Uranium: mga katangian, aplikasyon, produksyon, mga compound, pagpapayaman. Bakit mapanganib ang uranium at ang mga compound nito?

Kahit noong sinaunang panahon (1st century BC), ang natural na uranium oxide ay ginamit upang gumawa ng dilaw na glaze para sa mga keramika. Ang unang mahalagang petsa sa kasaysayan ng uranium ay 1789, nang ibalik ng natural na pilosopo at chemist ng Aleman na si Martin Heinrich Klaproth ang ginintuang-dilaw na "lupa" na nakuha mula sa Saxon resin ore sa isang itim na bagay na tulad ng metal. Bilang karangalan sa pinakamalayong planeta na kilala noong panahong iyon (natuklasan ni Herschel walong taon na ang nakalilipas), si Klaproth, na isinasaalang-alang ang bagong sangkap na isang elemento, pinangalanan itong uranium (kasama nito nais niyang suportahan ang panukala ni Johann Bode na pangalanan ang bagong planeta na "Uranus" sa halip na "George's Star," gaya ng iminungkahi ni Herschel). Sa loob ng limampung taon, ang uranium ni Klaproth ay nakalista bilang isang metal. Noong 1841 lamang ginawa ng Pranses na chemist na si Eugene Melchior Peligo ( Ingles) (1811-1890)) pinatunayan na, sa kabila ng katangian ng metal na kinang, ang uranium ni Klaproth ay hindi isang elemento, ngunit isang oksido UO 2. Noong 1840, nakuha ni Peligo ang tunay na uranium - isang mabigat na metal na kulay-abo na bakal - at matukoy ang atomic na timbang nito. Ang susunod na mahalagang hakbang sa pag-aaral ng uranium ay ginawa noong 1874 ni D. I. Mendeleev. Batay sa periodic system na kanyang binuo, inilagay niya ang uranium sa pinakamalayong cell ng kanyang table. Dati, ang atomic weight ng uranium ay itinuturing na 120. Dinoble ng dakilang chemist ang halagang ito. Pagkalipas ng 12 taon, ang hula ni Mendeleev ay nakumpirma ng mga eksperimento ng German chemist na si Zimmermann.

Noong 1896, habang nagsasaliksik ng uranium, hindi sinasadyang natuklasan ng French chemist na si Antoine Henri Becquerel ang Becquerel rays, na kalaunan ay pinalitan ng pangalan ni Marie Curie na radioactivity. Kasabay nito, ang Pranses na chemist na si Henri Moissan ay nakagawa ng isang paraan para sa paggawa ng purong uranium metal. Noong 1899, natuklasan ni Rutherford na ang radiation ng mga paghahanda ng uranium ay hindi magkakatulad, na mayroong dalawang uri ng radiation - alpha at beta ray. Nagdadala sila ng iba't ibang singil sa kuryente; Ang kanilang hanay sa bagay at kakayahan sa pag-ionize ay malayo sa pareho. Maya-maya, noong Mayo 1900, natuklasan ni Paul Villar ang ikatlong uri ng radiation - gamma ray.

Si Ernest Rutherford ay nagsagawa ng mga unang eksperimento noong 1907 upang matukoy ang edad ng mga mineral sa pag-aaral ng radioactive uranium at thorium batay sa teorya ng radioactivity na nilikha niya kasama si Frederick Soddy (Soddy, Frederick, 1877-1956; Nobel Prize sa Chemistry, 1921) . Noong 1913, ipinakilala ni F. Soddy ang konsepto ng isotopes (mula sa sinaunang Griyego. ἴσος - "kapantay", "pareho", at τόπος - "lugar"), at noong 1920 ay hinulaang ang isotopes ay maaaring gamitin upang matukoy ang geological na edad ng mga bato. Noong 1928, ipinatupad ni Niggot, at noong 1939, nilikha ni A. O. K. Nier (Nier, Alfred Otto Carl, 1911-1994) ang mga unang equation para sa pagkalkula ng edad at gumamit ng mass spectrometer upang paghiwalayin ang mga isotopes.

Lugar ng Kapanganakan

Ang nilalaman ng uranium sa crust ng lupa ay 0.0003%; ito ay matatagpuan sa ibabaw na layer ng lupa sa anyo ng apat na uri ng mga deposito. Una, ito ay mga ugat ng uraninite, o uranium pitch (uranium dioxide UO 2), napakayaman sa uranium, ngunit bihira. Sinamahan sila ng mga deposito ng radium, dahil ang radium ay isang direktang produkto ng isotopic decay ng uranium. Ang ganitong mga ugat ay matatagpuan sa Democratic Republic of the Congo, Canada (Great Bear Lake), Czech Republic at France. Ang pangalawang pinagmumulan ng uranium ay mga conglomerates ng thorium at uranium ores kasama ng mga ores ng iba pang mahahalagang mineral. Ang mga conglomerates ay karaniwang naglalaman ng sapat na dami ng ginto at pilak na mababawi, na ang uranium at thorium ay nauugnay na mga elemento. Ang malalaking deposito ng mga ores na ito ay matatagpuan sa Canada, South Africa, Russia at Australia. Ang ikatlong pinagmumulan ng uranium ay mga sedimentary rock at sandstone, na mayaman sa mineral na carnotite (potassium uranyl vanadate), na naglalaman, bilang karagdagan sa uranium, ng isang malaking halaga ng vanadium at iba pang mga elemento. Ang ganitong mga ores ay matatagpuan sa mga kanlurang estado ng Estados Unidos. Ang iron-uranium shales at phosphate ores ay bumubuo ng ikaapat na pinagmumulan ng sediment. Ang mayayamang deposito ay matatagpuan sa Swedish shales. Ang ilang mga phosphate ores sa Morocco at United States ay naglalaman ng malaking halaga ng uranium, at ang mga deposito ng pospeyt sa Angola at Central African Republic ay mas mayaman pa sa uranium. Karamihan sa mga lignite at ilang mga uling ay karaniwang naglalaman ng mga dumi ng uranium. Ang mga deposito ng lignite na mayaman sa uranium ay natagpuan sa North at South Dakota (USA) at bituminous coals ng Spain at Czech Republic.

Ang isang layer ng lithosphere na 20 km ang kapal ay naglalaman ng ~ 10 14 tonelada, ang tubig sa dagat ay naglalaman ng 10 9 -10 10 tonelada. Ang Russia ay nasa pangatlo sa mundo sa mga tuntunin ng mga reserbang uranium, na isinasaalang-alang ang mga deposito ng reserba (pagkatapos ng Australia at Kazakhstan). Ang mga deposito ng Russia ay naglalaman ng halos 550 libong tonelada ng mga reserbang uranium, o bahagyang mas mababa sa 10% ng mga reserbang mundo nito; tungkol sa 63% ng mga ito ay puro sa Republika ng Sakha (Yakutia). Ang mga pangunahing deposito ng uranium sa Russia ay: Streltsovskoye, Oktyabrskoye, Antey, Malo-Tulukuevskoye, Argunskoye molibdenum-uranium na mga deposito sa bulkan (rehiyon ng Chita), Dalmatovskoye uranium na deposito sa mga sandstone (rehiyon ng Kurgan), Khiagda uranium na deposito sa mga sandstone (Republic) , Southern gold-uranium deposits sa metasomatites at Northern uranium sa metasomatites (Republic of Yakutia). Bilang karagdagan, maraming mas maliliit na deposito ng uranium at mga paglitaw ng mineral ang natukoy at nasuri.

Isotopes

Mga radioactive na katangian ng ilang isotopes ng uranium (naka-highlight ang mga natural na isotopes):

Ang natural na uranium ay binubuo ng pinaghalong tatlong isotopes: 238 U (isotopic abundance 99.2745%, kalahating buhay T 1/2 = 4.468 10 9 taon), 235 U (0.7200%, T 1/2 = 7.04 10 8 taon) at 234 U (0.0055%, T 1/2 = 2.455·10 5 taon). Ang huling isotope ay hindi pangunahin, ngunit radiogenic; ito ay bahagi ng radioactive 238 U series.

Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang pinakakaraniwang isotopes 234 U, 235 U at 238 U na may kamag-anak na nilalaman 234 U: 235 U: 238 U = 0.0054: 0.711: 99.283. Halos kalahati ng radyaktibidad ng natural na uranium ay dahil sa 234 U isotope, na, tulad ng nabanggit na, ay nabuo sa panahon ng pagkabulok ng 238 U. Ang 235 U: 238 U na ratio ng nilalaman, hindi tulad ng iba pang mga pares ng isotopes at anuman ang mataas kakayahan sa paglipat ng uranium, ay nailalarawan sa pamamagitan ng geographic constancy: 235 U / 238 U = 137.88. Ang laki ng ratio na ito sa mga natural na pormasyon ay hindi nakasalalay sa kanilang edad. Maraming mga pagsukat sa field ang nagpakita ng bahagyang pagbabagu-bago nito. Kaya sa mga rolyo ang halaga ng ratio na ito na may kaugnayan sa pamantayan ay nag-iiba sa hanay na 0.9959-1.0042, sa mga asing-gamot - 0.996-1.005. Sa mga mineral na naglalaman ng uranium (pitched pitch, uranium black, cyrtolite, rare earth ores), ang halaga ng ratio na ito ay mula 137.30 hanggang 138.51; Bukod dito, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga form na U IV at U VI ay hindi pa naitatag; sa sphene - 138.4. Sa ilang mga meteorites, ang isang kakulangan ng 235 U isotope ay ipinahayag. Ang pinakamababang konsentrasyon nito sa ilalim ng mga kondisyong panlupa ay natagpuan noong 1972 ng French researcher na si Bugiges sa bayan ng Oklo sa Africa (deposito sa Gabon). Kaya, ang natural na uranium ay naglalaman ng 0.720% uranium 235 U, habang sa Oklo ito ay bumababa sa 0.557%. Nagsilbi itong kumpirmasyon ng hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng natural na nuclear reactor, na naging sanhi ng pagkasunog ng 235 U isotope. Ang hypothesis ay iniharap ni George W. Wetherill mula sa University of California sa Los Angeles, Mark G. Inghram mula sa inilarawan ng Unibersidad ng Chicago at Paul Kuroda (Paul K. Kuroda), isang chemist mula sa Unibersidad ng Arkansas, ang proseso noong 1956. Bilang karagdagan, natagpuan ang mga natural na nuclear reactor sa parehong mga distritong ito: Okelobondo, Bangombe, atbp. Sa kasalukuyan, 17 natural na nuclear reactor ang kilala.

Resibo

Ang pinakaunang yugto ng paggawa ng uranium ay konsentrasyon. Ang bato ay dinurog at hinaluan ng tubig. Ang mga mabibigat na bahagi ng suspensyon ay tumira nang mas mabilis. Kung ang bato ay naglalaman ng mga pangunahing mineral na uranium, mabilis silang namuo: ito ay mga mabibigat na mineral. Ang mga pangalawang mineral na uranium ay mas magaan, kung saan ang mabibigat na basurang bato ay nahuhulog nang mas maaga. (Gayunpaman, hindi ito palaging tunay na walang laman; maaaring naglalaman ito ng maraming kapaki-pakinabang na elemento, kabilang ang uranium).

Ang susunod na yugto ay ang pag-leaching ng concentrates, paglilipat ng uranium sa solusyon. Ginagamit ang acid at alkaline leaching. Ang una ay mas mura dahil ang sulfuric acid ay ginagamit sa pagkuha ng uranium. Ngunit kung sa feedstock, tulad ng uranium alkitran, ang uranium ay nasa isang tetravalent na estado, kung gayon ang pamamaraang ito ay hindi naaangkop: ang tetravalent uranium ay halos hindi matutunaw sa sulfuric acid. Sa kasong ito, dapat kang gumamit ng alkaline leaching o i-pre-oxidize ang uranium sa hexavalent state.

Ang acid leaching ay hindi rin ginagamit sa mga kaso kung saan ang uranium concentrate ay naglalaman ng dolomite o magnesite, na tumutugon sa sulfuric acid. Sa mga kasong ito, gumamit ng caustic soda (sodium hydroxide).

Ang problema ng uranium leaching mula sa ores ay nalutas sa pamamagitan ng oxygen blowing. Ang isang stream ng oxygen ay ibinibigay sa pinaghalong uranium ore at sulfide mineral na pinainit hanggang 150 °C. Sa kasong ito, ang sulfuric acid ay nabuo mula sa sulfur mineral, na naghuhugas ng uranium.

Sa susunod na yugto, ang uranium ay dapat na piliing ihiwalay mula sa nagresultang solusyon. Ang mga modernong pamamaraan - pagkuha at pagpapalitan ng ion - ay maaaring malutas ang problemang ito.

Ang solusyon ay naglalaman ng hindi lamang uranium, kundi pati na rin ang iba pang mga cation. Ang ilan sa kanila, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay kumikilos sa parehong paraan tulad ng uranium: ang mga ito ay kinukuha gamit ang parehong mga organikong solvent, idineposito sa parehong mga resin ng palitan ng ion, at namuo sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Samakatuwid, upang piliing ihiwalay ang uranium, kinakailangan na gumamit ng maraming redox na reaksyon upang mapupuksa ang isa o isa pang hindi gustong kasama sa bawat yugto. Sa modernong mga resin ng pagpapalitan ng ion, ang uranium ay pinakawalan nang pili.

Paraan palitan ng ion at pagkuha Ang mga ito ay mahusay din dahil pinapayagan nila ang uranium na ganap na makuha mula sa mahihirap na solusyon (uranium content ay ikasampu ng isang gramo bawat litro).

Pagkatapos ng mga operasyong ito, ang uranium ay na-convert sa isang solidong estado - sa isa sa mga oxide o sa UF 4 tetrafluoride. Ngunit ang uranium na ito ay kailangan pa ring linisin mula sa mga impurities na may malaking cross section para sa pagkuha ng mga thermal neutron - boron, cadmium, hafnium. Ang kanilang nilalaman sa panghuling produkto ay hindi dapat lumampas sa daang libong at milyon ng isang porsyento. Upang alisin ang mga impurities na ito, ang isang komersyal na purong uranium compound ay natunaw sa nitric acid. Sa kasong ito, nabuo ang uranyl nitrate UO 2 (NO 3) 2, na, sa panahon ng pagkuha na may tributyl phosphate at ilang iba pang mga sangkap, ay higit na pinadalisay sa mga kinakailangang pamantayan. Pagkatapos ang sangkap na ito ay na-kristal (o peroxide UO 4 ·2H 2 O ay namuo) at maingat na na-calcine. Bilang resulta ng operasyong ito, nabuo ang uranium trioxide UO 3, na binabawasan ng hydrogen sa UO 2.

Ang uranium dioxide UO 2 ay nakalantad sa hydrogen fluoride gas sa mga temperatura mula 430 hanggang 600 °C upang makagawa ng UF 4 tetrafluoride. Ang uranium metal ay nabawasan mula sa tambalang ito gamit ang calcium o magnesium.

Mga katangiang pisikal

Ang uranium ay isang napakabigat, kulay-pilak-puti, makintab na metal. Sa dalisay nitong anyo, ito ay bahagyang mas malambot kaysa sa bakal, malleable, flexible, at may bahagyang paramagnetic na katangian. Ang uranium ay may tatlong allotropic form: (prismatic, stable hanggang 667.7 °C), (tetragonal, stable mula 667.7 °C hanggang 774.8 °C), (na may body-centered cubic structure, na umiiral mula 774.8 °C hanggang sa melting point) .

Mga katangian ng kemikal

Mga katangian ng estado ng oksihenasyon

Ang uranium ay maaaring magpakita ng mga estado ng oksihenasyon mula +3 hanggang +6.

Bilang karagdagan, mayroong oxide U 3 O 8. Ang estado ng oksihenasyon dito ay pormal na fractional, ngunit sa katotohanan ito ay isang halo-halong oksido ng uranium (V) at (VI).

Madaling makita na sa mga tuntunin ng hanay ng mga estado ng oksihenasyon at mga katangiang compound, ang uranium ay malapit sa mga elemento ng subgroup ng VIB (chromium, molybdenum, tungsten). Dahil dito, sa loob ng mahabang panahon ay inuri siya sa subgroup na ito ("erosion of periodicity").

Mga katangian ng isang simpleng sangkap

Sa kemikal, ang uranium ay napakaaktibo. Mabilis itong nag-oxidize sa hangin at natatakpan ng isang rainbow film ng oxide. Ang pinong uranium powder ay kusang nag-aapoy sa hangin; ito ay nag-aapoy sa temperatura na 150-175 °C, na bumubuo ng U3O8. Ang mga reaksyon ng uranium metal sa iba pang nonmetals ay ibinibigay sa talahanayan.

Maaaring corrode ng tubig ang metal, dahan-dahan sa mababang temperatura, at mabilis sa mataas na temperatura, pati na rin kapag ang uranium powder ay pinong dinurog:

Sa non-oxidizing acids, ang uranium ay natutunaw, na bumubuo ng UO 2 o U 4+ na mga asing-gamot (hydrogen ay inilabas sa kasong ito). Sa mga oxidizing acid (nitric, concentrated sulfuric), ang uranium ay bumubuo ng kaukulang uranyl salts UO 2 2+
Ang uranium ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga solusyon sa alkali.

Kapag inalog ng malakas, ang mga metal na particle ng uranium ay nagsisimulang kumikinang.

Mga compound ng Uranium III

Ang mga uranium salts (+3) (pangunahin ang halides) ay mga ahente ng pagbabawas. Ang mga ito ay karaniwang matatag sa hangin sa temperatura ng silid, ngunit kapag pinainit sila ay nag-oxidize sa isang halo ng mga produkto. Ang klorin ay nag-oxidize sa kanila sa UCl 4. Bumubuo sila ng hindi matatag na pulang solusyon kung saan nagpapakita sila ng malakas na mga katangian ng pagbabawas:

Ang Uranium III halides ay nabuo sa pamamagitan ng pagbabawas ng uranium(IV) halides na may hydrogen:

o hydrogen iodide:

pati na rin sa ilalim ng pagkilos ng hydrogen halide sa uranium hydride UH 3 .

Bilang karagdagan, mayroong uranium(III) hydride UH3. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pag-init ng uranium powder sa hydrogen sa temperatura hanggang 225 o C, at sa itaas ng 350 o C ay nabubulok ito. Karamihan sa mga reaksyon nito (halimbawa, ang reaksyon sa singaw ng tubig at mga acid) ay maaaring pormal na ituring bilang isang reaksyon ng agnas na sinusundan ng reaksyon ng uranium metal:

Mga compound ng Uranium IV

Ang uranium (+4) ay bumubuo ng mga berdeng asin na madaling natutunaw sa tubig. Madali silang na-oxidize sa uranium (+6)

Mga compound ng Uranium V

Ang mga compound ng uranium(+5) ay hindi matatag at madaling hindi katimbang sa isang may tubig na solusyon:

Ang uranium chloride V, kapag nakatayo, bahagyang hindi katimbang:

at bahagyang nag-aalis ng chlorine:

Mga compound ng Uranium VI

Ang oxidation state +6 ay tumutugma sa oxide UO 3 . Natutunaw ito sa mga acid upang bumuo ng mga compound ng uranyl cation UO 2 2+:

Sa mga base, ang UO 3 (katulad ng CrO 3, MoO 3 at WO 3) ay bumubuo ng iba't ibang uranate anion (pangunahing diuranate U 2 O 7 2-). Ang huli, gayunpaman, ay mas madalas na nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng mga base sa uranyl salts:

Sa mga uranium (+6) compound na hindi naglalaman ng oxygen, ang hexachloride UCl 6 at fluoride UF 6 lamang ang kilala. Ang huli ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa paghihiwalay ng uranium isotopes.

Ang mga compound ng uranium (+6) ay pinaka-matatag sa hangin at sa mga may tubig na solusyon.

Ang mga uranyl salt, tulad ng uranyl chloride, ay nabubulok sa maliwanag na liwanag o sa pagkakaroon ng mga organikong compound.

Aplikasyon

Nuclear fuel

Ang pinakamalawak na ginagamit na isotope ng uranium ay 235 U, kung saan posible ang isang self-sustaining nuclear chain reaction. Samakatuwid, ang isotope na ito ay ginagamit bilang gasolina sa mga nuclear reactor, pati na rin sa mga sandatang nuklear. Ang paghihiwalay ng U 235 isotope mula sa natural na uranium ay isang komplikadong teknolohikal na problema (tingnan ang isotope separation).

Narito ang ilang numero para sa isang 1000 MW reactor na tumatakbo sa 80% load at bumubuo ng 7000 GWh bawat taon. Ang pagpapatakbo ng isang naturang reaktor sa loob ng isang taon ay nangangailangan ng 20 tonelada ng uranium fuel na naglalaman ng 3.5% U-235, na nakuha pagkatapos ng pagyaman ng humigit-kumulang 153 tonelada ng natural na uranium.

Ang U 238 isotope ay may kakayahang mag-fission sa ilalim ng impluwensya ng pambobomba na may mataas na enerhiya na mga neutron; ang tampok na ito ay ginagamit upang mapataas ang kapangyarihan ng mga sandatang thermonuclear (ang mga neutron na nabuo ng isang thermonuclear na reaksyon ay ginagamit).

Sa pamamagitan ng neutron capture na sinusundan ng β decay, ang 238 U ay maaaring ma-convert sa 239 Pu, na pagkatapos ay ginagamit bilang nuclear fuel.

Ang kapasidad na naglalabas ng init ng uranium

Ang 1 tonelada ng enriched uranium ay katumbas sa kapasidad na naglalabas ng init sa 1 milyon 350 libong tonelada ng langis o natural na gas.

Geology

Ang pangunahing paggamit ng uranium sa heolohiya ay upang matukoy ang edad ng mga mineral at bato upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga prosesong geological. Ito ang ginagawa ng geochronology. Ang paglutas sa problema ng paghahalo at mga pinagmumulan ng bagay ay mahalaga din.

Ang solusyon sa problema ay batay sa radioactive decay equation:

saan 238 U o, 235 U o- modernong konsentrasyon ng uranium isotopes; ; - mga pare-pareho ang pagkabulok atoms ng uranium ayon sa pagkakabanggit 238U At 235U.

Ang kanilang kumbinasyon ay napakahalaga:

Dahil sa ang katunayan na ang mga bato ay naglalaman ng iba't ibang mga konsentrasyon ng uranium, mayroon silang iba't ibang radioactivity. Ginagamit ang ari-arian na ito kapag tinutukoy ang mga bato gamit ang mga geophysical na pamamaraan. Ang pamamaraang ito ay pinaka-malawak na ginagamit sa petrolyo geology sa panahon ng geophysical survey ng mga balon; kasama sa complex na ito, sa partikular, γ - logging o neutron gamma logging, gamma-gamma logging, atbp. Sa kanilang tulong, natukoy ang mga reservoir at seal.

Iba pang mga Aplikasyon

Naubos ang uranium

Matapos makuha ang 235 U at 234 U mula sa natural na uranium, ang natitirang materyal (uranium-238) ay tinatawag na "depleted uranium" dahil ito ay naubos sa 235 isotope. Ayon sa ilang datos, humigit-kumulang 560,000 tonelada ng naubos na uranium hexafluoride (UF 6) ang nakaimbak sa Estados Unidos.

Ang depleted uranium ay kalahati ng radioactive gaya ng natural na uranium, higit sa lahat dahil sa pag-alis ng 234 U mula dito. Dahil ang pangunahing gamit ng uranium ay paggawa ng enerhiya, ang depleted uranium ay isang mababang gamit na produkto na may mababang halaga sa ekonomiya.

Ang paggamit nito ay pangunahing nauugnay sa mataas na density ng uranium at ang medyo mababang gastos nito. Ang depleted uranium ay ginagamit para sa radiation shielding (ironically) - gamit ang napakataas na capture cross-sections - at bilang ballast sa mga aerospace application gaya ng aircraft control surface. Ang bawat Boeing 747 na sasakyang panghimpapawid ay naglalaman ng 1,500 kg ng naubos na uranium para sa mga layuning ito. Ginagamit din ang materyal na ito sa mga high-speed gyroscope rotor, malalaking flywheel, bilang ballast sa spacecraft at racing yacht, Formula 1 na mga kotse, at kapag nag-drill ng mga balon ng langis.

Mga core ng projectile na nakabutas ng sandata

Ang pinakakilalang paggamit ng naubos na uranium ay bilang mga core para sa mga projectiles na nakabutas ng sandata. Ang mataas na densidad nito (tatlong beses na mas mabigat kaysa sa bakal) ay gumagawa ng pinatigas na uranium ingot na isang napakaepektibong tool sa pagbubutas ng sandata, na katulad ng bisa sa mas mahal at bahagyang mas mabigat na tungsten. Binabago din ng mabigat na dulo ng uranium ang mass distribution ng projectile, na pinapabuti ang aerodynamic stability nito.

Ang mga katulad na haluang metal ng uri ng Stabilla ay ginagamit sa mga swept-finned projectiles para sa tank at anti-tank artillery gun.

Ang proseso ng pagkasira ng sandata ay sinamahan ng paggiling ng isang uranium na baboy sa alikabok at ang pag-aapoy nito sa hangin sa kabilang panig ng sandata (tingnan ang Pyrophoricity). Humigit-kumulang 300 tonelada ng naubos na uranium ang nanatili sa larangan ng digmaan sa panahon ng Operation Desert Storm (karamihan ay mga labi ng mga shell mula sa 30 mm GAU-8 na kanyon ng A-10 attack aircraft, bawat shell ay naglalaman ng 272 g ng uranium alloy).

Ang mga naturang shell ay ginamit ng mga tropang NATO sa mga operasyong pangkombat sa teritoryo ng Yugoslavia. Matapos ang kanilang aplikasyon, tinalakay ang problema sa kapaligiran ng radiation contamination ng teritoryo ng bansa.

Ang uranium ay unang ginamit bilang isang core para sa mga projectiles sa Third Reich.

Ang depleted uranium ay ginagamit sa modernong tank armor, tulad ng M-1 Abrams tank.

Aksyon ng pisyolohikal

Ito ay matatagpuan sa mga microquantity (10−5-10−8%) sa mga tisyu ng mga halaman, hayop at tao. Ito ay naipon sa pinakamalaking lawak ng ilang fungi at algae. Ang mga compound ng uranium ay nasisipsip sa gastrointestinal tract (mga 1%), sa mga baga - 50%. Ang mga pangunahing depot sa katawan: pali, bato, balangkas, atay, baga at bronchopulmonary lymph nodes. Ang nilalaman sa mga organo at tisyu ng mga tao at hayop ay hindi hihigit sa 10 −7 g.

Uranium at mga compound nito nakakalason. Ang mga aerosol ng uranium at ang mga compound nito ay lalong mapanganib. Para sa mga aerosols ng mga compound ng uranium na nalulusaw sa tubig, ang MPC sa hangin ay 0.015 mg/m³, para sa mga hindi matutunaw na anyo ng uranium ang MPC ay 0.075 mg/m³. Kapag ang uranium ay pumasok sa katawan, ito ay nakakaapekto sa lahat ng mga organo, bilang isang pangkalahatang cellular poison. Ang uranium, tulad ng maraming iba pang mabibigat na metal, ay halos hindi maibabalik na nagbubuklod sa mga protina, pangunahin sa mga pangkat ng sulfide ng mga amino acid, na nakakagambala sa kanilang paggana. Ang molekular na mekanismo ng pagkilos ng uranium ay nauugnay sa kakayahang pigilan ang aktibidad ng enzyme. Ang mga bato ay pangunahing apektado (ang protina at asukal ay lumalabas sa ihi, oliguria). Sa talamak na pagkalasing, ang mga karamdaman ng hematopoiesis at ang nervous system ay posible.

Explored uranium reserves sa mundo

Ang dami ng uranium sa crust ng lupa ay humigit-kumulang 1000 beses na mas malaki kaysa sa halaga ng ginto, 30 beses na mas malaki kaysa sa halaga ng pilak, habang ang figure na ito ay humigit-kumulang katumbas ng lead at zinc. Ang isang malaking bahagi ng uranium ay nakakalat sa mga lupa, bato at tubig dagat. Ang isang medyo maliit na bahagi lamang ay puro sa mga deposito kung saan ang nilalaman ng elementong ito ay daan-daang beses na mas mataas kaysa sa karaniwang nilalaman nito sa crust ng lupa. Ang mga napatunayang reserbang uranium sa mundo sa mga deposito ay umaabot sa 5.4 milyong tonelada.

Pagmimina ng uranium sa mundo

10 bansang nagbibigay ng 94% ng produksyon ng uranium sa mundo

Ayon sa Red Book of Uranium, na inilathala ng OECD, 41,250 tonelada ng uranium ang nakuha noong 2005 (35,492 tonelada noong 2003). Ayon sa datos ng OECD, mayroong 440 komersyal na reaktor at humigit-kumulang 60 siyentipikong reaktor na tumatakbo sa mundo, na kumokonsumo ng 67 libong toneladang uranium bawat taon. Nangangahulugan ito na ang pagkuha nito mula sa mga deposito ay nagbigay lamang ng 60% ng pagkonsumo nito (noong 2009, ang bahaging ito ay tumaas sa 79%). Ang natitirang bahagi ng uranium na natupok ng sektor ng enerhiya, o 17.7%, ay nagmumula sa pangalawang pinagkukunan.

Uranium para sa mga layuning "pang-agham at militar".

Karamihan sa uranium para sa layuning "siyentipiko at militar" ay nakuhang muli mula sa mga lumang nuclear warhead:

• sa ilalim ng START-II treaty, 352 tonelada - mula sa napagkasunduang 500 (sa kabila ng katotohanan na ang kasunduan ay hindi pumasok sa puwersa, dahil sa pag-alis ng Russia mula sa kasunduan noong Hunyo 14, 2002)
• sa ilalim ng kasunduan sa START-I (nagpatupad noong Disyembre 5, 1994, nag-expire noong Disyembre 5, 2009) mula sa panig ng Russia na 500 tonelada,
• sa ilalim ng START III (START) treaty - ang kasunduan ay nilagdaan noong Abril 8, 2010 sa Prague. Pinalitan ng kasunduan ang START I, na nag-expire noong Disyembre 2009.

Produksyon sa Russia

Sa USSR, ang pangunahing mga rehiyon ng uranium ore ay Ukraine (Zheltorechenskoye, Pervomaiskoye deposito, atbp.), Kazakhstan (Northern - Balkashin ore field, atbp.; Southern - Kyzylsay ore field, atbp.; Vostochny; lahat ng mga ito ay nabibilang sa karamihan ng uri ng bulkan-hydrothermal); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoe, atbp.); Central Asia, higit sa lahat Uzbekistan na may mineralization sa black shales na nakasentro sa lungsod ng Uchkuduk. Mayroong maraming mga maliliit na pangyayari at pagpapakita ng mineral. Sa Russia, ang Transbaikalia ay nananatiling pangunahing rehiyon ng uranium ore. Humigit-kumulang 93% ng uranium ng Russia ang mina sa deposito sa rehiyon ng Chita (malapit sa lungsod ng Krasnokamensk). Ang pagmimina ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng baras na "Priargunsky Production Mining and Chemical Association" (PPMCU), na bahagi ng OJSC "Atomredmetzoloto" (Uranium Holding).

Ang natitirang 7% ay nakuha sa pamamagitan ng underground leaching ng JSC Dalur (rehiyon ng Kurgan) at JSC Khiagda (Buryatia).

Ang mga nagresultang ores at uranium concentrate ay pinoproseso sa Chepetsk Mechanical Plant.

Sa mga tuntunin ng taunang produksyon ng uranium (mga 3.3 libong tonelada), ang Russia ay nasa ika-4 na ranggo pagkatapos ng Kazakhstan. Ang taunang pagkonsumo ng uranium sa Russia ngayon ay umaabot sa 16 libong tonelada at binubuo ng mga gastos para sa sarili nitong mga nuclear power plant sa halagang 5.2 libong tonelada, pati na rin para sa pag-export ng mga produktong panggatong (5.5 libong tonelada) at mababang-enriched na uranium (6 libong tonelada).

Produksyon sa Kazakhstan

Noong 2009, nakuha ng Kazakhstan ang unang lugar sa mundo sa paggawa ng uranium (13,500 tonelada ang mina).

Produksyon sa Ukraine

Presyo

Sa kabila ng umiiral na mga alamat tungkol sa sampu-sampung libong dolyar para sa kilo o kahit na gramo na dami ng uranium, ang tunay na presyo nito sa merkado ay hindi masyadong mataas - ang unenriched uranium oxide U 3 O 8 ay nagkakahalaga ng mas mababa sa 100 US dollars kada kilo.

Ang pagpapaunlad ng uranium ores ay kumikita sa presyo ng uranium na humigit-kumulang $80/kg. Sa kasalukuyan, ang presyo ng uranium ay hindi nagpapahintulot para sa mahusay na pag-unlad ng mga deposito nito, kaya may mga pagtataya na ang presyo ng uranium ay maaaring tumaas sa $75-90/kg sa 2013-2014.

Pagsapit ng 2030, ang malalaki at naa-access na mga deposito na may mga reserbang hanggang $80/kg ay ganap na mabubuo, at ang mga mahirap maabot na deposito na may halaga sa produksyon na higit sa $130/kg ng uranium ay magsisimulang mabuo.

Ito ay dahil sa ang katunayan na upang magpatakbo ng isang nuclear reactor gamit ang unenriched uranium, sampu o kahit na daan-daang tonelada ng gasolina ang kailangan, at para sa paggawa ng mga sandatang nuklear, isang malaking halaga ng uranium ay dapat pagyamanin upang makakuha ng mga konsentrasyon na angkop para sa paglikha ng isang bomba.

Tingnan din

Mga link

• I. N. Bekman. "Uranus". Pagtuturo. Vienna, 2008, Moscow, 2009. (sa PDF format)
• Ibinenta ng Russia ang malalaking reserba ng uranium na may gradong armas sa Estados Unidos

Mga Tala

1. Koponan ng editoryal: Zefirov N. S. (punong editor) Chemical encyclopedia: sa 5 volume - Moscow: Great Russian Encyclopedia, 1999. - T. 5. - P. 41.
2. WebElements Periodic Table ng mga Elemento | Uranium | mga istrukturang kristal
3. Uranus sa Explanatory Dictionary of the Russian Language, ed. Ushakova
4. Encyclopedia "Sa Buong Mundo"
5. Uranus. Impormasyon at Analytical Center na "Mineral"
6. Hilaw na materyal na base ng uranium. S. S. Naumov, MINING JOURNAL, N12, 1999
7. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot at A. H. Wapstra (2003). "Ang pagsusuri ng NUBASE ng mga katangian ng nuklear at pagkabulok
8. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot at A. H. Wapstra (2003). "Ang pagsusuri ng NUBASE ng mga katangian ng nuklear at pagkabulok." Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
9. Ang mga uranium ores ay naglalaman ng mga bakas na halaga ng uranium-236, na nabuo mula sa uranium-235 sa panahon ng pagkuha ng neutron; Ang mga thorium ores ay naglalaman ng mga bakas ng uranium-233, na nagmula sa thorium-232 pagkatapos ng pagkuha ng neutron at dalawang sunud-sunod na beta decay. Gayunpaman, ang nilalaman ng mga isotopes ng uranium na ito ay napakababa na maaari lamang silang makita sa mga espesyal, napakasensitibong mga sukat.
10. Rosholt J.N., et al. Isotopic fractionatio ng uranium na nauugnay sa tampok na papel sa Sandstone, Shirley Basin, Wyoming.//Economic Geology, 1964, 59, 4, 570-585
11. Rosholt J.N., et al. Ebolusyon ng isotopic na komposisyon ng uranium at thorium sa Soil profiles.//Bull.Geol.Soc.Am./1966, 77, 9, 987-1004
12. Chalov P.I. Isotope fractionation ng natural na uranium. - Frunze: Ilim, 1975.
13. Tilton G.R. et al. Isotopic na komposisyon at pamamahagi ng lead, uranium, at thorium sa isang precambrian granite.//Bull.Geol.Soc.Am., 1956, 66, 9, 1131-1148
14. Shukolyukov Yu. A. et al. Isotopic na pag-aaral ng isang "natural na nuclear reactor". // Geochemistry, 1977, 7. P. 976-991.
15. Meshik Alex. Sinaunang nuclear reactor.//Sa mundo ng agham. Geophysics. 2006.2
16. Remi G. Inorganic na kimika. v.2. M., Mir, 1966. pp. 206-223
17. Katz J, Rabinovich E. Chemistry ng uranium. M., Foreign Literature Publishing House, 1954.
18. Khmelevskoy V.K. Geophysical na pamamaraan para sa pag-aaral ng crust ng lupa. International University of Nature, Society and Human "Dubna", 1997.
19. Handbook ng Geology ng Langis at Gas / Ed. Eremenko N. A. - M.: Nedra, 1984
20. Technical Encyclopedia 1927", volume 24, column. 596…597, artikulong “Uranium”
21. http://www.pdhealth.mil/downloads/Characterisation_of_DU_projectiles.pdf
22. Pagmimina ng uranium sa mundo
23. NEA, IAEA. - OECD Publishing, 2006. - ISBN 9789264024250
24. World Nuclear Association. Supply ng Uranium. 2011.
25. Base sa mapagkukunan ng mineral at produksyon ng uranium sa Silangang Siberia at Malayong Silangan. Mashkovtsev G. A., Miguta A. K., Shchetochkin V. N., Mga mapagkukunan ng mineral ng Russia. Economics and Management, 1-2008
26. Pagmimina ng uranium sa Kazakhstan. Ulat ni Mukhtar Dzhakishev
27. Konyrova, K. Ang Kazakhstan ay nanguna sa pagmimina ng uranium sa mundo (Russian), TREND ng ahensya ng balita(Disyembre 30, 2009). Hinango noong Disyembre 30, 2009.
28. Udo Rethberg; Pagsasalin ni Alexander Polotsky(Ruso) . Pagsasalin(12.08.2009). Na-archive mula sa orihinal noong Agosto 23, 2011. Hinango noong Mayo 12, 2010.
29. Mga eksperto sa pagtataya ng presyo ng uranium ng Russian Atomic Community
30. http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/9.1_A.V.Boytsov.pdf
31. Sandatang nuklear Tingnan ang subsection tungkol sa uranium bomb.

Mga koneksyon uranium

Ammonium diuranate ((NH 4) 2 U 2 O 7) Uranyl acetate (UO 2 (CH 3 COO) 2) Uranium borohydride (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) Uranyl hydroxide (UO 2 (OH) 2) Diuranic acid (H 2 U 2 O 7) Uranium(III) iodide (UJ 3) Uranium(IV) iodide (UJ 4) Uranyl carbonate (UO 2 CO 3) Uranium monoxide (UO) US UP Sodium diuranate (Na 2 U 2 O 7) Sodium uranate (Na 2 UO 4) Uranyl nitrate (UO 2 (NO 3) 2) Tetrauranium nonoxide (U 4 O 9) Uranium(IV) oxide (UO 2) Uranium(VI)-diuranium(V) oxide (U 3 O 8) Uranium peroxide (UO 4) Uranium(IV) sulfate (U(SO 4) 2) Uranyl sulfate (UO 2 SO 4) Pentauranium tridecoxide (U 5 O 13) Uranium trioxide (UO 3) Uranic acid (H 2 UO 4) Uranyl formate (UO 2 (CHO 2) 2) Uranium(III) phosphate (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) Uranyl fluoride (UO 2 F 2) Uranium(III) chloride (UCl 3) Uranium(IV) chloride (UCl 4) Uranium(V) chloride (UCl 5) Uranium(VI) chloride (UCl 6) Uranyl chloride (UO 2 Cl 2)

Sa isang mensahe mula sa Iraqi Ambassador sa UN Mohammed Ali al-Hakim na may petsang Hulyo 9, sinasabing ang mga ISIS extremist (Islamic State of Iraq and the Levant) ay nasa kanilang pagtatapon. Ang IAEA (International Atomic Energy Agency) ay nagmadali upang ideklara na ang mga nuclear substance na dating ginamit ng Iraq ay may mababang toxic properties, at samakatuwid ay ang mga materyales na kinuha ng mga Islamist.

Isang mapagkukunan ng gobyerno ng US na pamilyar sa sitwasyon ang nagsabi sa Reuters na ang uranium na ninakaw ng mga militante ay malamang na hindi pinayaman at samakatuwid ay malamang na hindi gagamitin upang gumawa ng mga sandatang nuklear. Ang mga awtoridad ng Iraq ay opisyal na nag-abiso sa United Nations tungkol sa insidenteng ito at nanawagan sa kanila na "iwasan ang banta ng paggamit nito," ulat ng RIA Novosti.

Ang mga compound ng uranium ay lubhang mapanganib. Ang AiF.ru ay nagsasalita tungkol sa kung ano ang eksaktong, pati na rin kung sino at paano makagawa ng nuclear fuel.

Ano ang uranium?

Ang uranium ay isang kemikal na elemento na may atomic number na 92, isang kulay-pilak-puting makintab na metal, na itinalaga sa periodic table ng simbolong U. Sa dalisay nitong anyo, ito ay bahagyang mas malambot kaysa sa bakal, malleable, flexible, na matatagpuan sa crust ng lupa (lithosphere). ) at sa tubig ng dagat, at sa dalisay nitong anyo ay halos hindi nangyayari. Ang nuclear fuel ay ginawa mula sa uranium isotopes.

Ang uranium ay isang mabigat, kulay-pilak-puti, makintab na metal. Larawan: Commons.wikimedia.org / Ang orihinal na nag-upload ay Zxctypo sa en.wikipedia.

Radioactivity ng uranium

Noong 1938 ang Aleman mga pisiko na sina Otto Hahn at Fritz Strassmann na-irradiated ang uranium nucleus sa mga neutron at nakagawa ng isang pagtuklas: pagkuha ng isang libreng neutron, ang uranium isotope nucleus ay naghahati at naglalabas ng napakalaking enerhiya dahil sa kinetic energy ng mga fragment at radiation. Noong 1939-1940 Yuliy Khariton At Yakov Zeldovich sa kauna-unahang pagkakataon ay theoretically ipinaliwanag na sa isang maliit na pagpapayaman ng natural na uranium na may uranium-235, posible na lumikha ng mga kondisyon para sa patuloy na fission ng atomic nuclei, iyon ay, bigyan ang proseso ng isang chain character.

Ano ang enriched uranium?

Ang enriched uranium ay uranium na ginawa gamit ang teknolohikal na proseso ng pagtaas ng bahagi ng 235U isotope sa uranium. Bilang resulta, ang natural na uranium ay nahahati sa enriched uranium at depleted uranium. Matapos makuha ang 235U at 234U mula sa natural na uranium, ang natitirang materyal (uranium-238) ay tinatawag na "depleted uranium" dahil ito ay naubos sa 235 isotope. Ayon sa ilang mga pagtatantya, ang Estados Unidos ay nag-iimbak ng humigit-kumulang 560,000 tonelada ng naubos na uranium hexafluoride (UF6). Ang naubos na uranium ay kalahati ng radioactive gaya ng natural na uranium, pangunahin dahil sa pag-alis ng 234U mula dito. Dahil ang pangunahing paggamit ng uranium ay produksyon ng enerhiya, ang naubos na uranium ay isang mababang gamit na produkto na may mababang halaga sa ekonomiya.

Sa nuclear energy, enriched uranium lamang ang ginagamit. Ang pinakamalawak na ginagamit na isotope ng uranium ay 235U, kung saan posible ang isang self-sustaining nuclear chain reaction. Samakatuwid, ang isotope na ito ay ginagamit bilang gasolina sa mga nuclear reactor at nuclear weapons. Ang paghihiwalay ng U235 isotope mula sa natural na uranium ay isang kumplikadong teknolohiya na hindi maaaring ipatupad ng maraming bansa. Ang pagpapayaman ng uranium ay nagbibigay-daan sa paggawa ng mga atomic nuclear weapons - single-phase o single-stage explosive device kung saan ang pangunahing output ng enerhiya ay nagmumula sa nuclear reaction ng heavy nuclei fission upang bumuo ng mas magaan na elemento.

Ang Uranium-233, na artipisyal na ginawa sa mga reactor mula sa thorium (ang thorium-232 ay kumukuha ng isang neutron at nagiging thorium-233, na nabubulok sa protactinium-233 at pagkatapos ay sa uranium-233), ay maaaring sa hinaharap ay maging isang karaniwang nuclear fuel para sa nuclear power mga halaman (mayroon nang mga reactor na gumagamit ng nuclide na ito bilang panggatong, halimbawa KAMINI sa India) at ang paggawa ng mga atomic bomb (kritikal na masa na humigit-kumulang 16 kg).

Ang core ng 30 mm caliber projectile (GAU-8 gun ng isang A-10 aircraft) na may diameter na humigit-kumulang 20 mm ay gawa sa naubos na uranium. Larawan: Commons.wikimedia.org / Ang orihinal na nag-upload ay Nrcprm2026 sa en.wikipedia

Aling mga bansa ang gumagawa ng enriched uranium?

• France
• Alemanya
• Holland
• Inglatera
• Hapon
• Russia
• Tsina
• Pakistan
• Brazil

10 bansa na gumagawa ng 94% ng produksyon ng uranium sa mundo. Larawan: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Bakit mapanganib ang mga uranium compound?

Ang uranium at ang mga compound nito ay nakakalason. Ang mga aerosol ng uranium at ang mga compound nito ay lalong mapanganib. Para sa mga aerosols ng water-soluble uranium compounds, ang maximum na pinapayagang konsentrasyon (MPC) sa hangin ay 0.015 mg/m³, para sa mga hindi matutunaw na anyo ng uranium ang MAC ay 0.075 mg/m³. Kapag ang uranium ay pumasok sa katawan, ito ay nakakaapekto sa lahat ng mga organo, bilang isang pangkalahatang cellular poison. Ang uranium, tulad ng maraming iba pang mabibigat na metal, ay halos hindi maibabalik na nagbubuklod sa mga protina, pangunahin sa mga sulfide na grupo ng mga amino acid, na nakakagambala sa kanilang paggana. Ang molekular na mekanismo ng pagkilos ng uranium ay nauugnay sa kakayahang sugpuin ang aktibidad ng enzyme. Ang mga bato ay pangunahing apektado (ang protina at asukal ay lumalabas sa ihi, oliguria). Sa talamak na pagkalasing, ang mga karamdaman ng hematopoiesis at ang nervous system ay posible.

Paggamit ng uranium para sa mapayapang layunin

• Ang isang maliit na karagdagan ng uranium ay nagbibigay sa salamin ng magandang dilaw-berdeng kulay.
• Ang sodium uranium ay ginagamit bilang dilaw na pigment sa pagpipinta.
• Ang mga compound ng uranium ay ginamit bilang mga pintura para sa pagpipinta sa porselana at para sa mga ceramic glaze at enamel (pinturahan sa mga kulay: dilaw, kayumanggi, berde at itim, depende sa antas ng oksihenasyon).
• Sa simula ng ika-20 siglo, ang uranyl nitrate ay malawakang ginagamit upang pahusayin ang mga negatibo at kulay (kulay) na positibo (mga photographic na kopya) na kayumanggi.
• Ang mga haluang metal ng bakal at naubos na uranium (uranium-238) ay ginagamit bilang makapangyarihang magnetostrictive na materyales.

Ang isotope ay isang iba't ibang mga atom ng isang elemento ng kemikal na may parehong atomic (ordinal) na numero, ngunit magkaibang mga numero ng masa.

Isang elemento ng pangkat III ng periodic table, na kabilang sa actinides; mabigat, bahagyang radioactive na metal. Ang Thorium ay may ilang mga aplikasyon kung saan kung minsan ay gumaganap ito ng isang hindi mapapalitang papel. Ang posisyon ng metal na ito sa periodic table ng mga elemento at ang istraktura ng nucleus ay paunang natukoy ang paggamit nito sa larangan ng mapayapang paggamit ng atomic energy.

*** Oliguria (mula sa Greek oligos - maliit at ouron - ihi) - isang pagbawas sa dami ng ihi na pinalabas ng mga bato.

Ang mga teknolohiyang nuklear ay higit na nakabatay sa paggamit ng mga pamamaraan ng radiochemistry, na kung saan naman ay nakabatay sa nuklear na pisikal, pisikal, kemikal at nakakalason na mga katangian ng mga radioactive na elemento.

Sa kabanatang ito, lilimitahan natin ang ating sarili sa isang maikling paglalarawan ng mga katangian ng pangunahing fissile isotopes - uranium at plutonium.

Uranus

Uranus ( uranium) U - elemento ng pangkat ng actinide, ika-7-0 na panahon ng periodic system, Z=92, atomic mass 238.029; ang pinakamabigat na matatagpuan sa kalikasan.

Mayroong 25 na kilalang isotopes ng uranium, lahat ng mga ito ay radioactive. Pinakamadali 217U (Tj/ 2 =26 ms), ang pinakamabigat na 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 min). Mayroong 6 na nuclear isomer. Ang natural na uranium ay naglalaman ng tatlong radioactive isotopes: 2 8 at (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4.47109 l), 2 35 U (0.7205%, G, / 2 = 7.04-109 taon) at 2 34 U ( 0.0056%, Ti/ 2=2.48-yuz l). Ang tiyak na radyaktibidad ng natural na uranium ay 2.48104 Bq, nahahati halos sa kalahati sa pagitan ng 2 34 U at 288 U; Ang 2 35U ay gumagawa ng maliit na kontribusyon (ang partikular na aktibidad ng 2 zi isotope sa natural na uranium ay 21 beses na mas mababa kaysa sa aktibidad ng 2 3 8 U). Thermal neutron capture cross-sections ay 46, 98 at 2.7 barn para sa 2 zzi, 2 35U at 2 3 8 U, ayon sa pagkakabanggit; division section 527 at 584 barn para sa 2 zzi at 2 z 8 at, ayon sa pagkakabanggit; natural na pinaghalong isotopes (0.7% 235U) 4.2 barn.

mesa 1. Mga pisikal na katangiang nuklear 2 h9 Ri at 2 35Ts.

mesa 2. Pagkuha ng neutron 2 35Ts at 2 z 8 C.

Anim na isotopes ng uranium ang may kakayahang kusang fission: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i at 2 z 8 i. Ang natural na isotopes 2 33 at 2 35 U fission sa ilalim ng impluwensya ng parehong thermal at fast neutrons, at 2 3 8 nuclei ay may kakayahang fission lamang kapag nakakuha sila ng mga neutron na may enerhiya na higit sa 1.1 MeV. Kapag kumukuha ng mga neutron na may mas mababang enerhiya, ang 288 U nuclei ay unang nagbabago sa 2 -i9U nuclei, na pagkatapos ay sumasailalim sa p-decay at unang binago sa 2 -"*9Np, at pagkatapos ay sa 2 39Pu. Ang epektibong mga cross section para sa pagkuha ng thermal neutrons ng 2 34U, 2 nuclei 35U at 2 3 8 at katumbas ng 98, 683 at 2.7 barn, ayon sa pagkakabanggit. Ang kumpletong fission ng 2 35 U ay humahantong sa isang "thermal energy na katumbas" na 2-107 kWh / kg. Ang isotopes 2 Ang 35 U at 2 zzi ay ginagamit bilang nuclear fuel, na may kakayahang suportahan ang fission chain reaction.

Ang mga nuclear reactor ay gumagawa ng n artipisyal na isotopes ng uranium na may mass number na 227-^240, kung saan ang pinakamatagal na nabubuhay ay 233U (7 V 2 =i.62 *io 5 taon); ito ay nakuha sa pamamagitan ng neutron irradiation ng thorium. Sa napakalakas na neutron flux ng isang thermonuclear explosion, ipinanganak ang uranium isotopes na may mass number na 239^257.

Uran-232- technogenic nuclide, a-emitter, T x / 2=68.9 taon, parent isotopes 2 h 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) at 23 2 Ra(p), anak na babae nuclide 228 Th. Ang intensity ng spontaneous fission ay 0.47 divisions/s kg.

Ang Uranium-232 ay nabuo bilang isang resulta ng mga sumusunod na pagkabulok:

P + -pagkabulok ng nuclide *3 a Np (Ti/ 2 =14.7 min):

Sa industriya ng nukleyar, ang 2 3 2 U ay ginawa bilang isang by-product sa panahon ng synthesis ng fissile (weapon-grade) nuclide 2 zi sa thorium fuel cycle. Kapag ang 2 3 2 Th ay na-irradiated ng mga neutron, ang pangunahing reaksyon ay nangyayari:

at isang dalawang-hakbang na side reaction:

Ang paggawa ng 232 U mula sa thorium ay nangyayari lamang sa mga mabilis na neutron (E„>6 MeV). Kung ang panimulang sangkap ay naglalaman ng 2 3°TH, kung gayon ang pagbuo ng 2 3 2 U ay kinukumpleto ng reaksyon: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. Ang reaksyong ito ay nangyayari gamit ang mga thermal neutron. Ang pagbuo ng 2 3 2 U ay hindi kanais-nais para sa maraming kadahilanan. Ito ay pinipigilan sa pamamagitan ng paggamit ng thorium na may pinakamababang konsentrasyon na 2 3°TH.

Ang pagkabulok ng 2 × 2 ay nangyayari sa mga sumusunod na direksyon:

Isang pagkabulok sa 228 Th (probability 10%, enerhiya ng pagkabulok 5.414 MeV):

ang enerhiya ng mga emitted alpha particle ay 5.263 MeV (sa 31.6% ng mga kaso) at 5.320 MeV (sa 68.2% ng mga kaso).

• - spontaneous fission (probability mas mababa sa ~ 12%);
• - cluster decay na may pagbuo ng nuclide 28 Mg (probability ng decay na mas mababa sa 5*10" 12%):

Cluster decay sa pagbuo ng nuclide 2

Ang Uranium-232 ay ang nagtatag ng isang mahabang kadena ng pagkabulok, na kinabibilangan ng mga nuclides - mga naglalabas ng hard y-quanta:

^U-(3.64 na araw, a,y)-> 220 Rn-> (55.6 s, a)-> 21b Po->(0.155 s, a)-> 212 Pb->(10.64 na oras , p, y) - > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3 "Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (stab), 2o8 T1- >(3.06 m, p, y-> 2o8 Pb.

Ang akumulasyon ng 2 3 2 U ay hindi maiiwasan sa panahon ng paggawa ng 2 zi sa thorium energy cycle. Ang matinding y-radiation na nagmumula sa pagkabulok ng 2 3 2 U ay humahadlang sa pagbuo ng thorium energy. Ang hindi pangkaraniwan ay ang even isotope 2 3 2 11 ay may mataas na fission cross section sa ilalim ng impluwensya ng neutrons (75 barns para sa thermal neutrons), pati na rin ang high neutron capture cross section - 73 barns. 2 3 2 U ay ginagamit sa radioactive tracer method sa kemikal na pananaliksik.

2 h 2 at siya ang nagtatag ng isang mahabang decay chain (ayon sa 2 h 2 T scheme), na kinabibilangan ng mga nuclides na naglalabas ng hard y-quanta. Ang akumulasyon ng 2 3 2 U ay hindi maiiwasan sa panahon ng paggawa ng 2 zi sa thorium energy cycle. Ang matinding y-radiation na nagmumula sa pagkabulok ng 232 U ay humahadlang sa pagbuo ng enerhiya ng thorium. Ang hindi pangkaraniwan ay ang kahit na isotope 2 3 2 U ay may mataas na fission cross section sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron (75 barns para sa thermal neutrons), pati na rin ang isang high neutron capture cross section - 73 barns. 2 3 2 U ay kadalasang ginagamit sa radioactive tracer method sa kemikal at pisikal na pananaliksik.

Uran-233- radionuclide na gawa ng tao, a-emitter (enerhiya 4.824 (82.7%) at 4.783 MeV (14.9%), Tvi= 1.585105 taon, parent nuclides 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), anak na babae nuclide 22 9Th. Ang 2 zzi ay nakuha sa mga nuclear reactor mula sa thorium: 2 z 2 Th ay kumukuha ng isang neutron at nagiging 2 zzT, na nabubulok sa 2 zzRa, at pagkatapos ay sa 2 zzi. Ang nuclei ng 2 zi (odd isotope) ay may kakayahang parehong kusang fission at fission sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron ng anumang enerhiya, na ginagawang angkop para sa paggawa ng parehong atomic na armas at reactor fuel. Ang epektibong fission cross section ay 533 barn, capture cross section ay 52 barn, neutron yield: bawat fission event - 2.54, bawat absorbed neutron - 2.31. Ang kritikal na masa ng 2 zzi ay tatlong beses na mas mababa kaysa sa kritikal na masa ng 2 35U (-16 kg). Ang intensity ng spontaneous fission ay 720 divisions/s kg.

Ang Uranium-233 ay nabuo bilang isang resulta ng mga sumusunod na pagkabulok:

- (3 + -pagkabulok ng nuclide 2 33Np (7^=36.2 min):

Sa isang pang-industriya na sukat, ang 2 zi ay nakuha mula sa 2 32Th sa pamamagitan ng pag-iilaw sa mga neutron:

Kapag ang isang neutron ay nasisipsip, ang 2 zzi nucleus ay karaniwang nahati, ngunit paminsan-minsan ay kumukuha ng isang neutron, na nagiging 2 34U. Bagama't karaniwang nahahati ang 2 zzi pagkatapos masipsip ang isang neutron, minsan ay nananatili itong isang neutron, na nagiging 2 34U. Ang produksyon ng 2 zirs ay isinasagawa sa parehong mabilis at thermal reactor.

Mula sa pananaw ng mga armas, ang 2 ZZI ay maihahambing sa 2 39Pu: ang radioactivity nito ay 1/7 ng aktibidad ng 2 39Pu (Ti/ 2 = 159200 liters laban sa 24100 liters para sa Pu), ang kritikal na masa ng 2 zi ay 60% na mas mataas kaysa sa ^ Pu (16 kg laban sa 10 kg), at ang rate ng spontaneous fission ay 20 beses na mas mataas (bth - ' kumpara sa 310 10). Ang neutron flux mula sa 2 zzi ay tatlong beses na mas mataas kaysa sa 2 39Pi. Ang paggawa ng nuclear charge batay sa 2 zi ay nangangailangan ng higit na pagsisikap kaysa sa ^Pi. Ang pangunahing balakid ay ang pagkakaroon ng 232 U na karumihan sa 2ZZI, ang y-radiation ng mga proyekto ng pagkabulok na nagpapahirap sa pagtatrabaho sa 2ZZI at ginagawang madali ang pagtuklas ng mga natapos na armas. Bilang karagdagan, ang maikling kalahating buhay ng 2 3 2 U ay ginagawa itong aktibong pinagmumulan ng mga alpha particle. . Ang aktibidad na ito ay nagiging sanhi ng paglikha ng mga neutron sa mga magaan na elemento ng singil ng armas. Upang mabawasan ang problemang ito, ang pagkakaroon ng mga elemento tulad ng Be, B, F, Li ay dapat na minimal. Ang pagkakaroon ng neutron background ay hindi nakakaapekto sa pagpapatakbo ng mga implosion system, ngunit ang mga circuit ng kanyon ay nangangailangan ng mataas na antas ng kadalisayan para sa mga magaan na elemento. Ang nilalaman ng 23 2 U sa mga armas-grade 2 zis ay hindi dapat lumampas sa 5 bahagi bawat milyon (0.0005% ). Sa gasolina ng mga thermal power reactor, ang pagkakaroon ng 2 3G ay hindi nakakapinsala, at kahit na kanais-nais, dahil binabawasan nito ang posibilidad ng paggamit ng uranium para sa mga layunin ng armas. 0.2%.

Ang pagkabulok ng 2 zi ay nangyayari sa mga sumusunod na direksyon:

Isang pagkabulok sa 22 9Th (probability 10%, decay energy 4.909 MeV):

ang enerhiya ng mga emitted yahr particle ay 4.729 MeV (sa 1.61% ng mga kaso), 4.784 MeV (sa 13.2% ng mga kaso) at 4.824 MeV (sa 84.4% ng mga kaso).

• - kusang paghahati (probability
• - cluster decay na may pagbuo ng nuclide 28 Mg (probabilidad ng pagkabulok na mas mababa sa 1.3*10_13%):

Cluster decay sa pagbuo ng nuclide 24 Ne (probabilidad ng pagkabulok 7.3-10-“%):

Ang decay chain ng 2 zzi ay kabilang sa serye ng neptunium.

Ang tiyak na radyaktibidad ng 2 zi ay 3.57-8 Bq/g, na tumutugma sa a-activity (at radiotoxicity) ng -15% ng plutonium. 1% lang 2 3 2 U ay nagpapataas ng radyaktibidad sa 212 mCi/g.

Uran-234(Uranus II, UII) bahagi ng natural na uranium (0.0055%), 2.445105 taon, a-emitter (enerhiya ng a-particle 4.777 (72%) at

4.723 (28%) MeV), parent radionuclides: 2 h 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

anak na isotope sa ika-2 z”th.

Karaniwan, ang 234 U ay nasa equilibrium na may 2 h 8 u, nabubulok at nabubuo sa parehong bilis. Humigit-kumulang kalahati ng radyaktibidad ng natural na uranium ay iniambag ng 234U. Karaniwan, ang 234U ay nakuha sa pamamagitan ng ion-exchange chromatography ng mga lumang paghahanda ng purong 2 × 8 Pu. Sa panahon ng a-decay, ang *zRi ay nagbubunga ng 2 34U, kaya ang mga lumang paghahanda ng 2 h 8 Ru ay mahusay na pinagkukunan ng 2 34U. yuo g 238Pi naglalaman pagkatapos ng isang taon 776 mg 2 34U, pagkatapos ng 3 taon

2.2 g 2 34U. Ang konsentrasyon ng 2 34U sa mataas na enriched uranium ay medyo mataas dahil sa preferential enrichment na may light isotopes. Dahil ang 2 34u ay isang malakas na y-emitter, may mga paghihigpit sa konsentrasyon nito sa uranium na inilaan para sa pagproseso sa gasolina. Ang mga tumaas na antas ng 234i ay katanggap-tanggap para sa mga reactor, ngunit ang reprocessed na ginastos na gasolina ay naglalaman na ng mga hindi katanggap-tanggap na antas ng isotope na ito.

Ang pagkabulok ng 234i ay nangyayari sa mga sumusunod na direksyon:

A-decay sa 2 3°Т (probability 100%, decay energy 4.857 MeV):

ang enerhiya ng mga emitted alpha particle ay 4.722 MeV (sa 28.4% ng mga kaso) at 4.775 MeV (sa 71.4% ng mga kaso).

• - kusang paghahati (probability 1.73-10-9%).
• - cluster decay na may pagbuo ng nuclide 28 Mg (probability ng decay 1.4-10%, ayon sa iba pang data 3.9-10%):

• - pagkabulok ng kumpol na may pagbuo ng mga nuclides 2 4Ne at 26 Ne (probabilidad ng pagkabulok 9-10", 2%, ayon sa iba pang data 2,3-10_11%):

Ang tanging kilalang isomer ay 2 34ti (Tx/ 2 = 33.5 μs).

Ang absorption cross section ng 2 34U thermal neutrons ay 100 barn, at para sa resonance integral na na-average sa iba't ibang intermediate neutrons ito ay 700 barn. Samakatuwid, sa thermal neutron reactors ito ay na-convert sa fissile 235U sa isang mas mabilis na rate kaysa sa mas malaking halaga ng 238U (na may isang cross-section na 2.7 barn) ay na-convert sa 2 39Ru. Bilang resulta, ang ginastos na gasolina ay naglalaman ng mas kaunting 2 34U kaysa sa sariwang gasolina.

Uran-235 kabilang sa pamilyang 4P+3, na may kakayahang gumawa ng fission chain reaction. Ito ang unang isotope kung saan natuklasan ang reaksyon ng sapilitang nuclear fission sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron. Sa pamamagitan ng pagsipsip ng isang neutron, ang 235U ay nagiging 2 zbi, na nahahati sa dalawang bahagi, naglalabas ng enerhiya at naglalabas ng ilang mga neutron. Fissile sa pamamagitan ng neutrons ng anumang enerhiya at may kakayahang kusang fission, ang isotope 2 35U ay bahagi ng natural na ufan (0.72%), isang a-emitter (energy 4.397 (57%) at 4.367 (18%) MeV), Ti/j=7.038-8 taon, ina nuclides 2 35Pa, 2 35Np at 2 39Pu, anak na babae - 23Th. Spontaneous fission rate 2 3su 0.16 fission/s kg. Kapag ang isang 2 35U nucleus fission, 200 MeV ng enerhiya = 3.210 p J ay inilabas, i.e. 18 TJ/mol=77 TJ/kg. Ang cross section ng fission sa pamamagitan ng thermal neutrons ay 545 barns, at sa pamamagitan ng mabilis na neutrons - 1.22 barns, neutron yield: bawat fission act - 2.5, bawat absorbed neutron - 2.08.

Magkomento. Ang cross section para sa mabagal na pagkuha ng neutron upang makagawa ng isotope 2 sii (oo barn), upang ang kabuuang mabagal na neutron absorption cross section ay 645 barn.

• - spontaneous fission (probability 7*10~9%);
• - pagkabulok ng kumpol na may pagbuo ng mga nuclides 2 °Ne, 2 5Ne at 28 Mg (ang mga probabilidad, ayon sa pagkakabanggit, ay 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10",0%):

kanin. 1.

Ang tanging kilalang isomer ay 2 35n»u (7/2 = 2b min).

Tiyak na aktibidad 2 35C 7.77-4 Bq/g. Ang kritikal na masa ng armas-grade uranium (93.5% 2 35U) para sa isang bola na may reflector ay 15-7-23 kg.

Ang Fission 2 » 5U ay ginagamit sa mga sandatang atomiko, para sa paggawa ng enerhiya at para sa synthesis ng mahahalagang actinides. Ang chain reaction ay pinananatili ng labis na mga neutron na ginawa sa panahon ng fission ng 2 35C.

Uran-236 natural na matatagpuan sa Earth sa mga bakas na dami (mayroong higit pa nito sa Buwan), a-emitter (?

kanin. 2. Radioactive na pamilya 4/7+2 (kabilang ang -з 8 и).

Sa isang atomic reactor, ang 2 sz ay sumisipsip ng isang thermal neutron, pagkatapos nito ay nag-fission na may posibilidad na 82%, at may posibilidad na 18% ay naglalabas ito ng isang y-quantum at nagiging 2 sb at (para sa 100 fissioned nuclei 2 35U doon. ay 22 nabuo nuclei 2 3 6 U) . Sa maliit na dami ito ay bahagi ng sariwang gasolina; naiipon kapag ang uranium ay na-irradiated ng mga neutron sa isang reaktor, at samakatuwid ay ginagamit bilang isang "signaling device" para sa ginastos na nuclear fuel. 2 hb at nabuo bilang isang by-product sa panahon ng paghihiwalay ng isotopes sa pamamagitan ng gas diffusion sa panahon ng pagbabagong-buhay ng ginamit na nuclear fuel. Ang 236 U ay isang neutron poison na nabuo sa isang power reactor; ang presensya nito sa nuclear fuel ay binabayaran ng mataas na antas ng enrichment 2 35 U.

2 z b at ginagamit bilang isang tracer ng paghahalo ng tubig sa karagatan.

Uranium-237,T&= 6.75 araw, beta at gamma emitter, ay maaaring makuha mula sa mga reaksyong nuklear:

Detection 287 at isinagawa kasama ng Ey= o,ob MeV (36%), 0.114 MeV (0.06%), 0.165 MeV (2.0%), 0.208 MeV (23%)

Ang 237U ay ginagamit sa radiotracer method sa kemikal na pananaliksik. Ang pagsukat sa konsentrasyon (2-4°Am) sa pagbagsak mula sa mga pagsubok sa atomic na armas ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa uri ng singil at kagamitan na ginamit.

Uran-238- nabibilang sa pamilyang 4P+2, ay fissile ng high-energy neutrons (higit sa 1.1 MeV), na may kakayahang kusang fission, bumubuo ng batayan ng natural na uranium (99.27%), a-emitter, 7’; /2=4>468-109 taon, direktang nabubulok sa 2 34Th, bumubuo ng isang bilang ng genetically related radionuclides, at pagkatapos ng 18 produkto ay nagiging 206 Рb. Ang Pure 2 3 8 U ay may tiyak na radyaktibidad na 1.22-104 Bq. Ang kalahating buhay ay napakatagal - mga 10 16 taon, kaya ang posibilidad ng fission na may kaugnayan sa pangunahing proseso - ang paglabas ng isang alpha particle - ay 10" 7 lamang. Ang isang kilo ng uranium ay nagbibigay lamang ng 10 kusang fission bawat segundo, at sa parehong oras ang mga particle ng alpha ay naglalabas ng 20 milyong nuclei. Mga mother nuclides: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, anak na babae T,/ 2 = 2 :i 4 Th.

Ang Uranium-238 ay nabuo bilang isang resulta ng mga sumusunod na pagkabulok:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. Kabilang sa mga pangalawang mineral, ang hydrated calcium uranyl phosphate Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 ay karaniwan. Kadalasan ang uranium sa mga mineral ay sinamahan ng iba pang mga kapaki-pakinabang na elemento - titanium , tantalum, mga rare earth. Samakatuwid, natural na magsikap para sa kumplikadong pagproseso ng mga ores na naglalaman ng uranium.

Pangunahing pisikal na katangian ng uranium: atomic mass 238.0289 amu. (g/mol); atomic radius 138 pm (1 pm = 12 m); enerhiya ng ionization (unang electron 7.11 eV; electronic configuration -5f36d‘7s 2; oxidation states 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; T t,1=3818°; density 19.05; tiyak na kapasidad ng init 0.115 JDKmol); lakas ng makunat 450 MPa, init ng pagsasanib 12.6 kJ/mol, init ng pagsingaw 417 kJ/mol, tiyak na init 0.115 J/(mol-K); dami ng molar 12.5 cm3/mol; katangian Debye temperatura © D =200K, temperatura ng paglipat sa superconducting estado tungkol sa.68K.

Ang uranium ay isang mabigat, kulay-pilak-puti, makintab na metal. Ito ay bahagyang mas malambot kaysa sa bakal, malleable, flexible, may bahagyang paramagnetic na katangian, at pyrophoric sa anyo ng pulbos. Ang uranium ay may tatlong allotropic form: alpha (orthorhombic, a-U, lattice parameters 0=285, b= 587, c=49b pm, stable hanggang 667.7°), beta (tetragonal, p-U, stable mula 667.7 hanggang 774.8°), gamma (na may cubic body-centered na sala-sala, y-U, na umiiral mula 774.8° hanggang sa mga melting point, frm= ii34 0), kung saan ang uranium ay pinaka malambot at maginhawa para sa pagproseso.

Sa temperatura ng silid, ang orthorhombic a-phase ay matatag; ang prismatic na istraktura ay binubuo ng kulot na mga atomic na layer na kahanay ng eroplano ABC, sa isang lubhang asymmetrical prismatic sala-sala. Sa loob ng mga layer, ang mga atomo ay mahigpit na konektado, habang ang lakas ng mga bono sa pagitan ng mga atomo sa katabing mga layer ay mas mahina (Larawan 4). Ang anisotropic na istraktura na ito ay nagpapahirap sa paghahalo ng uranium sa iba pang mga metal. Ang molibdenum at niobium lamang ang lumikha ng solid-phase alloys na may uranium. Gayunpaman, ang uranium metal ay maaaring makipag-ugnayan sa maraming mga haluang metal, na bumubuo ng mga intermetallic compound.

Sa hanay na 668^775° mayroong (3-uranium. Ang tetragonal type na sala-sala ay may layered na istraktura na may mga layer na parallel sa eroplano ab sa mga posisyon 1/4С, 1/2 Sa at 3/4C ng unit cell. Sa temperaturang higit sa 775°, nabuo ang y-uranium na may cubic lattice na nakasentro sa katawan. Ang pagdaragdag ng molibdenum ay nagpapahintulot sa y-phase na naroroon sa temperatura ng silid. Ang molybdenum ay bumubuo ng malawak na hanay ng mga solidong solusyon na may y-uranium at nagpapatatag ng y-phase sa temperatura ng silid. Ang y-Uranium ay mas malambot at mas malambot kaysa sa malutong na a- at (3-phase.

Ang pag-iilaw ng neutron ay may malaking epekto sa pisikal at mekanikal na mga katangian ng uranium, na nagiging sanhi ng pagtaas sa laki ng sample, isang pagbabago sa hugis, pati na rin ang isang matalim na pagkasira sa mga mekanikal na katangian (gapang, embrittlement) ng mga bloke ng uranium sa panahon ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor. Ang pagtaas sa volume ay dahil sa akumulasyon sa uranium sa panahon ng fission ng mga impurities ng mga elemento na may mas mababang density (pagsasalin 1% Ang uranium sa mga elemento ng fragmentation ay nagpapataas ng volume ng 3.4%).

kanin. 4. Ilang kristal na istruktura ng uranium: a - a-uranium, b - p-uranium.

Ang pinakakaraniwang pamamaraan para sa pagkuha ng uranium sa metal na estado ay ang pagbabawas ng kanilang mga fluoride na may alkali o alkaline na mga metal na lupa o ang electrolysis ng mga tinunaw na asing-gamot. Ang uranium ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng metallothermic reduction mula sa carbide na may tungsten o tantalum.

Ang kakayahang madaling magbigay ng mga electron ay tumutukoy sa mga nagpapababang katangian ng uranium at ang mas malaking aktibidad ng kemikal nito. Ang uranium ay maaaring makipag-ugnayan sa halos lahat ng elemento maliban sa mga marangal na gas, na nakakakuha ng mga estado ng oksihenasyon na +2, +3, +4, +5, +6. Sa solusyon ang pangunahing valence ay 6+.

Mabilis na nag-oxidize sa hangin, ang metal na uranium ay natatakpan ng isang iridescent film ng oxide. Ang pinong uranium powder ay kusang nag-aapoy sa hangin (sa temperaturang 1504-175°), nabubuo at;) Ov. Sa 1000°, ang uranium ay pinagsama sa nitrogen, na bumubuo ng dilaw na uranium nitride. Ang tubig ay maaaring tumugon sa metal, dahan-dahan sa mababang temperatura at mabilis sa mataas na temperatura. Ang uranium ay marahas na tumutugon sa kumukulong tubig at singaw upang maglabas ng hydrogen, na bumubuo ng isang hydride na may uranium

Ang reaksyong ito ay mas masigla kaysa sa pagkasunog ng uranium sa oxygen. Ang kemikal na aktibidad ng uranium ay ginagawang kinakailangan upang protektahan ang uranium sa mga nuclear reactor mula sa pakikipag-ugnay sa tubig.

Ang uranium ay natutunaw sa hydrochloric, nitric at iba pang mga acid, na bumubuo ng U(IV) salts, ngunit hindi nakikipag-ugnayan sa alkalis. Inililipat ng uranium ang hydrogen mula sa mga inorganic acid at mga solusyon sa asin ng mga metal tulad ng mercury, pilak, tanso, lata, platinum at ginto. Kapag inalog ng malakas, ang mga metal na particle ng uranium ay nagsisimulang kumikinang.

Ang mga tampok na istruktura ng mga electron shell ng uranium atom (ang presensya ng ^/-electrons) at ang ilan sa mga katangiang physicochemical nito ay nagsisilbing batayan para sa pag-uuri ng uranium bilang miyembro ng actinide series. Gayunpaman, mayroong kemikal na pagkakatulad sa pagitan ng uranium at Cr, Mo at W. Ang uranium ay lubos na reaktibo at tumutugon sa lahat ng elemento maliban sa mga marangal na gas. Sa solid phase, ang mga halimbawa ng U(VI) ay uranyl trioxide U0 3 at uranyl chloride U0 2 C1 2. Uranium tetrachloride UC1 4 at uranium dioxide U0 2

Mga halimbawa ng U(IV). Ang mga sangkap na naglalaman ng U(IV) ay karaniwang hindi matatag at nagiging hexavalent kapag nakalantad sa hangin sa mahabang panahon.

Anim na oxide ang naka-install sa uranium-oxygen system: UO, U0 2, U 4 0 9, at 3 Ov, U0 3. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malawak na hanay ng homogeneity. Ang U0 2 ay isang pangunahing oksido, habang ang U0 3 ay amphoteric. U0 3 - nakikipag-ugnayan sa tubig upang bumuo ng isang bilang ng mga hydrates, ang pinakamahalaga ay ang diuranic acid H 2 U 2 0 7 at uranic acid H 2 1U 4. Sa alkalis, ang U0 3 ay bumubuo ng mga asin ng mga acid na ito - uranates. Kapag ang U0 3 ay natunaw sa mga acid, ang mga asin ng dobleng sisingilin na uranyl cation na U0 2 a+ ay nabuo.

Ang uranium dioxide, U0 2, ng stoichiometric na komposisyon ay kayumanggi. Habang tumataas ang nilalaman ng oxygen sa oxide, nagbabago ang kulay mula sa dark brown hanggang itim. Kristal na istraktura ng uri ng CaF 2, A = 0.547 nm; density 10.96 g/cm"* (ang pinakamataas na density sa mga uranium oxide). T , pl =2875 0 , Tk" = 3450°, D#°298 = -1084.5 kJ/mol. Ang uranium dioxide ay isang semiconductor na may hole conductivity at isang malakas na paramagnet. MPC = o.015 mg/m3. Hindi matutunaw sa tubig. Sa temperatura na -200° nagdaragdag ito ng oxygen, na umaabot sa komposisyon U0 2>25.

Ang uranium (IV) oxide ay maaaring ihanda ng mga sumusunod na reaksyon:

Ang uranium dioxide ay nagpapakita lamang ng mga pangunahing katangian, ito ay tumutugma sa pangunahing hydroxide U(OH) 4, na pagkatapos ay na-convert sa hydrated hydroxide U0 2 H 2 0. Ang uranium dioxide ay dahan-dahang natutunaw sa malakas na non-oxidizing acids sa kawalan ng atmospheric oxygen na may pagbuo ng III + ion:

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

Ito ay natutunaw sa puro acids, at ang rate ng dissolution ay maaaring makabuluhang tumaas sa pamamagitan ng pagdaragdag ng fluorine ion.

Kapag natunaw sa nitric acid, ang pagbuo ng uranyl ion 1O 2 2+ ay nangyayari:

Ang Triuran octaoxide U 3 0s (uranium oxide) ay isang pulbos na ang kulay ay nag-iiba mula sa itim hanggang madilim na berde; kapag dinurog nang malakas, nagiging olive-green ang kulay. Ang malalaking itim na kristal ay nag-iiwan ng mga berdeng guhit sa porselana. Tatlong kristal na pagbabago ng U 3 0 ang kilala h: a-U 3 C>8 - rhombic crystal structure (space group C222; 0 = 0.671 nm; 6 = 1.197 nm; c = o.83 nm; d =0.839 nm); p-U 3 0e - rhombic crystal na istraktura (pangkat ng espasyo Stst; 0=0.705 nm; 6=1.172 nm; 0=0.829 nm. Ang simula ng agnas ay oooo° (mga paglipat sa 100 2), MPC = 0.075 mg/m3.

Ang U 3 C>8 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng reaksyon:

Sa pamamagitan ng calcination U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 o (NH 4) 2 U 2 0 7 sa 750 0 sa hangin o sa isang oxygen na kapaligiran ( p = 150+750 mmHg) makakuha ng stoichiometrically pure U 3 08.

Kapag ang U 3 0s ay na-calcine sa T>oooo°, ito ay nababawasan sa 10 2 , ngunit sa paglamig sa hangin ito ay babalik sa U 3 0s. Ang U 3 0e ay natutunaw lamang sa puro malakas na asido. Sa hydrochloric at sulfuric acids isang halo ng U(IV) at U(VI) ay nabuo, at sa nitric acid - uranyl nitrate. Ang dilute na sulfuric at hydrochloric acid ay napakahinang tumutugon sa U 3 Os kahit na pinainit; ang pagdaragdag ng mga oxidizing agent (nitric acid, pyrolusite) ay tumataas nang husto ang dissolution rate. Ang concentrated H 2 S0 4 ay natunaw ang U 3 Os upang mabuo ang U(S0 4) 2 at U0 2 S0 4 . Ang nitric acid ay natutunaw ang U 3 Oe upang bumuo ng uranyl nitrate.

Uranium trioxide, U0 3 - isang mala-kristal o amorphous na sangkap ng maliwanag na dilaw na kulay. Tumutugon sa tubig. MPC = 0.075 mg/m3.

Ito ay nakuha sa pamamagitan ng calcining ammonium polyuranates, uranium peroxide, uranyl oxalate sa 300-500° at uranyl nitrate hexahydrate. Gumagawa ito ng isang orange na pulbos ng isang amorphous na istraktura na may density

6.8 g/cmz. Ang mala-kristal na anyo ng IU 3 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng U 3 0 8 sa temperaturang 450°h-750° sa isang daloy ng oxygen. Mayroong anim na mala-kristal na pagbabago ng U0 3 (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 ay hygroscopic at sa mamasa-masa na hangin ay nagiging uranyl hydroxide. Ang pag-init nito sa 520°-^6oo° ay nagbibigay ng compound ng komposisyon 1U 2>9, ang karagdagang pag-init sa 6oo° ay nagpapahintulot sa isa na makakuha ng U 3 Os.

Ang hydrogen, ammonia, carbon, alkali at alkaline earth na mga metal ay binabawasan ang U0 3 hanggang U0 2. Kapag nagpapasa ng pinaghalong gas HF at NH 3, nabuo ang UF 4. Sa mas mataas na valence, ang uranium ay nagpapakita ng mga katangian ng amphoteric. Kapag nalantad sa mga acid U0 3 o mga hydrates nito, ang mga uranyl salt (U0 2 2+) ay nabuo, na may kulay na dilaw-berde:

Karamihan sa mga uranyl salt ay lubos na natutunaw sa tubig.

Kapag pinagsama sa alkalis, ang U0 3 ay bumubuo ng uranic acid salts - MDKH uranates:

Sa mga alkaline na solusyon, ang uranium trioxide ay bumubuo ng mga asing-gamot ng polyuranic acid - polyuranates DHM 2 0y1U 3 pH^O.

Ang mga uranic acid salts ay halos hindi matutunaw sa tubig.

Ang mga acidic na katangian ng U(VI) ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa mga pangunahing.

Ang uranium ay tumutugon sa fluorine sa temperatura ng silid. Ang katatagan ng mas mataas na halides ay bumababa mula sa fluoride hanggang sa iodide. Ang Fluoride na UF 3, U4F17, U2F9 at UF 4 ay hindi pabagu-bago, at ang UFe ay pabagu-bago. Ang pinakamahalagang fluoride ay UF 4 at UFe.

Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart ayon sa kasanayan:

Ang reaksyon sa isang fluidized bed ay isinasagawa ayon sa equation:

Posibleng gumamit ng mga fluorinating agent: BrF 3, CC1 3 F (Freon-11) o CC1 2 F 2 (Freon-12):

Ang uranium fluoride (1U) UF 4 ("berdeng asin") ay isang pulbos na mala-bughaw-berde hanggang esmeralda. G 11L = yuz6°; Гк,«,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 kJ/mol. Ang kristal na istraktura ay monoclinic (sp. gp. C2/s; 0=1.273 nm; 5=1.075 nm; 0=0.843 nm; d= 6.7 nm; p=12b°20"; density 6.72 g/cm3. Ang UF 4 ay isang stable, inactive, non-volatile compound, hindi gaanong natutunaw sa tubig. Ang pinakamagandang solvent para sa UF 4 ay fuming perchloric acid HC10 4. Natutunaw sa oxidizing acids upang mabuo isang uranyl salt ; mabilis na natutunaw sa isang mainit na solusyon ng Al(N0 3) 3 o AlCl 3, gayundin sa isang solusyon ng boric acid na acidified na may H 2 S0 4, HC10 4 o HC1. Mga complexing agent na nagbubuklod ng mga fluoride ions, para sa halimbawa, ang Fe3 +, Al3 + o boric acid, ay nag-aambag din sa paglusaw ng UF 4. Sa mga fluoride ng iba pang mga metal ito ay bumubuo ng isang bilang ng mga mahihirap na natutunaw na double salts (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, atbp.). Ang NH 4 UF 5 ay may kahalagahan sa industriya.

Ang U(IV) fluoride ay isang intermediate na produkto sa paghahanda

parehong UF6 at uranium metal.

Ang UF 4 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng mga reaksyon:

o sa pamamagitan ng electrolytic reduction ng uranyl fluoride.

Uranium hexafluoride UFe - sa temperatura ng silid, mga kristal na kulay garing na may mataas na refractive index. Densidad

5.09 g/cmz, density ng likido UFe - 3.63 g/cmz. Pabagu-bagong tambalan. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4.5° (sa ilalim ng presyon). Ang saturated vapor pressure ay umabot sa atmospera sa 560°. Entalpy ng pagbuo AH° 29 8 = -211b kJ/mol. Ang kristal na istraktura ay orthorhombic (space group. Rpt; 0=0.999 nm; fe= 0.8962 nm; c=o.5207 nm; d 5.060 nm (25 0). MPC - 0.015 mg/m3. Mula sa solid state, ang UF6 ay maaaring mag-sublimate (mag-sublimate) sa isang gas, na lumalampas sa liquid phase sa malawak na hanay ng mga pressure. Heat ng sublimation sa 50 0 50 kJ/mg. Ang molekula ay walang dipole moment, kaya ang UF6 ay hindi nag-uugnay. Ang singaw ng UFr ay isang perpektong gas.

Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng fluorine sa U compound nito:

Bilang karagdagan sa mga reaksyon ng gas-phase, mayroon ding mga reaksyon ng liquid-phase

paggawa ng UF6 gamit ang halofluoride, halimbawa

Mayroong isang paraan upang makakuha ng UF6 nang walang paggamit ng fluorine - sa pamamagitan ng oksihenasyon ng UF 4:

Ang UFe ay hindi tumutugon sa tuyong hangin, oxygen, nitrogen at C0 2, ngunit sa pakikipag-ugnay sa tubig, kahit na mga bakas nito, sumasailalim ito sa hydrolysis:

Nakikipag-ugnayan ito sa karamihan ng mga metal, na bumubuo ng kanilang mga fluoride, na nagpapalubha sa mga paraan ng pag-iimbak nito. Ang mga angkop na materyales sa sisidlan para sa pagtatrabaho sa UF6 ay: kapag pinainit, Ni, Monel at Pt, sa malamig - din Teflon, ganap na tuyo na kuwarts at salamin, tanso at aluminyo. Sa temperatura na 25-0°C ito ay bumubuo ng mga kumplikadong compound na may mga fluoride ng alkali metal at pilak ng uri 3NaFUFr>, 3KF2UF6.

Mahusay itong natutunaw sa iba't ibang mga organikong likido, mga inorganic acid at lahat ng halofluoride. Inert to dry 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. Ang UFr ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga reaksyon sa karamihan ng mga purong metal. Masiglang tumutugon ang UF6 sa mga hydrocarbon at iba pang mga organikong sangkap, kaya maaaring sumabog ang mga saradong lalagyan na may UFe. Ang UF6 sa hanay na 25 -r100° ay bumubuo ng mga kumplikadong asing-gamot na may mga fluoride ng alkali at iba pang mga metal. Ginagamit ang property na ito sa teknolohiya para sa selective extraction ng UF

Ang uranium hydrides UH 2 at UH 3 ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng parang asin na hydride at hydrides ng uri ng solidong solusyon ng hydrogen sa metal.

Kapag ang uranium ay tumutugon sa nitrogen, ang mga nitride ay nabuo. Mayroong apat na kilalang yugto sa sistema ng U-N: UN (uranium nitride), a-U 2 N 3 (sesquinitride), p- U 2 N 3 at UN If90. Hindi posible na makamit ang komposisyon UN 2 (dinitride). Ang mga synthesis ng uranium mononitride UN ay maaasahan at mahusay na kinokontrol, na pinakamahusay na isinasagawa nang direkta mula sa mga elemento. Ang uranium nitride ay mga pulbos na sangkap, ang kulay nito ay nag-iiba mula sa madilim na kulay abo hanggang sa kulay abo; parang metal. Ang UN ay may cubic face-centered crystal structure, tulad ng NaCl (0 = 4.8892 A); (/=14.324, 7^=2855°, stable sa vacuum hanggang 1700 0. Ito ay inihahanda sa pamamagitan ng pagtugon sa U o U hydride sa N 2 o NH 3 , agnas ng mas mataas na U nitride sa 1300° o ang pagbabawas ng mga ito gamit ang uranium metal. Ang U 2 N 3 ay kilala sa dalawang polymorphic na pagbabago: cubic a at hexagonal p (0 = 0.3688 nm, 6 = 0.5839 nm), naglalabas ng N 2 sa isang vacuum sa itaas ng 8oo°. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng UN 2 na may hydrogen. Ang UN2 dinitride ay na-synthesize sa pamamagitan ng pagtugon sa U sa N2 sa ilalim ng mataas na N2 pressure. Ang mga uranium nitride ay madaling natutunaw sa mga acid at alkali solution, ngunit nabubulok ng mga tinunaw na alkali.

Ang uranium nitride ay nakuha sa pamamagitan ng dalawang yugto ng carbothermic reduction ng uranium oxide:

Pagpainit sa argon sa 7M450 0 sa loob ng 10*20 oras

Ang uranium nitride ng isang komposisyon na malapit sa dinitride, UN 2, ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglalantad sa UF 4 sa ammonia sa mataas na temperatura at presyon.

Ang uranium dinitride ay nabubulok kapag pinainit:

Ang uranium nitride, na pinayaman sa 2 35 U, ay may mas mataas na fission density, thermal conductivity at melting point kaysa sa uranium oxides - ang tradisyonal na gasolina ng mga modernong power reactor. Mayroon din itong magandang mekanikal na katangian at katatagan na higit sa tradisyonal na mga panggatong. Samakatuwid, ang tambalang ito ay itinuturing na isang promising na batayan para sa nuclear fuel sa mabilis na neutron reactors (generation IV nuclear reactors).

Magkomento. Napaka-kapaki-pakinabang na pagyamanin ang UN sa pamamagitan ng ‘5N, dahil .4 N ay may posibilidad na kumuha ng mga neutron, na bumubuo ng radioactive isotope 14 C sa pamamagitan ng (n,p) na reaksyon.

Ang uranium carbide UC 2 (?-phase) ay isang light grey crystalline substance na may metal na kinang. Sa sistema ng U-C (uranium carbide), mayroong UC 2 (?-phase), UC 2 (b 2-phase), U 2 C 3 (e-phase), UC (b 2-phase) - uranium carbide. Ang uranium dicarbide UC 2 ay maaaring makuha sa pamamagitan ng mga reaksyon:

U + 2C^UC 2 (54v)

Ang mga uranium carbide ay ginagamit bilang panggatong para sa mga nukleyar na reaktor; nangangako sila bilang panggatong para sa mga makinang rocket sa kalawakan.

Uranyl nitrate, uranyl nitrate, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. Ang papel ng metal sa asin na ito ay ginagampanan ng uranyl 2+ cation. Mga dilaw na kristal na may maberde na tint, madaling natutunaw sa tubig. Ang isang may tubig na solusyon ay acidic. Natutunaw sa ethanol, acetone at eter, hindi matutunaw sa benzene, toluene at chloroform. Kapag pinainit, ang mga kristal ay natutunaw at naglalabas ng HN0 3 at H 2 0. Ang crystalline hydrate ay madaling sumingaw sa hangin. Ang isang katangian na reaksyon ay na sa ilalim ng pagkilos ng NH 3 isang dilaw na precipitate ng ammonium uranium ay nabuo.

Ang uranium ay may kakayahang bumuo ng mga metal-organic compound. Ang mga halimbawa ay cyclopentadienyl derivatives ng komposisyong U(C 5 H 5) 4 at ang halogen-substituted na u(C 5 H 5) 3 G o u(C 5 H 5) 2 G 2.

Sa mga may tubig na solusyon, ang uranium ay pinaka-matatag sa estado ng oksihenasyon ng U(VI) sa anyo ng uranyl ion U0 2 2+. Sa mas maliit na lawak, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng U(IV) na estado, ngunit maaari pa itong mangyari sa U(III) na anyo. Ang estado ng oksihenasyon ng U(V) ay maaaring umiral bilang IO2+ ion, ngunit ang estado na ito ay bihirang maobserbahan dahil sa pagkahilig nito sa disproportionation at hydrolysis.

Sa mga neutral at acidic na solusyon, ang U(VI) ay umiiral sa anyo ng U0 2 2+ - isang dilaw na uranyl ion. Kasama sa mga well-soluble na uranyl salt ang nitrate U0 2 (N0 3) 2, sulfate U0 2 S0 4, chloride U0 2 C1 2, fluoride U0 2 F 2, acetate U0 2 (CH 3 C00) 2. Ang mga asing-gamot na ito ay inilabas mula sa mga solusyon sa anyo ng mga crystalline hydrates na may iba't ibang bilang ng mga molekula ng tubig. Ang mga bahagyang natutunaw na uranyl salts ay: oxalate U0 2 C 2 0 4, phosphates U0 2 HP0., at UO2P2O4, ammonium uranyl phosphate UO2NH4PO4, sodium uranyl vanadate NaU0 2 V0 4, ferrocyanide (U0 2) 2. Ang uranyl ion ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang ugali na bumuo ng mga kumplikadong compound. Kaya, ang mga complex na may fluorine ions ng -, 4- na uri ay kilala; mga nitrate complex at 2 *; sulfuric acid complexes 2 " at 4-; carbonate complexes 4 " at 2 ", atbp. Kapag ang alkalis ay kumikilos sa mga solusyon ng uranyl salts, matipid na natutunaw na precipitates ng diuranates ng uri Me 2 U 2 0 7 ay inilabas (monouranates Me 2 U0 4 ay hindi nakahiwalay sa mga solusyon, nakukuha ang mga ito sa pamamagitan ng pagsasanib ng uranium oxide na may alkalis).Me 2 U n 0 3 n+i polyuranates ay kilala (halimbawa, Na 2 U60i 9).

Ang U(VI) ay nababawasan sa mga acidic na solusyon sa U(IV) ng iron, zinc, aluminum, sodium hydrosulfite, at sodium amalgam. Ang mga solusyon ay may kulay na berde. Ang alkalis ay namuo mula sa kanila hydroxide U0 2 (0H) 2, hydrofluoric acid - fluoride UF 4 -2.5H 2 0, oxalic acid - oxalate U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. Ang U 4+ ion ay may posibilidad na bumubuo ng mga complex na mas mababa kaysa sa mga uranyl ions.

Ang Uranium (IV) sa solusyon ay nasa anyo ng mga U 4+ ions, na mataas ang hydrolyzed at hydrated:

Sa mga acidic na solusyon, ang hydrolysis ay pinigilan.

Ang uranium (VI) sa solusyon ay bumubuo ng uranyl oxocation - U0 2 2+ Maraming uranyl compound ang kilala, ang mga halimbawa nito ay: 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, atbp.

Sa hydrolysis ng uranyl ion, nabuo ang isang bilang ng mga multinuclear complex:

Sa karagdagang hydrolysis, U 3 0s(0H) 2 at pagkatapos ay U 3 0 8 (0H) 4 2 - lalabas.

Para sa qualitative detection ng uranium, ginagamit ang mga pamamaraan ng kemikal, luminescent, radiometric at spectral analysis. Ang mga pamamaraan ng kemikal ay higit na nakabatay sa pagbuo ng mga may-kulay na compound (halimbawa, pula-kayumanggi na kulay ng isang tambalang may ferrocyanide, dilaw na may hydrogen peroxide, asul na may arsenazo reagent). Ang paraan ng luminescent ay batay sa kakayahan ng maraming uranium compound na makabuo ng madilaw-berde na glow kapag nalantad sa UV rays.

Ang dami ng pagpapasiya ng uranium ay isinasagawa sa pamamagitan ng iba't ibang pamamaraan. Ang pinakamahalaga sa mga ito ay: mga volumetric na pamamaraan, na binubuo ng pagbawas ng U(VI) sa U(IV) na sinusundan ng titration na may mga solusyon ng mga oxidizing agent; mga pamamaraan ng gravimetric - pag-ulan ng uranates, peroxide, U(IV) cupferranates, hydroxyquinolate, oxalate, atbp. sinusundan ng calcination sa 00° at pagtimbang ng U 3 0s; Ang mga pamamaraan ng polarographic sa solusyon ng nitrate ay ginagawang posible upang matukoy ang 10*7-g10-9 g ng uranium; maraming mga pamamaraan ng colorimetric (halimbawa, na may H 2 0 2 sa isang alkaline na daluyan, na may reagent ng arsenazo sa pagkakaroon ng EDTA, na may dibenzoylmethane, sa anyo ng isang thiocyanate complex, atbp.); luminescent na paraan, na ginagawang posible upang matukoy kapag pinagsama sa NaF sa Yu 11 g uranium.

Ang 235U ay kabilang sa radiation hazard group A, ang minimum na makabuluhang aktibidad ay MZA = 3.7-10 4 Bq, 2 3 8 at - sa pangkat D, MZA = 3.7-6 Bq (300 g).

Nang matuklasan ang mga radioactive na elemento ng periodic table, kalaunan ay nagkaroon ng gamit ang tao para sa kanila. Nangyari ito sa uranium. Ito ay ginamit para sa parehong militar at mapayapang layunin. Ang uranium ore ay naproseso, ang nagresultang elemento ay ginamit sa mga industriya ng pintura at barnis at salamin. Matapos matuklasan ang radyaktibidad nito, nagsimula itong gamitin sa Gaano kalinis at pangkapaligiran ang gasolinang ito? Pinagtatalunan pa ito.

Likas na uranium

Ang uranium ay hindi umiiral sa kalikasan sa dalisay nitong anyo - ito ay bahagi ng mga ores at mineral. Ang pangunahing uranium ores ay carnotite at pitchblende. Gayundin, ang mga makabuluhang deposito ng estratehikong mineral na ito ay natagpuan sa mga bihirang lupa at peat mineral - ortite, titanite, zircon, monazite, xenotime. Ang mga deposito ng uranium ay matatagpuan sa mga bato na may acidic na kapaligiran at mataas na konsentrasyon ng silikon. Ang mga kasama nito ay calcite, galena, molybdenite, atbp.

Mga deposito at reserba sa mundo

Sa ngayon, maraming deposito ang na-explore sa 20-kilometrong layer ng ibabaw ng mundo. Ang lahat ng mga ito ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga tonelada ng uranium. Ang halagang ito ay maaaring magbigay ng enerhiya sa sangkatauhan sa loob ng maraming daang taon na darating. Ang mga nangungunang bansa kung saan matatagpuan ang uranium ore sa pinakamalaking volume ay ang Australia, Kazakhstan, Russia, Canada, South Africa, Ukraine, Uzbekistan, USA, Brazil, Namibia.

Mga uri ng uranium

Tinutukoy ng radioactivity ang mga katangian ng isang elemento ng kemikal. Ang natural na uranium ay binubuo ng tatlong isotopes. Dalawa sa kanila ang nagtatag ng radioactive series. Ang mga natural na isotopes ng uranium ay ginagamit upang lumikha ng panggatong para sa mga reaksyong nuklear at armas. Ang Uranium-238 ay nagsisilbi rin bilang isang hilaw na materyal para sa paggawa ng plutonium-239.

Ang uranium isotopes U234 ay mga anak na nuclides ng U238. Ang mga ito ay kinikilala bilang ang pinaka-aktibo at nagbibigay ng malakas na radiation. Ang U235 isotope ay 21 beses na mas mahina, bagaman ito ay matagumpay na ginagamit para sa mga layunin sa itaas - ito ay may kakayahang sumuporta nang walang karagdagang mga katalista.

Bilang karagdagan sa mga natural, mayroon ding mga artipisyal na isotopes ng uranium. Ngayon ay may 23 na kilala sa kanila, ang pinakamahalaga sa kanila ay U233. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng kakayahang maisaaktibo sa ilalim ng impluwensya ng mabagal na mga neutron, habang ang iba ay nangangailangan ng mabilis na mga particle.

Pag-uuri ng mineral

Kahit na ang uranium ay matatagpuan halos lahat ng dako - kahit na sa mga buhay na organismo - ang strata kung saan ito matatagpuan ay maaaring mag-iba sa uri. Ang mga paraan ng pagkuha ay nakasalalay din dito. Ang uranium ore ay inuri ayon sa mga sumusunod na parameter:

1. Mga kondisyon ng pagbuo - endogenous, exogenous at metamorphogenic ores.
2. Ang likas na katangian ng mineralization ng uranium ay pangunahin, na-oxidized at pinaghalong uranium ores.
3. Pinagsama-sama at laki ng butil ng mga mineral - magaspang na butil, katamtamang butil, pinong butil, pinong butil at dispersed na mga fraction ng ore.
4. Kapaki-pakinabang ng mga impurities - molibdenum, vanadium, atbp.
5. Ang komposisyon ng mga impurities ay carbonate, silicate, sulfide, iron oxide, caustobiolite.

Depende sa kung paano inuri ang uranium ore, mayroong isang paraan para sa pagkuha ng kemikal na elemento mula dito. Ang silicate ay ginagamot sa iba't ibang mga acid, carbonate - soda solution, ang caustobiolite ay pinayaman ng pagkasunog, at ang iron oxide ay natunaw sa isang blast furnace.

Paano mina ang uranium ore?

Tulad ng anumang negosyo sa pagmimina, mayroong isang tiyak na teknolohiya at pamamaraan para sa pagkuha ng uranium mula sa bato. Ang lahat ay nakasalalay din sa kung aling isotope ang matatagpuan sa layer ng lithosphere. Ang uranium ore ay minahan sa tatlong paraan. Ito ay matipid na magagawa upang ihiwalay ang isang elemento mula sa bato kapag ang nilalaman nito ay 0.05-0.5%. Mayroong minahan, quarry at leaching na paraan ng pagkuha. Ang paggamit ng bawat isa sa kanila ay depende sa komposisyon ng mga isotopes at sa lalim ng bato. Ang pagmimina ng quarry ng uranium ore ay posible sa mababaw na deposito. Ang panganib ng pagkakalantad sa radiation ay minimal. Walang mga problema sa kagamitan - ang mga bulldozer, loader, at dump truck ay malawakang ginagamit.

Mas kumplikado ang pagmimina ng minahan. Ang pamamaraang ito ay ginagamit kapag ang elemento ay nangyayari sa lalim na hanggang 2 kilometro at kumikita sa ekonomiya. Ang bato ay dapat maglaman ng mataas na konsentrasyon ng uranium upang ito ay maging sulit sa pagmimina. Ang adit ay nagbibigay ng pinakamataas na kaligtasan, ito ay dahil sa paraan ng pagmimina ng uranium ore sa ilalim ng lupa. Ang mga manggagawa ay binibigyan ng espesyal na damit at ang oras ng trabaho ay mahigpit na limitado. Ang mga minahan ay nilagyan ng mga elevator at pinahusay na bentilasyon.

Leaching - ang ikatlong paraan - ay ang pinakamalinis mula sa isang kapaligiran na pananaw at ang kaligtasan ng mga empleyado ng kumpanya ng pagmimina. Ang isang espesyal na solusyon ng kemikal ay pumped sa pamamagitan ng isang sistema ng drilled wells. Natutunaw ito sa pagbuo at puspos ng mga uranium compound. Ang solusyon ay pagkatapos ay pumped out at ipinadala sa pagproseso ng mga halaman. Ang pamamaraang ito ay mas progresibo; nagbibigay-daan ito sa pagbawas ng mga gastos sa ekonomiya, bagama't may ilang bilang ng mga paghihigpit sa paggamit nito.

Mga deposito sa Ukraine

Ang bansa ay naging masuwerteng may-ari ng mga deposito ng elemento kung saan ito ginawa.Ayon sa mga pagtataya, ang uranium ores ng Ukraine ay naglalaman ng hanggang 235 tonelada ng mga hilaw na materyales. Sa kasalukuyan, ang mga deposito lamang na naglalaman ng humigit-kumulang 65 tonelada ang nakumpirma. Ang isang tiyak na halaga ay nabuo na. Ang ilan sa uranium ay ginamit sa loob ng bansa, at ang ilan ay iniluluwas.

Ang pangunahing deposito ay itinuturing na Kirovograd uranium ore district. Ang nilalaman ng uranium ay mababa - mula 0.05 hanggang 0.1% bawat tonelada ng bato, kaya mataas ang halaga ng materyal. Bilang isang resulta, ang mga nagresultang hilaw na materyales ay ipinagpapalit sa Russia para sa mga natapos na fuel rod para sa mga power plant.

Ang pangalawang malaking deposito ay Novokonstantinovskoye. Ang nilalaman ng uranium sa bato ay naging posible upang mabawasan ang gastos ng halos 2 beses kumpara sa Kirovograd. Gayunpaman, mula noong 90s, walang pag-unlad na natupad; ang lahat ng mga minahan ay binaha. Dahil sa lumalalang ugnayang pampulitika sa Russia, ang Ukraine ay maaaring maiwang walang gasolina

Russian uranium ore

Sa mga tuntunin ng produksyon ng uranium, ang Russian Federation ay nasa ikalimang lugar sa iba pang mga bansa sa mundo. Ang pinakasikat at makapangyarihan ay Khiagdinskoye, Kolichkanskoye, Istochnoye, Koretkondinskoye, Namarusskoye, Dobrynskoye (Republika ng Buryatia), Argunskoye, Zherlovoye. Sa rehiyon ng Chita, 93% ng lahat ng mina na Russian uranium ay mina (pangunahin sa pamamagitan ng quarry at minahan).

Ang sitwasyon ay medyo naiiba sa mga deposito sa Buryatia at Kurgan. Ang uranium ore sa Russia sa mga rehiyong ito ay idineposito sa paraang pinapayagan nito ang pagkuha ng mga hilaw na materyales sa pamamagitan ng leaching.

Sa kabuuan, ang mga deposito ng 830 tonelada ng uranium ay hinuhulaan sa Russia; mayroong mga 615 tonelada ng nakumpirma na mga reserba. Ito rin ay mga deposito sa Yakutia, Karelia at iba pang rehiyon. Dahil ang uranium ay isang estratehikong pandaigdigang hilaw na materyal, ang mga numero ay maaaring hindi tumpak, dahil ang karamihan sa data ay inuri at isang partikular na kategorya lamang ng mga tao ang may access dito.

Ang uranium ay isang radioactive metal. Sa kalikasan, ang uranium ay binubuo ng tatlong isotopes: uranium-238, uranium-235 at uranium-234. Ang pinakamataas na antas ng katatagan ay naitala sa uranium-238.

Radioactive decay ng uranium

Ang radioactive decay ay ang proseso ng biglaang pagbabago sa komposisyon o panloob na istraktura ng atomic nuclei, na nailalarawan sa pamamagitan ng kawalang-tatag. Sa kasong ito, ang mga elementary particle, gamma ray at/o nuclear fragment ay ibinubuga. Ang mga radioactive substance ay naglalaman ng radioactive nucleus. Ang nucleus ng anak na babae na nagreresulta mula sa radioactive decay ay maaari ding maging radioactive at pagkatapos ng isang tiyak na oras ay sumasailalim sa pagkabulok. Ang prosesong ito ay nagpapatuloy hanggang sa mabuo ang isang matatag na nucleus na walang radioactivity. E. Rutherford sa eksperimentong pinatunayan noong 1899 na ang uranium salts ay naglalabas ng tatlong uri ng sinag:

• α-rays - isang stream ng positively charged particles
• β-ray - isang stream ng mga negatibong sisingilin na particle
• Ang mga γ-ray ay hindi lumilikha ng mga paglihis sa magnetic field.

Radioactivity ng uranium

Ang likas na radyaktibidad ay ang nagpapakilala sa radioactive uranium sa iba pang elemento. Ang mga atomo ng uranium, anuman ang anumang mga kadahilanan at kundisyon, ay unti-unting nagbabago. Sa kasong ito, ang mga hindi nakikitang sinag ay ibinubuga. Matapos ang mga pagbabagong nagaganap sa mga atomo ng uranium, ang ibang radioactive na elemento ay nakuha at ang proseso ay paulit-ulit. Uulitin niya nang maraming beses hangga't kinakailangan upang makakuha ng di-radioactive na elemento. Halimbawa, may hanggang 14 na yugto ang ilang kadena ng mga pagbabago. Sa kasong ito, ang intermediate na elemento ay radium, at ang huling yugto ay ang pagbuo ng lead. Ang metal na ito ay hindi isang radioactive na elemento, kaya ang serye ng mga pagbabago ay nagambala. Gayunpaman, ito ay tumatagal ng ilang bilyong taon para sa ganap na pagbabago ng uranium sa tingga.
Ang radioactive uranium ore ay kadalasang nagdudulot ng pagkalason sa mga negosyong kasangkot sa pagmimina at pagproseso ng mga hilaw na materyales ng uranium. Sa katawan ng tao, ang uranium ay isang pangkalahatang cellular poison. Pangunahing nakakaapekto ito sa mga bato, ngunit nakakaapekto rin sa atay at gastrointestinal tract.
Ang uranium ay walang ganap na matatag na isotopes. Ang pinakamahabang panahon ng buhay ay sinusunod para sa uranium-238. Ang semi-decay ng uranium-238 ay nangyayari sa loob ng 4.4 bilyong taon. Mas mababa sa isang bilyong taon, ang kalahating pagkabulok ng uranium-235 ay nagaganap - 0.7 bilyong taon. Ang Uranium-238 ay sumasakop sa higit sa 99% ng kabuuang dami ng natural na uranium. Dahil sa napakalaking kalahating buhay nito, ang radyaktibidad ng metal na ito ay hindi mataas; halimbawa, ang mga particle ng alpha ay hindi maaaring tumagos sa stratum corneum ng balat ng tao. Matapos ang isang serye ng mga pag-aaral, natuklasan ng mga siyentipiko na ang pangunahing pinagmumulan ng radiation ay hindi uranium mismo, ngunit ang radon gas na ginagawa nito, pati na rin ang mga produkto ng pagkabulok nito na pumapasok sa katawan ng tao habang humihinga.