermogen is verre van hetzelfde. Even later, in mei 1900, ontdekte Paul Villar een derde type straling: gammastraling.

Ernest Rutherford voerde in 1907 de eerste experimenten uit om de ouderdom van mineralen te bepalen in de studie van radioactief uranium en thorium, gebaseerd op de theorie van radioactiviteit die hij samen met Frederick Soddy creëerde (Soddy, Frederick, 1877-1956; Nobelprijs voor de Scheikunde, 1921) . In 1913 introduceerde F. Soddy het concept van isotopen (uit het Oudgrieks. ἴσος - “gelijk”, “hetzelfde”, en τόπος - "plaats"), en voorspelde in 1920 dat isotopen gebruikt zouden kunnen worden om de geologische ouderdom van gesteenten te bepalen. In 1928 implementeerde Niggot, en in 1939 creëerde AOK Nier (Nier, Alfred Otto Carl, 1911-1994) de eerste vergelijkingen voor het berekenen van de leeftijd en gebruikte hij een massaspectrometer om isotopen te scheiden.

Geboorteplaats

Het uraniumgehalte in de aardkorst bedraagt ​​0,0003%; het wordt in de oppervlaktelaag van de aarde aangetroffen in de vorm van vier soorten afzettingen. Ten eerste zijn dit aderen van uraniniet, of uraniumpek (uraniumdioxide UO 2), zeer rijk aan uranium, maar zeldzaam. Ze gaan gepaard met radiumafzettingen, aangezien radium een ​​direct product is van het isotopische verval van uranium. Dergelijke aderen worden gevonden in de Democratische Republiek Congo, Canada (Great Bear Lake), Tsjechië en Frankrijk. De tweede bron van uranium zijn conglomeraten van thorium- en uraniumertsen, samen met ertsen van andere belangrijke mineralen. Conglomeraten bevatten doorgaans voldoende hoeveelheden goud en zilver om terug te winnen, waarbij uranium en thorium geassocieerde elementen zijn. Grote voorraden van deze ertsen bevinden zich in Canada, Zuid-Afrika, Rusland en Australië. De derde bron van uranium zijn sedimentair gesteente en zandsteen, rijk aan het mineraal carnotiet (kaliumuranylvanadaat), dat naast uranium een ​​aanzienlijke hoeveelheid vanadium en andere elementen bevat. Dergelijke ertsen worden gevonden in de westelijke staten van de Verenigde Staten. IJzer-uraniumschalie en fosfaaterts vormen een vierde bron van sediment. Rijke afzettingen zijn te vinden in de Zweedse schalie. Sommige fosfaatertsen in Marokko en de Verenigde Staten bevatten aanzienlijke hoeveelheden uranium, en de fosfaatvoorraden in Angola en de Centraal-Afrikaanse Republiek zijn zelfs nog rijker aan uranium. De meeste bruinkool en sommige kolen bevatten gewoonlijk uraniumverontreinigingen. Er zijn uraniumrijke bruinkoolafzettingen gevonden in Noord- en Zuid-Dakota (VS) en bitumineuze kolen in Spanje en Tsjechië.

Een lithosfeerlaag van 20 km dik bevat ~10.14 ton, zeewater bevat 10.9 -10.10 ton.Rusland staat op de derde plaats in de wereld wat betreft uraniumreserves, rekening houdend met de reserves (na Australië en Kazachstan). De Russische afzettingen bevatten bijna 550.000 ton uraniumreserves, of iets minder dan 10% van de wereldreserves; ongeveer 63% daarvan is geconcentreerd in de Republiek Sakha (Yakutia). De belangrijkste uraniumafzettingen in Rusland zijn: Streltsovskoye, Oktyabrskoye, Antey, Malo-Tulukuevskoye, Argunskoye molybdeen-uraniumafzettingen in vulkanen (regio Chita), Dalmatovskoye uraniumafzettingen in zandsteen (regio Koergan), Khiagda uraniumafzettingen in zandsteen (Republiek Boerjatië) , Zuidelijke goud-uraniumafzettingen in metasomatieten en noordelijk uranium in metasomatieten (Republiek Yakutia). Bovendien zijn er veel kleinere uraniumafzettingen en ertsvoorvallen geïdentificeerd en beoordeeld.

Isotopen

Radioactieve eigenschappen van sommige isotopen van uranium (natuurlijke isotopen zijn gemarkeerd):

Natuurlijk uranium bestaat uit een mengsel van drie isotopen: 238 U (isotoopabundantie 99,2745%, halfwaardetijd T 1/2 = 4,468 10 9 jaar), 235 U (0,7200%, T 1/2 = 7,04 10 8 jaar) en 234 U (0,0055%, T 1/2 = 2,455·10 5 jaar). Deze laatste isotoop is niet primair, maar radiogeen; hij maakt deel uit van de radioactieve 238 U-serie.

Onder natuurlijke omstandigheden zijn de meest voorkomende isotopen 234 U, 235 U en 238 U met een relatief gehalte 234 U: 235 U: 238 U = 0,0054: 0,711: 99,283. Bijna de helft van de radioactiviteit van natuurlijk uranium is te danken aan de isotoop 234 U, die, zoals reeds opgemerkt, wordt gevormd tijdens het verval van 238 U. De verhouding 235 U:238 U is, in tegenstelling tot andere isotopenparen en ongeacht de hoge Het migratievermogen van uranium wordt gekenmerkt door geografische constantheid: 235 U / 238 U = 137,88. De omvang van deze verhouding in natuurlijke formaties is niet afhankelijk van hun leeftijd. Talrijke veldmetingen lieten kleine fluctuaties zien. Dus bij rollen varieert de waarde van deze verhouding ten opzichte van de standaard in het bereik van 0,9959-1,0042, in zouten - 0,996-1,005. In uraniumhoudende mineralen (pek, uraniumzwart, cyrtoliet, zeldzame aardertsen) varieert de waarde van deze verhouding van 137,30 tot 138,51; Bovendien is het verschil tussen de vormen U IV en U VI niet vastgesteld; in sfeen - 138,4. In sommige meteorieten werd een tekort aan de isotoop 235 U ontdekt. ​​De laagste concentratie onder terrestrische omstandigheden werd in 1972 gevonden door de Franse onderzoeker Bugiges in de stad Oklo in Afrika (afzetting in Gabon). Natuurlijk uranium bevat dus 0,720% uranium 235 U, terwijl dit in Oklo afneemt tot 0,557%. Dit diende als bevestiging van de hypothese over het bestaan ​​van een natuurlijke kernreactor, die de verbranding van de isotoop 235 U veroorzaakte. De hypothese werd naar voren gebracht door George W. Wetherill van de Universiteit van Californië in Los Angeles, Mark G. Inghram van de Universiteit van Chicago en Paul Kuroda (Paul K. Kuroda), een scheikundige van de Universiteit van Arkansas, beschreven het proces in 1956. Bovendien werden in dezelfde districten natuurlijke kernreactoren gevonden: Okelobondo, Bangombe, enz. Momenteel zijn er 17 natuurlijke kernreactoren bekend.

Ontvangst

De allereerste fase van de uraniumproductie is concentratie. Het gesteente wordt vermalen en vermengd met water. Zware ophangingscomponenten bezinken sneller. Als het gesteente primaire uraniummineralen bevat, slaan deze snel neer: dit zijn zware mineralen. Secundaire uraniummineralen zijn lichter, waardoor het zware afvalgesteente eerder bezinkt. (Het is echter niet altijd echt leeg; het kan veel nuttige elementen bevatten, waaronder uranium).

De volgende fase is het uitlogen van concentraten, waarbij uranium in oplossing wordt gebracht. Er wordt gebruik gemaakt van zure en alkalische uitloging. De eerste is goedkoper omdat zwavelzuur wordt gebruikt om uranium te winnen. Maar als het in de grondstof zit, zoals uranium teer Indien uranium zich in een vierwaardige toestand bevindt, is deze methode niet toepasbaar: vierwaardig uranium is vrijwel onoplosbaar in zwavelzuur. In dit geval moet u ofwel uw toevlucht nemen tot alkalische uitloging, ofwel het uranium vooroxideren tot een zeswaardige toestand.

Zuuruitloging wordt ook niet toegepast in gevallen waarin het uraniumconcentraat dolomiet of magnesiet bevat, die reageren met zwavelzuur. Gebruik in deze gevallen bijtende soda (natriumhydroxide).

Het probleem van het uitlekken van uranium uit ertsen wordt opgelost door het blazen van zuurstof. Een stroom zuurstof wordt toegevoerd aan een mengsel van uraniumerts en sulfidemineralen, verwarmd tot 150 ° C. In dit geval wordt zwavelzuur gevormd uit zwavelmineralen, waardoor het uranium wordt weggespoeld.

In de volgende fase moet uranium selectief worden geïsoleerd uit de resulterende oplossing. Moderne methoden – extractie en ionenuitwisseling – kunnen dit probleem oplossen.

De oplossing bevat niet alleen uranium, maar ook andere kationen. Sommige daarvan gedragen zich onder bepaalde omstandigheden op dezelfde manier als uranium: ze worden met dezelfde organische oplosmiddelen geëxtraheerd, op dezelfde ionenuitwisselingsharsen afgezet en onder dezelfde omstandigheden neergeslagen. Om uranium selectief te isoleren, is het daarom noodzakelijk om veel redoxreacties te gebruiken om in elke fase van een of andere ongewenste metgezel af te komen. Bij moderne ionenuitwisselingsharsen komt uranium zeer selectief vrij.

Methoden ionenuitwisseling en extractie Ze zijn ook goed omdat ze het uranium mogelijk maken volledig uit slechte oplossingen te winnen (het uraniumgehalte bedraagt ​​tienden van een gram per liter).

Na deze bewerkingen wordt het uranium omgezet in een vaste toestand - in een van de oxiden of in UF 4-tetrafluoride. Maar dit uranium moet nog steeds worden gezuiverd van onzuiverheden met een grote doorsnede voor het opvangen van thermische neutronen - boor, cadmium, hafnium. Hun gehalte in het eindproduct mag niet groter zijn dan honderdduizendsten en miljoensten van een procent. Om deze onzuiverheden te verwijderen, wordt een commercieel zuivere uraniumverbinding opgelost in salpeterzuur. In dit geval wordt uranylnitraat UO 2 (NO 3) 2 gevormd, dat tijdens extractie met tributylfosfaat en enkele andere stoffen verder wordt gezuiverd tot de vereiste normen. Vervolgens wordt deze stof gekristalliseerd (of wordt peroxide UO 4 ·2H 2 O neergeslagen) en zorgvuldig gecalcineerd. Als gevolg van deze bewerking ontstaat uraniumtrioxide UO 3, dat met waterstof wordt gereduceerd tot UO 2.

Uraniumdioxide UO 2 wordt blootgesteld aan waterstoffluoridegas bij temperaturen van 430 tot 600 °C om UF 4-tetrafluoride te produceren. Uraniummetaal wordt uit deze verbinding gereduceerd met behulp van calcium of magnesium.

Fysieke eigenschappen

Uranium is een zeer zwaar, zilverwit, glanzend metaal. In zijn pure vorm is het iets zachter dan staal, kneedbaar, flexibel en heeft het lichte paramagnetische eigenschappen. Uranium heeft drie allotrope vormen: (prismatisch, stabiel tot 667,7 °C), (tetragonaal, stabiel van 667,7 °C tot 774,8 °C), (met een op het lichaam gecentreerde kubieke structuur, bestaande van 774,8 °C tot het smeltpunt) .

Chemische eigenschappen

Karakteristieke oxidatietoestanden

Uranium kan oxidatietoestanden vertonen van +3 tot +6.

Daarnaast is er het oxide U 3 O 8. De oxidatietoestand daarin is formeel fractioneel, maar in werkelijkheid is het een gemengd oxide van uranium (V) en (VI).

Het is gemakkelijk in te zien dat uranium qua oxidatietoestanden en karakteristieke verbindingen dicht bij elementen van de VIB-subgroep ligt (chroom, molybdeen, wolfraam). Hierdoor werd hij lange tijd in deze subgroep ingedeeld (“erosie van periodiciteit”).

Eigenschappen van een eenvoudige stof

Chemisch gezien is uranium zeer actief. Het oxideert snel in de lucht en wordt bedekt met een regenboogfilm van oxide. Fijn uraniumpoeder ontbrandt spontaan in de lucht; het ontbrandt bij een temperatuur van 150-175 °C, waarbij U3O8 ontstaat. De reacties van uraniummetaal met andere niet-metalen worden in de tabel gegeven.

Water kan metaal aantasten, langzaam bij lage temperaturen en snel bij hoge temperaturen, evenals wanneer uraniumpoeder fijngemalen wordt:

In niet-oxiderende zuren lost uranium op en vormt UO 2- of U 4+-zouten (in dit geval komt waterstof vrij). Met oxiderende zuren (salpeterzuur, geconcentreerd zwavelzuur) vormt uranium de overeenkomstige uranylzouten UO 2 2+
Uranium heeft geen interactie met alkalische oplossingen.

Bij krachtig schudden beginnen de metaaldeeltjes van uranium te gloeien.

Uranium III-verbindingen

Uraniumzouten (+3) (voornamelijk halogeniden) zijn reductiemiddelen. Ze zijn meestal stabiel in de lucht bij kamertemperatuur, maar bij verhitting oxideren ze tot een mengsel van producten. Chloor oxideert ze tot UCl 4. Ze vormen onstabiele rode oplossingen waarin ze sterke reducerende eigenschappen vertonen:

Uranium III-halogeniden worden gevormd door de reductie van uranium (IV)-halogeniden met waterstof:

of waterstofjodide:

evenals onder de werking van waterstofhalogenide op uraniumhydride UH 3 .

Daarnaast is er uranium(III)hydride UH3. Het kan worden verkregen door uraniumpoeder in waterstof te verhitten tot temperaturen tot 225 o C, en boven de 350 o C ontleedt het. De meeste reacties (bijvoorbeeld de reactie met waterdamp en zuren) kunnen formeel worden beschouwd als een ontledingsreactie, gevolgd door de reactie van uraniummetaal:

Uranium IV-verbindingen

Uranium (+4) vormt groene zouten die gemakkelijk oplosbaar zijn in water. Ze worden gemakkelijk geoxideerd tot uranium (+6)

Uranium V-verbindingen

Uranium(+5)-verbindingen zijn onstabiel en gemakkelijk disproportioneel in een waterige oplossing:

Uraniumchloride V is, wanneer het staat, gedeeltelijk onevenredig:

en verwijdert gedeeltelijk chloor:

Uranium VI-verbindingen

De oxidatietoestand +6 komt overeen met het oxide UO 3 . Het lost op in zuren en vormt verbindingen van het uranylkation UO 2 2+:

Met basen vormt UO 3 (vergelijkbaar met CrO 3, MoO 3 en WO 3) verschillende uranaatanionen (voornamelijk diuranaat U 2 O 7 2-). Deze laatste worden echter vaker verkregen door de werking van basen op uranylzouten:

Van de uranium(+6)verbindingen die geen zuurstof bevatten, zijn alleen hexachloride UCl 6 en fluoride UF 6 bekend. Deze laatste speelt een cruciale rol bij de scheiding van uraniumisotopen.

Uraniumverbindingen (+6) zijn het meest stabiel in lucht en in waterige oplossingen.

Uranylzouten, zoals uranylchloride, ontleden bij fel licht of in aanwezigheid van organische verbindingen.

Sollicitatie

Nucleaire brandstof

De meest gebruikte isotoop van uranium is 235 U, waarbij een zichzelf in stand houdende nucleaire kettingreactie mogelijk is. Daarom wordt deze isotoop gebruikt als brandstof in kernreactoren, maar ook in kernwapens. Isolatie van de isotoop U 235 uit natuurlijk uranium is een complex technologisch probleem (zie isotopenscheiding).

Laten we eens kijken naar enkele cijfers voor een reactor van 1000 MW die op 80% belasting draait en 7000 GWh per jaar genereert. Voor de werking van een dergelijke reactor gedurende een jaar is 20 ton uraniumbrandstof nodig die 3,5% U-235 bevat, die wordt verkregen na het verrijken van ongeveer 153 ton natuurlijk uranium.

De isotoop U 238 is in staat tot splijting onder invloed van een bombardement met hoogenergetische neutronen; deze functie wordt gebruikt om de kracht van thermonucleaire wapens te vergroten (er worden neutronen gebruikt die worden gegenereerd door een thermonucleaire reactie).

Door neutronenvangst gevolgd door β-verval kan 238 U worden omgezet in 239 Pu, dat vervolgens als nucleaire brandstof wordt gebruikt.

Warmteafgevend vermogen van uranium

1 ton verrijkt uranium is qua warmteafgiftecapaciteit gelijk aan 1 miljoen 350.000 ton olie of aardgas.

Geologie

Het belangrijkste gebruik van uranium in de geologie is het bepalen van de ouderdom van mineralen en gesteenten om de volgorde van geologische processen te bepalen. Dit is wat geochronologie doet. Het oplossen van het probleem van vermenging en de bronnen van materie is ook essentieel.

De oplossing voor het probleem is gebaseerd op de radioactieve vervalvergelijkingen:

Waar 238 U o, 235 Uo- moderne concentraties van uraniumisotopen; ; - verval constanten atomen van uranium respectievelijk 238U En 235U.

Hun combinatie is erg belangrijk:

Omdat gesteenten verschillende concentraties uranium bevatten, hebben ze een verschillende radioactiviteit. Deze eigenschap wordt gebruikt bij het identificeren van gesteenten met behulp van geofysische methoden. Deze methode wordt het meest gebruikt in de aardoliegeologie tijdens geofysisch onderzoek van putten; dit complex omvat met name γ-logging of neutronen-gamma-logging, gamma-gamma-logging, enz. Met hun hulp worden reservoirs en zeehonden geïdentificeerd.

Andere applicaties

Verarmd uranium

Nadat 235 U en 234 U uit natuurlijk uranium zijn gewonnen, wordt het resterende materiaal (uranium-238) "verarmd uranium" genoemd omdat het in de 235-isotoop is uitgeput. Volgens sommige gegevens is er in de Verenigde Staten ongeveer 560.000 ton verarmd uraniumhexafluoride (UF 6) opgeslagen.

Verarmd uranium is half zo radioactief als natuurlijk uranium, voornamelijk als gevolg van de verwijdering van 234 U. Omdat het voornaamste gebruik van uranium voor energieproductie is, is verarmd uranium een ​​product dat weinig wordt gebruikt en een lage economische waarde heeft.

Het gebruik ervan wordt voornamelijk geassocieerd met de hoge dichtheid van uranium en de relatief lage kosten ervan. Verarmd uranium wordt gebruikt voor stralingsafscherming (ironisch genoeg) – met behulp van extreem hoge opvangdwarsdoorsneden – en als ballast in lucht- en ruimtevaarttoepassingen zoals stuurvlakken van vliegtuigen. Voor deze doeleinden bevat elk Boeing 747-vliegtuig 1.500 kg verarmd uranium. Dit materiaal wordt ook gebruikt in snelle gyroscooprotoren, grote vliegwielen, als ballast in ruimtevaartuigen en racejachten, Formule 1-auto's en bij het boren van oliebronnen.

Pantserdoorborende projectielkernen

Het bekendste gebruik van verarmd uranium is als kern voor pantserdoordringende projectielen. De hoge dichtheid (drie keer zwaarder dan staal) maakt geharde uraniumstaven tot een uiterst effectief pantserdoordringend instrument, vergelijkbaar in effectiviteit met het duurdere en iets zwaardere wolfraam. De zware uraniumpunt verandert ook de massaverdeling van het projectiel, waardoor de aerodynamische stabiliteit wordt verbeterd.

Soortgelijke legeringen van het Stabilla-type worden gebruikt in projectielen met geveegde vinnen voor tank- en antitankartilleriekanonnen.

Het proces van pantservernietiging gaat gepaard met het vermalen van een uraniumvarken tot stof en de ontbranding ervan in de lucht aan de andere kant van het pantser (zie Pyroforiciteit). Ongeveer 300 ton verarmd uranium bleef op het slagveld achter tijdens Operatie Desert Storm (voornamelijk de overblijfselen van granaten van het 30 mm GAU-8 kanon van het A-10 aanvalsvliegtuig, waarbij elke granaat 272 g uraniumlegering bevatte).

Dergelijke granaten werden door NAVO-troepen gebruikt bij gevechtsoperaties op het grondgebied van Joegoslavië. Na hun aanvraag werd het milieuprobleem van stralingsbesmetting van het grondgebied van het land besproken.

Uranium werd voor het eerst gebruikt als kern voor projectielen in het Derde Rijk.

Verarmd uranium wordt gebruikt in moderne tankbepantsering, zoals de M-1 Abrams-tank.

Fysiologische actie

Het wordt in microhoeveelheden (10−5 -10−8%) aangetroffen in de weefsels van planten, dieren en mensen. Het stapelt zich voor het grootste deel op door sommige schimmels en algen. Uraniumverbindingen worden geabsorbeerd in het maagdarmkanaal (ongeveer 1%), in de longen - 50%. De belangrijkste depots in het lichaam: milt, nieren, skelet, lever, longen en bronchopulmonale lymfeklieren. Het gehalte in organen en weefsels van mensen en dieren bedraagt ​​niet meer dan 10 −7 g.

Uranium en zijn verbindingen giftig. Vooral aerosolen van uranium en zijn verbindingen zijn gevaarlijk. Voor aërosolen van in water oplosbare uraniumverbindingen bedraagt ​​het MTR in de lucht 0,015 mg/m³, voor onoplosbare vormen van uranium is het MTR 0,075 mg/m³. Wanneer uranium het lichaam binnendringt, tast het alle organen aan, omdat het een algemeen cellulair gif is. Uranium bindt zich, net als veel andere zware metalen, vrijwel onomkeerbaar aan eiwitten, voornamelijk aan de sulfidegroepen van aminozuren, waardoor hun functie wordt verstoord. Het moleculaire werkingsmechanisme van uranium houdt verband met zijn vermogen om de enzymactiviteit te remmen. Vooral de nieren worden aangetast (eiwit en suiker verschijnen in de urine, oligurie). Bij chronische intoxicatie zijn stoornissen van de hematopoëse en het zenuwstelsel mogelijk.

Verkende uraniumreserves in de wereld

De hoeveelheid uranium in de aardkorst is ongeveer 1000 keer groter dan de hoeveelheid goud, 30 keer groter dan de hoeveelheid zilver, terwijl dit cijfer ongeveer gelijk is aan die van lood en zink. Een aanzienlijk deel van het uranium is verspreid in de bodem, rotsen en zeewater. Slechts een relatief klein deel is geconcentreerd in afzettingen waar het gehalte aan dit element honderden keren hoger is dan het gemiddelde gehalte in de aardkorst. De bewezen uraniumvoorraden in de wereld bedragen 5,4 miljoen ton.

Uraniumwinning in de wereld

10 landen die 94% van de wereldproductie van uranium voor hun rekening nemen

Volgens het Red Book of Uranium, uitgegeven door de OESO, werd in 2005 41.250 ton uranium gewonnen (35.492 ton in 2003). Volgens gegevens van de OESO zijn er wereldwijd 440 commerciële reactoren en ongeveer 60 wetenschappelijke reactoren actief, die jaarlijks 67.000 ton uranium verbruiken. Dit betekent dat de winning uit deposito's slechts 60% van de consumptie opleverde (in 2009 steeg dit aandeel tot 79%). De rest van het uranium dat door de energiesector wordt verbruikt, namelijk 17,7%, is afkomstig uit secundaire bronnen.

Uranium voor "wetenschappelijke en militaire" doeleinden

Het meeste uranium voor "wetenschappelijke en militaire" doeleinden wordt teruggewonnen uit oude kernkoppen:

• onder het START-II-verdrag, 352 ton - van de overeengekomen 500 (ondanks het feit dat het verdrag niet in werking is getreden vanwege de terugtrekking van Rusland uit het verdrag op 14 juni 2002)
• onder het START-I-verdrag (in werking getreden op 5 december 1994, verstreken op 5 december 2009) van Russische zijde 500 ton,
• onder het START III (START)-verdrag - de overeenkomst werd op 8 april 2010 in Praag ondertekend. Het verdrag verving START I, dat in december 2009 afliep.

Productie in Rusland

In de USSR waren de belangrijkste uraniumertsgebieden Oekraïne (Zheltorechenskoye, Pervomaiskoye-afzettingen, enz.), Kazachstan (Noord-Balkashin-ertsveld, enz.; Zuidelijk - Kyzylsay-ertsveld, enz.; Vostochny; ze behoren allemaal voornamelijk tot de vulkanisch-hydrothermisch type); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoe, enz.); Centraal-Azië, voornamelijk Oezbekistan met mineralisatie in zwarte schalie gecentreerd in de stad Uchkuduk. Er zijn veel kleine ertsvoorvallen en -voorvallen. In Rusland blijft Transbaikalia de belangrijkste uraniumertsregio. Ongeveer 93% van het Russische uranium wordt gewonnen in de afzetting in de regio Chita (nabij de stad Krasnokamensk). Mijnbouw wordt uitgevoerd volgens de schachtmethode "Priargunsky Production Mining and Chemical Association" (PPMCU), die deel uitmaakt van OJSC "Atomredmetzoloto" (Uranium Holding).

De resterende 7% wordt verkregen door ondergrondse uitloging door JSC Dalur (regio Koergan) en JSC Khiagda (Boerjatië).

De resulterende ertsen en uraniumconcentraat worden verwerkt in de mechanische fabriek van Chepetsk.

In termen van jaarlijkse uraniumproductie (ongeveer 3,3 duizend ton) staat Rusland op de vierde plaats na Kazachstan. Het jaarlijkse verbruik van uranium in Rusland bedraagt ​​nu 16 duizend ton en bestaat uit uitgaven voor de eigen kerncentrales voor een bedrag van 5,2 duizend ton, evenals voor de export van brandstofproducten (5,5 duizend ton) en laagverrijkt uranium (6 duizend ton).

Productie in Kazachstan

In 2009 behaalde Kazachstan de eerste plaats ter wereld wat betreft de uraniumproductie (13.500 ton werd gedolven).

Productie in Oekraïne

Prijs

Ondanks de heersende legendes over tienduizenden dollars voor kilogram- of zelfs gramhoeveelheden uranium, is de werkelijke prijs op de markt niet erg hoog: niet-verrijkt uraniumoxide U 3 O 8 kost minder dan 100 dollar per kilogram.

De ontwikkeling van uraniumertsen is winstgevend bij een uraniumprijs van ongeveer $80/kg. Momenteel staat de prijs van uranium geen efficiënte ontwikkeling van de afzettingen toe, dus er zijn voorspellingen dat de prijs van uranium in 2013-2014 zou kunnen stijgen tot $75-90/kg.

Tegen 2030 zullen grote en toegankelijke afzettingen met reserves tot $80/kg volledig ontwikkeld zijn, en zullen moeilijk bereikbare afzettingen met productiekosten van meer dan $130/kg uranium ontwikkeld worden.

Dit is te wijten aan het feit dat om een ​​kernreactor te laten draaien die gebruik maakt van niet-verrijkt uranium, tientallen of zelfs honderden tonnen brandstof nodig zijn, en om kernwapens te vervaardigen moet een grote hoeveelheid uranium verrijkt worden om concentraties te verkrijgen die geschikt zijn voor het maken van een bom.

zie ook

Koppelingen

• I. N. Bekman. "Uranus". Handleiding. Wenen, 2008, Moskou, 2009. (in PDF-formaat)
• Rusland verkocht aanzienlijke voorraden uranium voor wapens aan de Verenigde Staten

Opmerkingen

1. Redactie: Zefirov N. S. (hoofdredacteur) Chemische encyclopedie: in 5 delen - Moskou: Great Russian Encyclopedia, 1999. - T. 5. - P. 41.
2. WebElements Periodiek Systeem der Elementen | Uranium | kristal structuren
3. Uranus in het verklarend woordenboek van de Russische taal, uitg. Oesjakova
4. Encyclopedie "Over de hele wereld"
5. Uranus. Informatie- en analysecentrum "Mineraal"
6. Grondstofbasis van uranium. SS Naumov, MIJNJOURNAAL, N12, 1999
7. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot en AH Wapstra (2003). “De NUBASE-evaluatie van nucleaire en vervaleigenschappen
8. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot en AH Wapstra (2003). "De NUBASE-evaluatie van nucleaire en vervaleigenschappen." Kernfysica A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
9. Uraniumertsen bevatten sporen van uranium-236, gevormd uit uranium-235 tijdens het vangen van neutronen; thoriumertsen bevatten sporen van uranium-233, afkomstig uit thorium-232 na neutronenvangst en twee opeenvolgende bèta-verval. Het gehalte van deze uraniumisotopen is echter zo laag dat ze alleen met speciale, zeer gevoelige metingen kunnen worden gedetecteerd.
10. Rosholt J.N., et al. Isotopische fractionatio van uranium gerelateerd aan rolkenmerk in Sandstone, Shirley Basin, Wyoming.//Economic Geology, 1964, 59, 4, 570-585
11. Rosholt J.N., et al. Evolutie van de isotopensamenstelling van uranium en thorium in bodemprofielen.//Bull.Geol.Soc.Am./1966, 77, 9, 987-1004
12. Chalov PI Isotopenfractionering van natuurlijk uranium. - Frunze: Ilim, 1975.
13. Tilton GR et al. Isotopische samenstelling en verdeling van lood, uranium en thorium in precambrium graniet.//Bull.Geol.Soc.Am., 1956, 66, 9, 1131-1148
14. Shukolyukov Yu, A. et al. Isotopische studies van een “natuurlijke kernreactor”. // Geochemistry, 1977, 7. P. 976-991.
15. Meshik Alex. Oude kernreactor.//In de wereld van de wetenschap. Geofysica. 2006.2
16. Remi G. Anorganische chemie. v.2. M., Mir, 1966. blz. 206-223
17. Katz J, Rabinovich E. Chemie van uranium. M., Uitgeverij Buitenlandse Literatuur, 1954.
18. Khmelevskoy VK Geofysische methoden voor het bestuderen van de aardkorst. Internationale Universiteit voor Natuur, Maatschappij en Mens “Dubna”, 1997.
19. Handboek voor de geologie van olie en gas / Ed. Eremenko NA - M.: Nedra, 1984
20. Technische Encyclopedie 1927", deel 24, kolom. 596…597, artikel “Uranium”
21. http://www.pdhealth.mil/downloads/Characterisation_of_DU_projectiles.pdf
22. Uraniumwinning in de wereld
23. NEA, IAEA. - OESO Publishing, 2006. - ISBN 9789264024250
24. Wereld Nucleaire Associatie. Levering van uranium. 2011.
25. Basis van minerale hulpbronnen en uraniumproductie in Oost-Siberië en het Verre Oosten. Mashkovtsev G.A., Miguta A.K., Shchetochkin V.N., Minerale hulpbronnen van Rusland. Economie en management, 1-2008
26. Uraniumwinning in Kazachstan. Verslag door Mukhtar Dzhakishev
27. Konyrova, K. Kazachstan kwam als beste uit de bus wat betreft uraniumwinning in de wereld (Russisch), Persbureau TREND(30 december 2009). Ontvangen op 30 december 2009.
28. Udo Rethberg; Vertaling door Alexander Polotsky(Russisch). Vertaling(12.08.2009). Gearchiveerd van het origineel op 23 augustus 2011. Teruggevonden op 12 mei 2010.
29. Deskundigen op het gebied van uraniumprijsvoorspellingen Russische Atoomgemeenschap
30. http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/9.1_A.V.Boytsov.pdf
31. Nucleair wapen Zie de paragraaf over de uraniumbom.

Verbindingen uranium

Ammoniumdiuranaat ((NH 4) 2 U 2 O 7) Uranylacetaat (UO 2 (CH 3 COO) 2) Uraniumboorhydride (U(BH 4) 4) Uranium(III)bromide (UBr 3) Uranium(IV)bromide (UBr 4) Uranium(V)bromide (UBr 5) Uranium(III)hydride (UH 3) Uranium(III)hydroxide (U(OH) 3) Uranylhydroxide (UO 2 (OH) 2) Diuraanzuur (H 2 U 2 O 7) Uranium(III)jodide (UJ 3) Uranium(IV)jodide (UJ 4) Uranylcarbonaat (UO 2 CO 3) Uraniummonoxide (UO) ONS OP Natriumdiuranaat (Na 2 U 2 O 7) Natriumuranaat (Na 2 UO 4) Uranylnitraat (UO 2 (NO 3) 2) Tetrauraniumnonoxide (U 4 O 9) Uranium(IV)oxide (UO 2) Uranium(VI)-diuranium(V)oxide (U 3 O 8) Uraniumperoxide (UO 4) Uranium(IV)sulfaat (U(SO 4) 2) Uranylsulfaat (UO 2 SO 4) Pentauraniumtridecoxide (U 5 O 13) Uraniumtrioxide (UO 3) Uranzuur (H 2 UO 4) Uranylformiaat (UO 2 (CHO 2) 2) Uranium(III)fosfaat (U 2 (PO 4) 3) Uranium(III)fluoride (UF 3) Uranium(IV)fluoride (UF 4) Uranium(V)fluoride (UF 5) Uranium(VI)fluoride (UF 6) Uranylfluoride (UO 2 F 2) Uranium(III)chloride (UCl 3) Uranium(IV)chloride (UCl 4) Uranium(V)chloride (UCl 5) Uranium(VI)chloride (UCl 6) Uranylchloride (UO 2 Cl 2)

In een bericht van de Iraakse ambassadeur bij de VN Mohammed Ali al-Hakim van 9 juli wordt gezegd dat ISIS-extremisten (Islamitische Staat Irak en de Levant) tot hun beschikking staan. De IAEA (Internationale Organisatie voor Atoomenergie) haastte zich om te verklaren dat de nucleaire stoffen die voorheen door Irak werden gebruikt, lage toxische eigenschappen hebben, en daarom de materialen die door de islamisten in beslag zijn genomen.

Een bron bij de Amerikaanse regering die op de hoogte was van de situatie vertelde Reuters dat het door de militanten gestolen uranium hoogstwaarschijnlijk niet verrijkt was en daarom waarschijnlijk niet gebruikt zou worden om kernwapens te maken. De Iraakse autoriteiten hebben de Verenigde Naties officieel op de hoogte gebracht van dit incident en hebben hen opgeroepen “de dreiging van het gebruik ervan te voorkomen”, meldt RIA Novosti.

Uraniumverbindingen zijn uiterst gevaarlijk. AiF.ru vertelt over wat precies, wie en hoe nucleaire brandstof kan produceren.

Wat is uranium?

Uranium is een chemisch element met atoomnummer 92, een zilverwit glanzend metaal, in het periodiek systeem aangeduid met het symbool U. In zijn pure vorm is het iets zachter dan staal, kneedbaar, flexibel en wordt het aangetroffen in de aardkorst (lithosfeer). ) en in zeewater, en komt in zuivere vorm vrijwel niet voor. Kernbrandstof wordt gemaakt uit uraniumisotopen.

Uranium is een zwaar, zilverwit, glanzend metaal. Foto: Commons.wikimedia.org / Originele uploader was Zxctypo op en.wikipedia.

Radioactiviteit van uranium

In 1938 de Duitser natuurkundigen Otto Hahn en Fritz Strassmann bestraalde de uraniumkern met neutronen en deed een ontdekking: door een vrij neutron te vangen, deelt de uraniumisotoopkern zich en komt enorme energie vrij als gevolg van de kinetische energie van fragmenten en straling. In 1939-1940 Yuliy Khariton En Jakov Zeldovitsj voor het eerst theoretisch uitgelegd dat het met een kleine verrijking van natuurlijk uranium met uranium-235 mogelijk is omstandigheden te creëren voor de continue splijting van atoomkernen, dat wil zeggen het proces een kettingkarakter te geven.

Wat is verrijkt uranium?

Verrijkt uranium is uranium dat wordt geproduceerd met behulp van technologisch proces om het aandeel van de isotoop 235U in uranium te vergroten. Als gevolg hiervan wordt natuurlijk uranium verdeeld in verrijkt uranium en verarmd uranium. Nadat 235U en 234U uit natuurlijk uranium zijn gewonnen, wordt het resterende materiaal (uranium-238) "verarmd uranium" genoemd omdat het in de 235-isotoop is uitgeput. Volgens sommige schattingen slaan de Verenigde Staten ongeveer 560.000 ton verarmd uraniumhexafluoride (UF6) op. Verarmd uranium is half zo radioactief als natuurlijk uranium, voornamelijk als gevolg van de verwijdering van 234U daaruit. Omdat het primaire gebruik van uranium voor energieproductie is, is verarmd uranium een ​​product dat weinig wordt gebruikt en een lage economische waarde heeft.

Bij kernenergie wordt alleen verrijkt uranium gebruikt. De meest gebruikte isotoop van uranium is 235U, waarbij een zichzelf in stand houdende nucleaire kettingreactie mogelijk is. Daarom wordt deze isotoop gebruikt als brandstof in kernreactoren en kernwapens. Isolatie van de isotoop U235 uit natuurlijk uranium is een complexe technologie die niet veel landen kunnen implementeren. Uraniumverrijking maakt de productie van atoomkernwapens mogelijk: eenfasige of eentraps explosieven waarbij de belangrijkste energieopbrengst afkomstig is van de kernreactie van zware kernsplijting om lichtere elementen te vormen.

Uranium-233, kunstmatig geproduceerd in reactoren uit thorium (thorium-232 vangt een neutron op en verandert in thorium-233, dat vervalt in protactinium-233 en vervolgens in uranium-233), kan in de toekomst een gebruikelijke nucleaire brandstof voor kernenergie worden centrales (nu zijn er al reactoren die dit nuclide als brandstof gebruiken, bijvoorbeeld KAMINI in India) en de productie van atoombommen (kritische massa van ongeveer 16 kg).

De kern van een projectiel van 30 mm kaliber (GAU-8 kanon van een A-10 vliegtuig) met een diameter van ongeveer 20 mm is gemaakt van verarmd uranium. Foto: Commons.wikimedia.org / Originele uploader was Nrcprm2026 op en.wikipedia

Welke landen produceren verrijkt uranium?

• Frankrijk
• Duitsland
• Holland
• Engeland
• Japan
• Rusland
• China
• Pakistan
• Brazilië

10 landen die 94% van de wereldproductie van uranium produceren. Foto: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Waarom zijn uraniumverbindingen gevaarlijk?

Uranium en zijn verbindingen zijn giftig. Vooral aerosolen van uranium en zijn verbindingen zijn gevaarlijk. Voor aërosolen van in water oplosbare uraniumverbindingen bedraagt ​​de maximaal toelaatbare concentratie (MPC) in de lucht 0,015 mg/m³, voor onoplosbare vormen van uranium bedraagt ​​de MAC 0,075 mg/m³. Wanneer uranium het lichaam binnendringt, tast het alle organen aan, omdat het een algemeen cellulair gif is. Uranium bindt zich, net als veel andere zware metalen, vrijwel onomkeerbaar aan eiwitten, voornamelijk aan sulfidegroepen van aminozuren, waardoor hun functie wordt verstoord. Het moleculaire werkingsmechanisme van uranium houdt verband met het vermogen ervan om de enzymactiviteit te onderdrukken. Vooral de nieren worden aangetast (eiwit en suiker verschijnen in de urine, oligurie). Bij chronische intoxicatie zijn stoornissen van de hematopoëse en het zenuwstelsel mogelijk.

Gebruik van uranium voor vreedzame doeleinden

• Een kleine toevoeging van uranium geeft het glas een prachtige geelgroene kleur.
• Natrium uranium wordt in de schilderkunst als geel pigment gebruikt.
• Uraniumverbindingen werden gebruikt als verf voor het schilderen op porselein en voor keramische glazuren en emails (geschilderd in de kleuren: geel, bruin, groen en zwart, afhankelijk van de mate van oxidatie).
• Aan het begin van de 20e eeuw werd uranylnitraat veel gebruikt om negatieven te verbeteren en om positieven (fotografische afdrukken) bruin te kleuren (tint).
• Legeringen van ijzer en verarmd uranium (uranium-238) worden gebruikt als krachtige magnetostrictieve materialen.

Een isotoop is een verscheidenheid aan atomen van een chemisch element die hetzelfde atoomnummer (rangtelwoord) hebben, maar verschillende massagetallen.

Een element van groep III van het periodiek systeem, behorend tot de actiniden; zwaar, licht radioactief metaal. Thorium kent een aantal toepassingen waarin het soms een onvervangbare rol speelt. De positie van dit metaal in het periodiek systeem der elementen en de structuur van de kern bepaalden vooraf het gebruik ervan op het gebied van vreedzaam gebruik van atoomenergie.

*** Oligurie (van het Griekse oligos - klein en ouron - urine) - een afname van de hoeveelheid urine die door de nieren wordt uitgescheiden.

Nucleaire technologieën zijn grotendeels gebaseerd op het gebruik van radiochemische methoden, die op hun beurt gebaseerd zijn op de nucleaire fysische, fysische, chemische en toxische eigenschappen van radioactieve elementen.

In dit hoofdstuk beperken we ons tot een korte beschrijving van de eigenschappen van de belangrijkste splijtbare isotopen: uranium en plutonium.

Uranus

Uranus ( uranium) U - element van de actinidegroep, 7-0e periode van het periodiek systeem, Z=92, atoommassa 238.029; de zwaarste die in de natuur voorkomt.

Er zijn 25 isotopen van uranium bekend, allemaal radioactief. Het makkelijkst 217U (Tj/ 2 =26 ms), de zwaarste 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6,8 min). Er zijn 6 nucleaire isomeren. Natuurlijk uranium bevat drie radioactieve isotopen: 2 8 en (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4,47109 l), 2 35 U (0,7205%, G, / 2 = 7,04-109 jaar) en 2 34 U (0,0056%, Ti/ 2=2,48 yuz l). De specifieke radioactiviteit van natuurlijk uranium bedraagt ​​2,48104 Bq, bijna gehalveerd tussen 2,34 U en 288 U; 2 35U levert een kleine bijdrage (de specifieke activiteit van de 2 zi-isotoop in natuurlijk uranium is 21 keer minder dan de activiteit van 2 3 8 U). De doorsneden voor het vangen van thermische neutronen zijn respectievelijk 46, 98 en 2,7 barn voor 2 zzi, 2 35U en 2 3 8 U; afdeling sectie 527 en 584 schuur voor respectievelijk 2 zzi en 2 z 8 en; natuurlijk mengsel van isotopen (0,7% 235U) 4.2 schuur.

Tafel 1. Nucleaire fysische eigenschappen 2 uur9 Ri en 2 35T's.

Tafel 2. Neutronenvangst 2 35T's en 2 z 8 C.

Zes isotopen van uranium zijn in staat tot spontane splijting: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i en 2 z 8 i. De natuurlijke isotopen 2 33 en 2 35 U splijten onder invloed van zowel thermische als snelle neutronen, en 2 3 8 kernen kunnen alleen splijten als ze neutronen vangen met een energie van meer dan 1,1 MeV. Bij het vangen van neutronen met lagere energie transformeren de 288 U-kernen eerst in 2 -i9U-kernen, die vervolgens p-verval ondergaan en eerst transformeren in 2 -"*9Np, en vervolgens in 2 39Pu. De effectieve doorsneden voor het opvangen van thermische neutronen van 2 34U, 2 kernen 35U en 2 3 8 en zijn respectievelijk gelijk aan 98, 683 en 2,7 barn. Volledige splijting van 2 35 U leidt tot een “thermisch energie-equivalent” van 2-107 kWh/kg. De isotopen 2 35 U en 2 zzi worden gebruikt als nucleaire brandstof, die een kettingreactie van kernsplijting kan ondersteunen.

Kernreactoren produceren n kunstmatige isotopen van uranium met massanummers 227-^240, waarvan de langstlevende 233U is (7 V2 =i,62 *io 5 jaar); het wordt verkregen door neutronenbestraling van thorium. In de superkrachtige neutronenfluxen van een thermonucleaire explosie worden uraniumisotopen met massagetallen van 239^257 geboren.

Uran-232- technogene nuclide, a-emitter, T x / 2=68,9 jaar, ouderisotopen 2 uur 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) en 23 2 Ra(p), dochternuclide 228 Th. De intensiteit van spontane splijting is 0,47 delingen/s kg.

Uranium-232 wordt gevormd als gevolg van het volgende verval:

P + -verval van nuclide *3 a Np (Ti/ 2 =14,7 min):

In de nucleaire industrie wordt 2 3 2 U geproduceerd als bijproduct tijdens de synthese van het splijtbare (wapenkwaliteit) nuclide 2 zi in de thoriumbrandstofcyclus. Wanneer 2 3 2 Th wordt bestraald met neutronen, vindt de hoofdreactie plaats:

en een tweestaps nevenreactie:

De productie van 232 U uit thorium vindt alleen plaats bij snelle neutronen (E„>6 MeV). Als de uitgangsstof 2 3°TH bevat, wordt de vorming van 2 3 2 U aangevuld met de reactie: 2 3°TH + u -> 2 3'TH. Deze reactie vindt plaats met behulp van thermische neutronen. Het genereren van 2 3 2 U is om een ​​aantal redenen ongewenst. Het wordt onderdrukt door thorium te gebruiken met een minimale concentratie van 2 3°TH.

Het verval van 2 × 2 vindt plaats in de volgende richtingen:

Een verval in 228 Th (waarschijnlijkheid 10%, vervalenergie 5,414 MeV):

de energie van de uitgestoten alfadeeltjes bedraagt ​​5,263 MeV (in 31,6% van de gevallen) en 5,320 MeV (in 68,2% van de gevallen).

• - spontane splijting (waarschijnlijkheid minder dan ~ 12%);
• - clusterverval met de vorming van nuclide 28 Mg (kans op verval kleiner dan 5*10" 12%):

Clusterverval met de vorming van nuclide 2

Uranium-232 is de grondlegger van een lange vervalketen, die nucliden omvat - emitters van harde y-quanta:

^U-(3,64 dagen, a,y)-> 220 Rn-> (55,6 s, a)-> 21b Po->(0,155 s, a)-> 212 Pb->(10,64 uur, p, y) - > 212 Bi -> (60,6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3 "Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (steek), 2o8 T1- >(3,06 m, p, y-> 2o8 Pb.

De accumulatie van 2 3 2 U is onvermijdelijk tijdens de productie van 2 zi in de thoriumenergiecyclus. Intensieve y-straling die voortkomt uit het verval van 2 3 2 U belemmert de ontwikkeling van thoriumenergie. Wat ongebruikelijk is, is dat de even isotoop 2 3 2 11 een hoge splijtingsdoorsnede heeft onder invloed van neutronen (75 schuren voor thermische neutronen), evenals een hoge neutronenvangstdoorsnede - 73 schuren. 2 3 2 U wordt gebruikt in de radioactieve tracermethode in chemisch onderzoek.

2 h 2 en is de grondlegger van een lange vervalketen (volgens het 2 h 2 T-schema), die nucliden-emitters van harde y-quanta omvat. De accumulatie van 2 3 2 U is onvermijdelijk tijdens de productie van 2 zi in de thoriumenergiecyclus. Intense y-straling die voortkomt uit het verval van 232 U belemmert de ontwikkeling van thoriumenergie. Wat ongebruikelijk is, is dat de even isotoop 2 3 2 U een hoge splijtingsdoorsnede heeft onder invloed van neutronen (75 schuren voor thermische neutronen), evenals een hoge neutronenvangstdoorsnede - 73 schuren. 2 3 2 U wordt vaak gebruikt in de radioactieve tracermethode in chemisch en fysisch onderzoek.

Uran-233- door de mens veroorzaakte radionuclide, a-emitter (energie 4,824 (82,7%) en 4,783 MeV (14,9%)), Tvi= 1,585105 jaar, oudernucliden 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), dochternuclide 22 9Th. 2 zzi wordt in kernreactoren verkregen uit thorium: 2 z 2 Th vangt een neutron op en verandert in 2 zzT, dat vervalt in 2 zzRa, en vervolgens in 2 zzi. De kernen van 2 zi (oneven isotoop) zijn in staat tot zowel spontane splijting als splijting onder invloed van neutronen van welke energie dan ook, wat het geschikt maakt voor de productie van zowel atoomwapens als reactorbrandstof. De effectieve doorsnede van de splijting is 533 schuur, de vangdoorsnede is 52 schuur, neutronenopbrengst: per splijtingsgebeurtenis - 2,54, per geabsorbeerd neutron - 2,31. De kritische massa van 2 zzi is drie keer minder dan de kritische massa van 2 35U (-16 kg). De intensiteit van spontane splijting is 720 delingen/s kg.

Uranium-233 wordt gevormd als gevolg van het volgende verval:

- (3 + -verval van nuclide 2 33Np (7^=36,2 min):

Op industriële schaal wordt 2 zi verkregen uit 2 32Th door bestraling met neutronen:

Wanneer een neutron wordt geabsorbeerd, splitst de 2 zzi-kern zich gewoonlijk, maar vangt af en toe een neutron op en verandert in 2 34U. Hoewel 2 zzi zich gewoonlijk deelt na het absorberen van een neutron, houdt het soms een neutron vast en verandert het in 2 34U. De productie van 2 zirs vindt plaats in zowel snelle als thermische reactoren.

Vanuit wapenoogpunt is 2 ZZI vergelijkbaar met 2 39Pu: de radioactiviteit is 1/7 van de activiteit van 2 39Pu (Ti/ 2 = 159200 liter versus 24100 liter voor Pu), de kritische massa van 2 zi is 60% hoger dan die van ^Pu (16 kg versus 10 kg), en de snelheid van spontane splijting is 20 keer hoger (bth - ' versus 310 10). De neutronenflux van 2 zzi is drie keer hoger dan die van 2 39Pi. Het creëren van een nucleaire lading op basis van 2 zi vergt meer inspanning dan op ^Pi. Het belangrijkste obstakel is de aanwezigheid van 232 U-onzuiverheid in 2ZZI, waarvan de y-straling van vervalprojecten het moeilijk maakt om met 2ZZI te werken en het gemakkelijk maakt om voltooide wapens te detecteren. Bovendien maakt de korte halfwaardetijd van 2 3 2 U het een actieve bron van alfadeeltjes. 2 zi met 1% 232 en heeft een driemaal sterkere a-activiteit dan plutonium van wapenkwaliteit en bijgevolg een grotere radiotoxiciteit. Deze a-activiteit veroorzaakt het ontstaan ​​van neutronen in de lichte elementen van de wapenlading. Om dit probleem te minimaliseren, moet de aanwezigheid van elementen zoals Be, B, F, Li minimaal zijn. De aanwezigheid van een neutronenachtergrond heeft geen invloed op de werking van implosiesystemen, maar kanoncircuits vereisen een hoge mate van zuiverheid voor lichte elementen. Het gehalte van 23 2 U in wapenklasse 2 zis mag niet hoger zijn dan 5 delen per miljoen (0,0005% In de brandstof van thermische reactoren is de aanwezigheid van 2 3G niet schadelijk en zelfs wenselijk, omdat het de mogelijkheid verkleint om uranium voor wapendoeleinden te gebruiken. Na opwerking en hergebruik van verbruikte splijtstof bereikt het 232U-gehalte ongeveer 1+ 0,2%.

Het verval van 2 zi vindt plaats in de volgende richtingen:

Een verval in 22 9Th (waarschijnlijkheid 10%, vervalenergie 4,909 MeV):

de energie van de uitgezonden yahr-deeltjes is 4,729 MeV (in 1,61% van de gevallen), 4,784 MeV (in 13,2% van de gevallen) en 4,824 MeV (in 84,4% van de gevallen).

• - spontane deling (waarschijnlijkheid
• - clusterverval met de vorming van nuclide 28 Mg (vervalkans kleiner dan 1,3*10_13%):

Clusterverval met de vorming van het nuclide 24 Ne (vervalkans 7,3-10-“%):

De vervalketen van 2 zzi behoort tot de neptuniumreeks.

De specifieke radioactiviteit van 2 zi bedraagt ​​3,57-8 Bq/g, wat overeenkomt met een a-activiteit (en radiotoxiciteit) van -15% van plutonium. Slechts 1% 2 3 2 U verhoogt de radioactiviteit tot 212 mCi/g.

Uran-234(Uranus II, UII) deel natuurlijk uranium (0,0055%), 2,445105 jaar, a-emitter (energie van a-deeltjes 4,777 (72%) en

4,723 (28%) MeV), moederradionucliden: 2 uur 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

dochterisotoop in 2 z”de.

Normaal gesproken is 234 U in evenwicht met 2 uur 8 u, waarbij het vervalt en zich in dezelfde snelheid vormt. Ongeveer de helft van de radioactiviteit van natuurlijk uranium wordt veroorzaakt door 234U. Typisch wordt 234U verkregen door van oude preparaten van zuiver 2 x 8 Pu. Tijdens a-verval levert *zRi 2 34U op, dus oude preparaten van 2 uur 8 Ru zijn goede bronnen van 2 34U. yuo g 238Pi bevat na een jaar 776 mg 2 34U, na 3 jaar

2,2 g 2 34U. De concentratie van 2 · 34U in hoogverrijkt uranium is vrij hoog als gevolg van preferentiële verrijking met lichte isotopen. Omdat 2 34u een sterke y-emitter is, gelden er beperkingen voor de concentratie ervan in uranium dat bestemd is voor verwerking tot brandstof. Verhoogde niveaus van 234i zijn acceptabel voor reactoren, maar opgewerkte verbruikte splijtstof bevat al onaanvaardbare niveaus van deze isotoop.

Verval van 234i vindt plaats in de volgende richtingen:

A-verval bij 2 3°Т (waarschijnlijkheid 100%, vervalenergie 4,857 MeV):

de energie van de uitgestoten alfadeeltjes bedraagt ​​4,722 MeV (in 28,4% van de gevallen) en 4,775 MeV (in 71,4% van de gevallen).

• - spontane deling (waarschijnlijkheid 1,73-10-9%).
• - clusterverval met de vorming van nuclide 28 Mg (kans op verval 1,4-10%, volgens andere gegevens 3,9-10%):

• - clusterverval met de vorming van nucliden 2 4Ne en 26 Ne (vervalwaarschijnlijkheid 9-10", 2%, volgens andere gegevens 2,3-10_11%):

Het enige bekende isomeer is 2 34ti (Tx/ 2 = 33,5 μs).

De absorptiedoorsnede van 2 thermische neutronen van 34U is 100 barn, en voor de resonantie-integraal gemiddeld over verschillende tussenliggende neutronen is deze 700 barn. Daarom wordt het in thermische neutronenreactoren sneller omgezet in splijtbaar 235U dan de veel grotere hoeveelheid 238U (met een doorsnede van 2,7 barn) wordt omgezet in 2 39Ru. Als gevolg hiervan bevat verbruikte splijtstof minder 2 34U dan verse splijtstof.

Uran-235 behoort tot de 4P+3-familie en kan een splijtingskettingreactie veroorzaken. Dit is de eerste isotoop waarin de reactie van geforceerde kernsplijting onder invloed van neutronen werd ontdekt. Door een neutron te absorberen, wordt 235U 2 zbi, dat in twee delen is verdeeld, waarbij energie vrijkomt en verschillende neutronen worden uitgezonden. De isotoop 2 35U is splijtbaar door neutronen van welke energie dan ook en is in staat tot spontane splijting en maakt deel uit van natuurlijk ufan (0,72%), een a-emitter (energieën 4,397 (57%) en 4,367 (18%) MeV), Ti/j=7,038-8 jaar, moedernucliden 2 35Pa, 2 35Np en 2 39Pu, dochter - 23Th. Spontane splijtingssnelheid 2 3su 0,16 splijting/s kg. Wanneer één kernsplijting van 35U plaatsvindt, komt er 200 MeV aan energie = 3,210 pJ vrij, d.w.z. 18 TJ/mol=77 TJ/kg. De doorsnede van splijting door thermische neutronen is 545 schuren, en door snelle neutronen - 1,22 schuren, neutronenopbrengst: per splijtingshandeling - 2,5, per geabsorbeerd neutron - 2,08.

Opmerking. De doorsnede voor langzame neutronenvangst om de isotoop 2 sii (oo barn) te produceren, zodat de totale langzame 645 barn bedraagt.

• - spontane splijting (waarschijnlijkheid 7*10~9%);
• - clusterverval met de vorming van nucliden 2 °Ne, 2 5Ne en 28 Mg (de kansen zijn respectievelijk 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10",0%):

Rijst. 1.

Het enige bekende isomeer is 2 35n»u (7/2 = 2b min).

Specifieke activiteit 2 35C 7,77-4 Bq/g. De kritische massa van uranium van wapenkwaliteit (93,5% 2,35U) voor een bal met een reflector is 15-7-23 kg.

Fission 2 »5U wordt gebruikt in atoomwapens, voor energieproductie en voor de synthese van belangrijke actiniden. De kettingreactie wordt in stand gehouden door de overmaat aan neutronen die wordt geproduceerd tijdens de splijting van 2 35C.

Uran-236 van nature op aarde aangetroffen in sporenhoeveelheden (er is meer van op de maan), een emitter (?

Rijst. 2. Radioactieve familie 4/7+2 (inclusief -з 8 и).

In een atoomreactor absorbeert 2 sz een thermisch neutron, waarna het splijt met een waarschijnlijkheid van 82%, en met een waarschijnlijkheid van 18% zendt het een y-kwantum uit en verandert in 2 sb en (voor 100 gespleten kernen 2 35U daar zijn 22 gevormde kernen 2 3 6 U) . In kleine hoeveelheden maakt het deel uit van verse brandstof; accumuleert wanneer uranium wordt bestraald met neutronen in een reactor, en wordt daarom gebruikt als “signaleringsapparaat” voor verbruikte splijtstof. 2 hb en wordt gevormd als bijproduct tijdens de scheiding van isotopen door gasdiffusie tijdens de regeneratie van gebruikte splijtstof. 236 U is een neutronengif dat wordt gevormd in een kernreactor; de aanwezigheid ervan in splijtstof wordt gecompenseerd door een hoog verrijkingsniveau 2 35 U.

2 z b en wordt gebruikt als tracer voor het mengen van oceaanwater.

Uranium-237,T&= 6,75 dagen, bèta- en gamma-emitter, kan worden verkregen uit kernreacties:

Detectie 287 en uitgevoerd in lijn met Ej= o,ob MeV (36%), 0,114 MeV (0,06%), 0,165 MeV (2,0%), 0,208 MeV (23%)

237U wordt gebruikt in de radiotracermethode bij chemisch onderzoek. Het meten van de concentratie (2-4°Am) in de neerslag van atoomwapenproeven levert waardevolle informatie op over het type lading en de gebruikte apparatuur.

Uran-238- behoort tot de 4P+2-familie, is splijtbaar door hoogenergetische neutronen (meer dan 1,1 MeV), is in staat tot spontane splijting, vormt de basis van natuurlijk uranium (99,27%), een emitter, 7’; /2=4>468-109 jaar, vervalt direct in 2 34Th, vormt een aantal genetisch verwante radionucliden en verandert na 18 producten in 206 Рb. Zuiver 2 3 8 U heeft een specifieke radioactiviteit van 1,22-104 Bq. De halfwaardetijd is erg lang - ongeveer 10-16 jaar, dus de waarschijnlijkheid van splijting in relatie tot het hoofdproces - de emissie van een alfadeeltje - is slechts 10" 7. Eén kilogram uranium geeft slechts 10 spontane splijtingen per seconde, en in dezelfde tijd stoten alfadeeltjes 20 miljoen kernen uit Moedernucliden: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, dochter T,/ 2 = 2 :i 4 E.

Uranium-238 wordt gevormd als gevolg van het volgende verval:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. Onder de secundaire mineralen komt gehydrateerd calciumuranylfosfaat Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 veel voor. Vaak gaat uranium in mineralen vergezeld van andere nuttige elementen - titanium , tantaal, zeldzame aardmetalen. Daarom is het normaal om te streven naar een complexe verwerking van uraniumhoudende ertsen.

Fysische basiseigenschappen van uranium: atoommassa 238,0289 amu. (g/mol); atoomstraal 138 pm (1 pm = 12 m); ionisatie-energie (eerste elektron 7,11 eV; elektronische configuratie -5f36d‘7s 2; oxidatietoestanden 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; T t,1=3818°; dichtheid 19,05; soortelijke warmtecapaciteit 0,115 JDKmol); treksterkte 450 MPa, smeltwarmte 12,6 kJ/mol, verdampingswarmte 417 kJ/mol, soortelijke warmte 0,115 J/(mol-K); molair volume 12,5 cm3/mol; karakteristieke Debye-temperatuur © D =200K, temperatuur van overgang naar de supergeleidende toestand ongeveer.68K.

Uranium is een zwaar, zilverwit, glanzend metaal. Het is iets zachter dan staal, kneedbaar, flexibel, heeft lichte paramagnetische eigenschappen en is pyrofoor in poedervorm. Uranium heeft drie allotrope vormen: alfa (orthorhombisch, a-U, roosterparameters 0=285, b= 587, c=49b pm, stabiel tot 667,7°), bèta (tetragonaal, p-U, stabiel van 667,7 tot 774,8°), gamma (met een kubisch lichaam-gecentreerd rooster, y-U, bestaand van 774,8° tot smeltpunten, frm= ii34 0), waarbij uranium het meest kneedbaar en gemakkelijk te verwerken is.

Bij kamertemperatuur is de orthorhombische a-fase stabiel; de prismatische structuur bestaat uit golvende atomaire lagen evenwijdig aan het vlak ABC, in een uiterst asymmetrisch prismatisch rooster. Binnen lagen zijn atomen nauw met elkaar verbonden, terwijl de sterkte van bindingen tussen atomen in aangrenzende lagen veel zwakker is (Figuur 4). Deze anisotrope structuur maakt het moeilijk om uranium met andere metalen te legeren. Alleen molybdeen en niobium vormen vastefaselegeringen met uranium. Uraniummetaal kan echter met veel legeringen interageren en intermetaalverbindingen vormen.

In het bereik 668^775° is er (3-uranium). Het tetragonale type rooster heeft een gelaagde structuur met lagen evenwijdig aan het vlak ab in posities 1/4С, 1/2 Met en 3/4C van de eenheidscel. Bij temperaturen boven 775°C wordt y-uranium met een op het lichaam gecentreerd kubisch rooster gevormd. Door de toevoeging van molybdeen kan de y-fase bij kamertemperatuur aanwezig zijn. Molybdeen vormt een breed scala aan vaste oplossingen met y-uranium en stabiliseert de y-fase bij kamertemperatuur. y-Uranium is veel zachter en kneedbaarder dan de brosse a- en (3-fasen.

Neutronenbestraling heeft een aanzienlijke invloed op de fysische en mechanische eigenschappen van uranium, waardoor de omvang van het monster toeneemt, de vorm verandert en de mechanische eigenschappen (kruip, verbrossing) van uraniumblokken scherp verslechteren. exploitatie van een kernreactor. De toename in volume is te wijten aan de ophoping van uranium tijdens splijting van onzuiverheden van elementen met een lagere dichtheid (vertaling 1% uranium in fragmentatie-elementen verhoogt het volume met 3,4%).

Rijst. 4. Enkele kristalstructuren van uranium: a - a-uranium, b - p-uranium.

De meest gebruikelijke methoden om uranium in metallische toestand te verkrijgen zijn de reductie van de fluoriden ervan met alkali- of aardalkalimetalen of de elektrolyse van gesmolten zouten. Uranium kan ook worden verkregen door metallothermische reductie uit carbiden met wolfraam of tantaal.

Het vermogen om gemakkelijk elektronen af ​​te staan, bepaalt de reducerende eigenschappen van uranium en de grotere chemische activiteit ervan. Uranium kan interageren met bijna alle elementen behalve edelgassen, waarbij oxidatietoestanden +2, +3, +4, +5, +6 worden verkregen. In oplossing is de hoofdvalentie 6+.

Metallisch uranium, dat snel oxideert in de lucht, is bedekt met een iriserende oxidefilm. Fijn uraniumpoeder ontbrandt spontaan in de lucht (bij temperaturen van 1504-175°), en vormt en;) Ov. Bij 1000°C combineert uranium met stikstof, waardoor geel uraniumnitride ontstaat. Water kan reageren met metaal, langzaam bij lage temperaturen en snel bij hoge temperaturen. Uranium reageert heftig met kokend water en stoom, waarbij waterstof vrijkomt, dat met uranium een ​​hydride vormt

Deze reactie is energieker dan de verbranding van uranium in zuurstof. Deze chemische activiteit van uranium maakt het noodzakelijk om uranium in kernreactoren te beschermen tegen contact met water.

Uranium lost op in zoutzuur, salpeterzuur en andere zuren en vormt U(IV)-zouten, maar heeft geen interactie met alkaliën. Uranium verdringt waterstof uit anorganische zuren en zoutoplossingen van metalen zoals kwik, zilver, koper, tin, platina en goud. Bij krachtig schudden beginnen de metaaldeeltjes van uranium te gloeien.

De structurele kenmerken van de elektronenschillen van het uraniumatoom (de aanwezigheid van ^/-elektronen) en enkele van de fysisch-chemische eigenschappen ervan dienen als basis voor de classificatie van uranium als lid van de actinidereeks. Er bestaat echter een chemische analogie tussen uranium en Cr, Mo en W. Uranium is zeer reactief en reageert met alle elementen behalve edelgassen. In de vaste fase zijn voorbeelden van U(VI) uranyltrioxide U0 3 en uranylchloride U0 2 C1 2. Uraniumtetrachloride UC1 4 en uraniumdioxide U0 2

Voorbeelden van U(IV). Stoffen die U(IV) bevatten, zijn doorgaans onstabiel en worden zeswaardig als ze langdurig aan de lucht worden blootgesteld.

In het uranium-zuurstofsysteem zijn zes oxiden geïnstalleerd: UO, U0 2, U 4 0 9 en 3 Ov, U0 3. Ze worden gekenmerkt door een breed scala aan homogeniteit. U0 2 is een basisch oxide, terwijl U0 3 amfoteer is. U0 3 - interageert met water en vormt een aantal hydraten, waarvan diuraanzuur H 2 U 2 0 7 en uranzuur H 2 1U 4 de belangrijkste zijn. Met alkaliën vormt U0 3 zouten van deze zuren - uranaten. Wanneer U0 3 wordt opgelost in zuren, worden zouten van het dubbel geladen uranylkation U0 2 a+ gevormd.

Uraniumdioxide, U0 2, met een stoichiometrische samenstelling is bruin. Naarmate het zuurstofgehalte in het oxide toeneemt, verandert de kleur van donkerbruin naar zwart. Kristalstructuur van het CaF 2-type, A = 0,547 nm; dichtheid 10,96 g/cm3* (de hoogste dichtheid onder uraniumoxiden). T , pl =2875 0 , Tk „ = 3450°, D#°298 = -1084,5 kJ/mol. Uraniumdioxide is een halfgeleider met gatgeleiding en een sterke paramagneet. MTR = 0,015 mg/m3. Onoplosbaar in water. Bij een temperatuur van -200° voegt het zuurstof toe, waardoor de samenstelling U0 2>25 wordt bereikt.

Uranium (IV)oxide kan worden bereid door de volgende reacties:

Uraniumdioxide heeft uitsluitend basische eigenschappen en komt overeen met het basische hydroxide U(OH) 4, dat vervolgens wordt omgezet in het gehydrateerde hydroxide U0 2 H 2 0. Uraniumdioxide lost langzaam op in sterke niet-oxiderende zuren bij afwezigheid van zuurstof uit de lucht. vorming van III + ionen:

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

Het is oplosbaar in geconcentreerde zuren en de oplossnelheid kan aanzienlijk worden verhoogd door fluorionen toe te voegen.

Wanneer opgelost in salpeterzuur vindt de vorming van uranylion 1O 2 2+ plaats:

Triuran octaoxide U 3 0s (uraniumoxide) is een poeder waarvan de kleur varieert van zwart tot donkergroen; wanneer het sterk wordt geplet, wordt het olijfgroen van kleur. Grote zwarte kristallen laten groene strepen achter op het porselein. Er zijn drie kristalmodificaties van U 3 0 bekend h: a-U 3 C>8 - ruitvormige kristalstructuur (ruimtegroep C222; 0 = 0,671 nm; 6 = 1,197 nm; c = 0,83 nm; D =0,839 nm); p-U 3 0e - ruitvormige kristalstructuur (ruimtegroep Stst; 0=0,705 nm; 6=1,172 nm; 0=0,829 nm. Het begin van de ontleding is oooo° (overgangen naar 100 2), MPC = 0,075 mg/m3.

U 3 C>8 kan worden verkregen door de reactie:

Door calcineren U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 of (NH 4) 2 U 2 0 7 bij 750 0 in lucht of in een zuurstofatmosfeer ( p = 150+750 mmHg) stoichiometrisch zuivere U 3 08 verkrijgen.

Wanneer U 3 0s wordt gecalcineerd bij T>oooo°, wordt deze teruggebracht tot 10 2, maar bij afkoeling aan de lucht keert deze terug naar U 3 0s. U 3 0e lost alleen op in geconcentreerde sterke zuren. In zoutzuur en zwavelzuur wordt een mengsel van U(IV) en U(VI) gevormd, en in salpeterzuur - uranylnitraat. Verdunde zwavel- en zoutzuren reageren zelfs bij verhitting zeer zwak met U 3 Os; de toevoeging van oxidatiemiddelen (salpeterzuur, pyrolusiet) verhoogt de oplossnelheid sterk. Geconcentreerd H 2 S0 4 lost U 3 Os op en vormt U(S0 4) 2 en U0 2 S0 4 . Salpeterzuur lost U 3 Oe op en vormt uranylnitraat.

Uraniumtrioxide, U0 3 - een kristallijne of amorfe substantie met een felgele kleur. Reageert met water. MTR = 0,075 mg/m3.

Het wordt verkregen door ammoniumpolyuranaten, uraniumperoxide, uranyloxalaat bij 300-500°C en uranylnitraathexahydraat te calcineren. Dit levert een oranje poeder op met een amorfe structuur met een dichtheid

6,8 g/cmz. De kristallijne vorm van IU 3 kan worden verkregen door oxidatie van U 3 0 8 bij temperaturen van 450°h-750° in een stroom zuurstof. Er zijn zes kristallijne modificaties van U0 3 (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 is hygroscopisch en verandert in vochtige lucht in uranylhydroxide. De verwarming ervan op 520°-^6oo° geeft een samengestelde samenstelling 1U 2>9, verdere verwarming tot 6oo° maakt het mogelijk U 3 Os te verkrijgen.

Waterstof, ammoniak, koolstof, alkali- en aardalkalimetalen reduceren U0 3 tot U0 2. Bij het passeren van een mengsel van gassen HF en NH 3 ontstaat UF 4. Bij hogere valentie vertoont uranium amfotere eigenschappen. Bij blootstelling aan zuren U0 3 of zijn hydraten worden uranylzouten (U0 2 2+) gevormd, geelgroen gekleurd:

De meeste uranylzouten zijn zeer oplosbaar in water.

Bij versmelting met alkaliën vormt U0 3 uranzuurzouten - MDKH uranaten:

Met alkalische oplossingen vormt uraniumtrioxide zouten van polyuraanzuren - polyuranaten DHM 2 0y1U 3 pH ^ O.

Uranzuurzouten zijn vrijwel onoplosbaar in water.

De zure eigenschappen van U(VI) zijn minder uitgesproken dan de basische.

Uranium reageert bij kamertemperatuur met fluor. De stabiliteit van hogere halogeniden neemt af van fluoriden naar jodiden. Fluoriden UF 3, U4F17, U2F9 en UF 4 zijn niet-vluchtig en UFe is vluchtig. De belangrijkste fluoriden zijn UF 4 en UFe.

Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart volgens de praktijk:

De reactie in een wervelbed wordt uitgevoerd volgens de vergelijking:

Het is mogelijk fluoreermiddelen te gebruiken: BrF 3, CC1 3 F (Freon-11) of CC1 2 F 2 (Freon-12):

Uraniumfluoride (1U) UF 4 (“groen zout”) is een blauwgroen tot smaragdkleurig poeder. G 11L = yuz6°; Гк,«,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 kJ/mol. De kristalstructuur is monoklieen (sp. gp. C2/s; 0=1,273 nm; 5=1,075 nm; 0=0,843 nm; d= 6,7 nm; p=12b°20"; dichtheid 6,72 g/cm3. UF 4 is een stabiele, inactieve, niet-vluchtige verbinding, slecht oplosbaar in water. Het beste oplosmiddel voor UF 4 is rokend perchloorzuur HC10 4. Lost op in oxiderende zuren en vormt een uranylzout; lost snel op in een hete oplossing van Al(N0 3) 3 of AlCl 3, evenals in een oplossing van boorzuur aangezuurd met H 2 S0 4, HC10 4 of HC1. Complexvormers die fluoride-ionen binden, bijvoorbeeld Fe3+, Al3+ of boorzuur dragen bijvoorbeeld ook bij aan het oplossen van UF 4. Met fluoriden van andere metalen vormt het een aantal slecht oplosbare dubbelzouten (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, enz.). NH 4 UF 5 is van industrieel belang.

U(IV)fluoride is een tussenproduct in de bereiding

zowel UF6 als uraniummetaal.

UF 4 kan worden verkregen door reacties:

of door elektrolytische reductie van uranylfluoride.

Uraniumhexafluoride UFe - bij kamertemperatuur ivoorkleurige kristallen met een hoge brekingsindex. Dikte

5,09 g/cmz, dichtheid van vloeibaar UFe - 3,63 g/cmz. Vluchtige verbinding. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4,5° (onder druk). De verzadigde dampdruk bereikt de atmosfeer bij 560°. Vormingsenthalpie AH° 29 8 = -211b kJ/mol. De kristalstructuur is orthorhombisch (ruimtegroep. Rpt; 0=0,999 nm; fe= 0,8962 nm; c=0,5207 nm; D 5,060 nm (25 0). MPC - 0,015 mg/m3. Vanuit de vaste toestand kan UF6 sublimeren (sublimeren) tot een gas, waarbij de vloeibare fase over een breed drukbereik wordt omzeild. Sublimatiewarmte bij 50 0 50 kJ/mg. Het molecuul heeft geen dipoolmoment, dus UF6 associeert niet. UFr-damp is een ideaal gas.

Het wordt verkregen door de werking van fluor op zijn U-verbinding:

Naast gasfasereacties zijn er ook vloeistoffasereacties

de productie van UF6 met behulp van bijvoorbeeld halofluoriden

Er is een manier om UF6 te verkrijgen zonder het gebruik van fluor – door oxidatie van UF 4:

UFe reageert niet met droge lucht, zuurstof, stikstof en C0 2, maar ondergaat bij contact met water, zelfs sporen daarvan, hydrolyse:

Het interageert met de meeste metalen en vormt hun fluoriden, wat de opslagmethoden bemoeilijkt. Geschikte vatmaterialen voor het werken met UF6 zijn: bij verhitting Ni, Monel en Pt, bij kou ook Teflon, absoluut droog kwarts en glas, koper en aluminium. Bij temperaturen van 25-0°C vormt het complexe verbindingen met fluoriden van alkalimetalen en zilver van het type 3NaFUFr>, 3KF2UF6.

Het lost goed op in verschillende organische vloeistoffen, anorganische zuren en alle halofluoriden. Inert om te drogen 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. UFr wordt gekenmerkt door reductiereacties met de meeste zuivere metalen. UF6 reageert heftig met koolwaterstoffen en andere organische stoffen, waardoor gesloten containers met UFe kunnen ontploffen. UF6 in het bereik van 25 -r100° vormt complexe zouten met fluoriden van alkali en andere metalen. Deze eigenschap wordt gebruikt in technologie voor selectieve extractie van UF

Uraniumhydriden UH 2 en UH 3 nemen een tussenpositie in tussen zoutachtige hydriden en hydriden van het type vaste oplossingen van waterstof in het metaal.

Wanneer uranium reageert met stikstof, worden nitriden gevormd. Er zijn vier fasen bekend in het VN-systeem: UN (uraniumnitride), a-U 2 N 3 (sesquinitride), p-U 2 N 3 en VN If90. Het is niet mogelijk om de samenstelling UN 2 (dinitride) te bereiken. Syntheses van uraniummononitride UN zijn betrouwbaar en goed gecontroleerd, en kunnen het beste rechtstreeks vanuit de elementen worden uitgevoerd. Uraniumnitriden zijn poedervormige stoffen waarvan de kleur varieert van donkergrijs tot grijs; lijken op metaal. UN heeft een kubieke, vlakgecentreerde kristalstructuur, zoals NaCl (0 = 4,8892 A); (/=14,324, 7^=2855°, stabiel in vacuüm tot 1700 0. Het wordt bereid door U of U-hydride te laten reageren met N 2 of NH 3 , ontleding van nitriden met hogere eenheden bij 1300° of de reductie ervan met uraniummetaal. U 2 N 3 is bekend in twee polymorfe modificaties: kubieke a en hexagonale p (0 = 0,3688 nm, 6 = 0,5839 nm), waarbij N 2 vrijkomt in een vacuüm boven 8oo°. Het wordt verkregen door UN2 te reduceren met waterstof. UN2-dinitride wordt gesynthetiseerd door U te laten reageren met N2 onder hoge N2-druk. Uraniumnitriden zijn gemakkelijk oplosbaar in zuren en alkalische oplossingen, maar worden afgebroken door gesmolten alkaliën.

Uraniumnitride wordt verkregen door carbothermische reductie van uraniumoxide in twee fasen:

Verwarming in argon op 7M450 0 gedurende 10*20 uur

Uraniumnitride met een samenstelling die dicht bij dinitride ligt, UN 2, kan worden verkregen door UF 4 bij hoge temperatuur en druk bloot te stellen aan ammoniak.

Uraniumdinitride ontleedt bij verhitting:

Uraniumnitride, verrijkt tot 2,35 U, heeft een hogere splijtingsdichtheid, thermische geleidbaarheid en smeltpunt dan uraniumoxiden – de traditionele brandstof van moderne energiereactoren. Het heeft ook goede mechanische eigenschappen en stabiliteit die superieur is aan traditionele brandstoffen. Daarom wordt deze verbinding beschouwd als een veelbelovende basis voor splijtstof in snelle neutronenreactoren (generatie IV-kernreactoren).

Opmerking. Het is erg nuttig om de VN te verrijken met ‘5N, omdat .4 N heeft de neiging neutronen te vangen, waardoor via de (n,p)-reactie de radioactieve isotoop 14 C ontstaat.

Uraniumcarbide UC 2 (?-fase) is een lichtgrijze kristallijne substantie met een metaalachtige glans. In het U-C-systeem (uraniumcarbiden) zijn er UC 2 (?-fase), UC 2 (b 2-fase), U 2 C 3 (e-fase), UC (b 2-fase) - uraniumcarbiden. Uraniumdicarbide UC 2 kan worden verkregen door de volgende reacties:

U+2C^UC2 (54v)

Uraniumcarbiden worden gebruikt als brandstof voor kernreactoren; ze zijn veelbelovend als brandstof voor ruimteraketmotoren.

Uranylnitraat, uranylnitraat, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. De rol van het metaal in dit zout wordt gespeeld door het uranyl 2+ kation. Gele kristallen met een groenachtige tint, gemakkelijk oplosbaar in water. Een waterige oplossing is zuur. Oplosbaar in ethanol, aceton en ether, onoplosbaar in benzeen, tolueen en chloroform. Bij verhitting smelten de kristallen en komen HN0 3 en H 2 0 vrij. Kristallijn hydraat verdampt gemakkelijk aan de lucht. Een kenmerkende reactie is dat onder invloed van NH3 een geel neerslag van ammoniumuranium ontstaat.

Uranium is in staat metaal-organische verbindingen te vormen. Voorbeelden zijn cyclopentadienylderivaten met de samenstelling U(C 5 H 5) 4 en hun met halogeen gesubstitueerde u(C 5 H 5) 3 G of u(C 5 H 5) 2 G 2.

In waterige oplossingen is uranium het meest stabiel in de oxidatietoestand van U(VI) in de vorm van het uranylion U0 2 2+. In mindere mate wordt het gekenmerkt door de U(IV)-toestand, maar het kan zelfs voorkomen in de U(III)-vorm. De oxidatietoestand van U(V) kan bestaan ​​als het IO2+-ion, maar deze toestand wordt zelden waargenomen vanwege de neiging tot disproportionering en hydrolyse.

In neutrale en zure oplossingen bestaat U(VI) in de vorm van U0 2 2+ - een geel uranylion. Goed oplosbare uranylzouten omvatten nitraat U0 2 (N0 3) 2, sulfaat U0 2 S0 4, chloride U0 2 C1 2, fluoride U0 2 F 2, acetaat U0 2 (CH 3 C00) 2. Deze zouten komen vrij uit oplossingen in de vorm van kristallijne hydraten met verschillende aantallen watermoleculen. Enigszins oplosbare uranylzouten zijn: oxalaat U0 2 C 2 0 4, fosfaten U0 2 HP0., en UO2P2O4, ammoniumuranylfosfaat UO2NH4PO4, natriumuranylvanadaat NaU0 2 V0 4, ferrocyanide (U0 2) 2. Het uranylion wordt gekenmerkt door de neiging om complexe verbindingen te vormen. Zo zijn complexen met fluorionen van het -,4-type bekend; nitraatcomplexen ‘ en 2 *; zwavelzuurcomplexen 2 " en 4-; carbonaatcomplexen 4 " en 2 ", enz. Wanneer alkaliën inwerken op oplossingen van uranylzouten, komen slecht oplosbare neerslagen van diuranaten van het type Me 2 U 2 0 7 vrij (monouranaten Me 2 U0 4 worden niet geïsoleerd uit oplossingen, maar worden verkregen door fusie van uraniumoxiden met alkaliën. Me 2 U n 0 3 n+i polyuraten zijn bekend (bijvoorbeeld Na 2 U60i 9).

U(VI) wordt in zure oplossingen gereduceerd tot U(IV) door ijzer, zink, aluminium, natriumhydrosulfiet en natriumamalgaam. De oplossingen zijn groen gekleurd. Alkaliën slaan daaruit hydroxide U0 2 (0H) 2, fluorwaterstofzuur - fluoride UF 4 -2,5H 2 0, oxaalzuur - oxalaat U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0 neer. Het U 4+-ion heeft de neiging om vormen minder complexen dan die van uranylionen.

Uranium (IV) in oplossing heeft de vorm van U 4+-ionen, die sterk gehydrolyseerd en gehydrateerd zijn:

In zure oplossingen wordt hydrolyse onderdrukt.

Uranium (VI) vormt in oplossing de uranyloxocatie - U0 2 2+ Er zijn talloze uranylverbindingen bekend, voorbeelden hiervan zijn: 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, enz.

Bij hydrolyse van uranylionen worden een aantal meerkernige complexen gevormd:

Bij verdere hydrolyse verschijnen U 3 0s(0H) 2 en vervolgens U 3 0 8 (0H) 4 2 -.

Voor de kwalitatieve detectie van uranium worden methoden van chemische, luminescerende, radiometrische en spectrale analyses gebruikt. Chemische methoden zijn voornamelijk gebaseerd op de vorming van gekleurde verbindingen (bijvoorbeeld roodbruine kleur van een verbinding met ferrocyanide, geel met waterstofperoxide, blauw met arsenazo-reagens). De luminescerende methode is gebaseerd op het vermogen van veel uraniumverbindingen om bij blootstelling aan UV-straling een geelachtig groenachtige gloed te produceren.

Kwantitatieve bepaling van uranium wordt op verschillende manieren uitgevoerd. De belangrijkste daarvan zijn: volumetrische methoden, bestaande uit de reductie van U(VI) tot U(IV), gevolgd door titratie met oplossingen van oxidatiemiddelen; gravimetrische methoden - precipitatie van uranaten, peroxide, U(IV) cupferranaten, hydroxychinolaat, oxalaat, enz. gevolgd door hun calcinering bij oooo° en een gewicht van U 3 0s; polarografische methoden in nitraatoplossing maken het mogelijk om 10*7-g10-9 g uranium te bepalen; talrijke colorimetrische methoden (bijvoorbeeld met H 2 0 2 in een alkalisch medium, met het arsenazo-reagens in aanwezigheid van EDTA, met dibenzoylmethaan, in de vorm van een thiocyanaatcomplex, enz.); luminescerende methode, die het mogelijk maakt om te bepalen wanneer gefuseerd met NaF tot Yu 11 gram uranium.

235U behoort tot stralingsgevarengroep A, de minimale significante activiteit is MZA = 3,7-10 4 Bq, 2 3 8 en - tot groep D, MZA = 3,7-6 Bq (300 g).

Toen de radioactieve elementen van het periodiek systeem werden ontdekt, bedacht de mens uiteindelijk een toepassing voor hen. Dit gebeurde met uranium. Het werd gebruikt voor zowel militaire als vreedzame doeleinden. Uraniumerts werd verwerkt, het resulterende element werd gebruikt in de verf- en lak- en glasindustrie. Nadat de radioactiviteit ervan was ontdekt, werd het gebruikt in Hoe schoon en milieuvriendelijk is deze brandstof? Hierover wordt nog steeds gedebatteerd.

Natuurlijk uranium

Uranium komt in zuivere vorm niet in de natuur voor; het is een bestanddeel van ertsen en mineralen. De belangrijkste uraniumertsen zijn carnotiet en pekblende. Ook werden aanzienlijke afzettingen van dit strategische mineraal gevonden in zeldzame aardmetalen en turfmineralen - orthiet, titaniet, zirkoon, monaziet, xenotiem. Uraniumafzettingen zijn te vinden in gesteenten met een zuur milieu en hoge concentraties silicium. Zijn metgezellen zijn calciet, galena, molybdeniet, enz.

Werelddeposito's en -reserves

Tot nu toe zijn veel afzettingen onderzocht in een laag van 20 kilometer van het aardoppervlak. Ze bevatten allemaal een groot aantal tonnen uranium. Deze hoeveelheid kan de mensheid nog vele honderden jaren van energie voorzien. De belangrijkste landen waar uraniumerts in de grootste hoeveelheden wordt aangetroffen zijn Australië, Kazachstan, Rusland, Canada, Zuid-Afrika, Oekraïne, Oezbekistan, de VS, Brazilië en Namibië.

Soorten uranium

Radioactiviteit bepaalt de eigenschappen van een chemisch element. Natuurlijk uranium bestaat uit drie isotopen. Twee van hen zijn de grondleggers van de radioactieve serie. Natuurlijke isotopen van uranium worden gebruikt om brandstof te maken voor kernreacties en wapens. Uranium-238 dient tevens als grondstof voor de productie van plutonium-239.

Uraniumisotopen U234 zijn dochternucliden van U238. Ze worden erkend als de meest actieve en zorgen voor sterke straling. De isotoop U235 is 21 keer zwakker, hoewel hij met succes voor de bovengenoemde doeleinden wordt gebruikt: hij heeft het vermogen om te ondersteunen zonder extra katalysatoren.

Naast natuurlijke zijn er ook kunstmatige isotopen van uranium. Tegenwoordig zijn er 23 bekend, waarvan U233 de belangrijkste is. Het onderscheidt zich door zijn vermogen om te worden geactiveerd onder invloed van langzame neutronen, terwijl de rest snelle deeltjes nodig heeft.

Erts classificatie

Hoewel uranium bijna overal te vinden is – zelfs in levende organismen – kunnen de aardlagen waarin het wordt aangetroffen variëren. Ook de extractiemethoden zijn hiervan afhankelijk. Uraniumerts wordt geclassificeerd volgens de volgende parameters:

1. Vormingsomstandigheden - endogene, exogene en metamorfogene ertsen.
2. De aard van uraniummineralisatie is primair, geoxideerd en gemengd uraniumerts.
3. Aggregaat en korrelgrootte van mineralen - grofkorrelige, middelkorrelige, fijnkorrelige, fijnkorrelige en verspreide fracties van erts.
4. Nut van onzuiverheden - molybdeen, vanadium, enz.
5. De samenstelling van onzuiverheden is carbonaat, silicaat, sulfide, ijzeroxide, caustobioliet.

Afhankelijk van hoe het uraniumerts wordt geclassificeerd, is er een methode om het chemische element eruit te extraheren. Silicaat wordt behandeld met verschillende zuren, carbonaat-soda-oplossingen, caustobioliet wordt verrijkt door verbranding en ijzeroxide wordt gesmolten in een hoogoven.

Hoe wordt uraniumerts gewonnen?

Zoals in elk mijnbouwbedrijf bestaat er een bepaalde technologie en methoden om uranium uit gesteente te winnen. Alles hangt ook af van welke isotoop zich in de lithosfeerlaag bevindt. Uraniumerts wordt op drie manieren gewonnen. Het is economisch haalbaar om een ​​element uit gesteente te isoleren als het gehalte ervan 0,05-0,5% bedraagt. Er zijn mijn-, steengroeve- en uitloogmethoden voor extractie. Het gebruik van elk van hen hangt af van de samenstelling van de isotopen en de diepte van het gesteente. De winning van uraniumerts in steengroeven is mogelijk in ondiepe afzettingen. Het risico op blootstelling aan straling is minimaal. Er zijn geen problemen met apparatuur - bulldozers, laders en dumptrucks worden veel gebruikt.

Mijnbouw is complexer. Deze methode wordt gebruikt wanneer het element voorkomt op een diepte van maximaal 2 kilometer en economisch rendabel is. Het gesteente moet een hoge concentratie uranium bevatten om mijnbouw waard te zijn. Het adit biedt maximale veiligheid, dit komt door de manier waarop uraniumerts ondergronds wordt gewonnen. Werknemers krijgen speciale kleding en de werktijden zijn strikt beperkt. De mijnen zijn uitgerust met liften en verbeterde ventilatie.

Uitloging – de derde methode – is vanuit milieuoogpunt en de veiligheid van medewerkers van mijnbouwbedrijven de schoonste. Een speciale chemische oplossing wordt door een systeem van geboorde putten gepompt. Het lost op in de formatie en is verzadigd met uraniumverbindingen. De oplossing wordt vervolgens weggepompt en naar verwerkingsfabrieken gestuurd. Deze methode is progressiever; ze maakt het mogelijk de economische kosten te verlagen, hoewel er een aantal beperkingen zijn aan het gebruik ervan.

Deposito's in Oekraïne

Het land bleek de gelukkige eigenaar van de afzettingen van het element waaruit het is geproduceerd.Volgens prognoses bevatten uraniumertsen in Oekraïne tot 235 ton grondstoffen. Momenteel zijn alleen deposito's van ongeveer 65 ton bevestigd. Een bepaald bedrag is al ontwikkeld. Een deel van het uranium werd in eigen land gebruikt en een deel werd geëxporteerd.

De belangrijkste afzetting wordt beschouwd als het uraniumertsdistrict van Kirovograd. Het uraniumgehalte is laag - van 0,05 tot 0,1% per ton gesteente, dus de kosten van het materiaal zijn hoog. Als gevolg hiervan worden de resulterende grondstoffen in Rusland geruild voor afgewerkte brandstofstaven voor energiecentrales.

De tweede grote aanbetaling is Novokonstantinovskoye. Het uraniumgehalte in het gesteente maakte het mogelijk om de kosten bijna twee keer te verlagen in vergelijking met Kirovograd. Sinds de jaren negentig heeft er echter geen ontwikkeling meer plaatsgevonden; alle mijnen zijn overstroomd. Door de verslechterende politieke betrekkingen met Rusland komt Oekraïne mogelijk zonder brandstof te zitten

Russisch uraniumerts

Wat de uraniumproductie betreft, staat de Russische Federatie op de vijfde plaats ten opzichte van andere landen in de wereld. De bekendste en machtigste zijn Khiagdinskoye, Kolichkanskoye, Istochnoye, Koretkondinskoye, Namarusskoye, Dobrynskoye (Republiek Boerjatië), Argunskoye, Zherlovoye. In de regio Chita wordt 93% van al het gedolven Russische uranium gewonnen (voornamelijk via steengroeven en mijnmethoden).

De situatie is een beetje anders met de afzettingen in Boerjatië en Koergan. Uraniumerts in Rusland in deze regio's wordt zo afgezet dat het de winning van grondstoffen door uitloging mogelijk maakt.

In totaal worden er in Rusland 830 ton uraniumvoorraden voorspeld; er zijn ongeveer 615 ton bevestigde reserves. Dit zijn ook afzettingen in Yakutia, Karelië en andere regio's. Omdat uranium een ​​strategische mondiale grondstof is, kunnen de cijfers onnauwkeurig zijn, omdat veel van de gegevens geheim zijn en slechts een bepaalde categorie mensen er toegang toe heeft.

Uranium is een radioactief metaal. In de natuur bestaat uranium uit drie isotopen: uranium-238, uranium-235 en uranium-234. Het hoogste niveau van stabiliteit wordt geregistreerd in uranium-238.

Radioactief verval van uranium

Radioactief verval is het proces van plotselinge verandering in de samenstelling of interne structuur van atoomkernen, die worden gekenmerkt door instabiliteit. In dit geval worden elementaire deeltjes, gammastraling en/of kernfragmenten uitgezonden. Radioactieve stoffen bevatten een radioactieve kern. De dochterkern die ontstaat door radioactief verval kan ook radioactief worden en na een bepaalde tijd verval ondergaan. Dit proces gaat door totdat een stabiele kern zonder radioactiviteit wordt gevormd. E. Rutherford bewees in 1899 experimenteel dat uraniumzouten drie soorten straling uitzenden:

• α-stralen - een stroom positief geladen deeltjes
• β-stralen - een stroom negatief geladen deeltjes
• γ-stralen veroorzaken geen afwijkingen in het magnetische veld.

Radioactiviteit van uranium

Natuurlijke radioactiviteit is wat radioactief uranium onderscheidt van andere elementen. Uraniumatomen veranderen, ongeacht welke factoren en omstandigheden dan ook, geleidelijk. In dit geval worden onzichtbare stralen uitgezonden. Na de transformaties die plaatsvinden bij uraniumatomen wordt een ander radioactief element verkregen en herhaalt het proces zich. Hij zal dit zo vaak herhalen als nodig is om een ​​niet-radioactief element te verkrijgen. Sommige transformatieketens bestaan ​​bijvoorbeeld uit wel veertien fasen. In dit geval is het tussenliggende element radium en de laatste fase is de vorming van lood. Dit metaal is geen radioactief element, dus de reeks transformaties wordt onderbroken. Het duurt echter enkele miljarden jaren voordat uranium volledig in lood is omgezet.
Radioactief uraniumerts veroorzaakt vaak vergiftiging bij bedrijven die betrokken zijn bij de mijnbouw en verwerking van uraniumgrondstoffen. In het menselijk lichaam is uranium een ​​algemeen cellulair gif. Het tast vooral de nieren aan, maar beïnvloedt ook de lever en het maag-darmkanaal.
Uranium heeft geen volledig stabiele isotopen. De langste levensduur wordt waargenomen voor uranium-238. Het semi-verval van uranium-238 duurt 4,4 miljard jaar. Iets minder dan een miljard jaar vindt het halve verval van uranium-235 plaats - 0,7 miljard jaar. Uranium-238 beslaat meer dan 99% van het totale volume natuurlijk uranium. Vanwege de kolossale halfwaardetijd is de radioactiviteit van dit metaal niet hoog; alfadeeltjes kunnen bijvoorbeeld niet door het stratum corneum van de menselijke huid dringen. Na een reeks onderzoeken ontdekten wetenschappers dat de belangrijkste stralingsbron niet uranium zelf is, maar het radongas dat het produceert, evenals de vervalproducten die het menselijk lichaam binnendringen tijdens het ademen.