U←U 3+ -1,66В
U←U 2+ -0,1В
История
Ещё в древнейшие времена (I век до нашей эры) природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики .
Нахождение в природе
Уранинитовая руда
Уран широко распространён в природе. Кларк урана составляет 1·10 -3 % (вес.). Количество урана в слое литосферы толщиной 20 км оценивается в 1,3·10 14 т.
В период славы насчитывалось более тысячи человек со всех уголков страны. Многие из новоприбывших поселились там. У нас было много денег в русские времена, но мы действительно не получали их. Когда мы вышли, мы унесли свой сон из урана, потому что мы не могли проснуться до следующего дня, когда мы вернулись на рудник, - говорит Лазар.
В конце обменов весь персонал находился под контролем, с геофизическим оборудованием. Сотни людей погибли, поэтому шахта Баита была названа «Моей смерти». С момента своего открытия уран вдохновил людей на интерес. Его многочисленные валентности, его редкость и, что немаловажно, опасность этого атипичного металла в настоящее время привели к реальной международной конкуренции за его убеждение. Великие державы, но и небольшие, но амбициозные государства, изо всех сил пытаются обеспечить как можно больше запасов урана.
Основная масса урана находится в кислых породах с высоким содержанием кремния . Важнейшими урановыми рудами являются урановая смолка (уранинит) и карнотит.
| Минерал | Основной состав минерала | Содержание урана, % |
|---|---|---|
| Уранинит | UO 2 , UO 3 + ThO 2 , CeO 2 | 65-74 |
| Карнотит | K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 ·2H 2 O | ~50 |
| Казолит | PbO 2 ·UO 3 ·SiO 2 ·H 2 O | ~40 |
| Самарскит | (Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th)·(Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6 | 3.15-14 |
| Браннерит | (U, Ca, Fe, Y, Th) 3 Ti 5 O 15 | 40 |
| Тюямунит | CaO·2UO 3 ·V 2 O 5 ·nH 2 O | 50-60 |
| Цейнерит | Cu(UO 2) 2 (AsO 4)2·nH 2 O | 50-53 |
| Отенит | Ca(UO 2) 2 (PO 4) 2 ·nH 2 O | ~50 |
| Шрекингерит | Ca 3 NaUO 2 (CO 3) 3 SO 4 (OH)·9H 2 O | 25 |
| Уранофан | CaO·UO 2 ·2SiO 2 ·6H 2 O | ~57 |
| Фергюсонит | (Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O 4 | 0.2-8 |
| Торбернит | Cu(UO 2) 2 (PO 4) 2 ·nH 2 O | ~50 |
| Коффинит | U(SiO 4) 1-x (OH) 4x | ~50 |
Изотопы
Природный уран состоит из смеси трёх изотопов : 238 U - 99,2739 %, период полураспада T 1/2 = 4,468×10 9 лет, 235 U - 0,7024 % (T 1/2 = 7,038×10 8 лет) и 234 U - 0,0057 % (T 1/2 = 2,455×10 5 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда 238 U.
Но каковы реальные причины, лежащие в основе драгоценного элемента? Согласно научным данным в области химии и физики уран представляет собой металл белого серебра с атомным номером 92 - атом урана имеет 92 протона и столько же электронов, из которых 6 - валентные электроны.
Его плотность на 70% выше, чем у свинца, но она не такая плотная, как золото или вольфрам. Он, естественно, встречается в полях с низкой концентрацией в почве, скалах и воде, извлекается из содержащихся в них руд, называемых уранинитами на определенном языке.
При обработке и очистке специальными методами уран находится в форме металла с более низкой радиоактивностью и меньшей твердостью, чем сталь. Он очень электроположительный и слабый электропроводящий, ковкий, пластичный и слабопарамагнитный. Уран реагирует практически со всеми неметаллическими элементами и их соединениями, реакционная способность увеличивается с температурой. Растворяется соляной кислотой и азотной кислотой.
Получение
Самая первая стадия уранового производства - концентрирование. Породу дробят и смешивают с водой. Тяжёлые компоненты взвеси осаждаются быстрее. Если порода содержит первичные минералы урана, то они осаждаются быстро: это тяжёлые минералы. Вторичные минералы урана легче, в этом случае раньше оседает тяжёлая пустая порода. (Впрочем, далеко не всегда она действительно пустая; в ней могут быть многие полезные элементы, в том числе и уран).
Уран пользуется большим спросом как в гражданских, так и в военных целях. В области оружия он используется главным образом при производстве снарядов всех размеров с применением большого проникновения. Короче говоря, самые эффективные противотанковые ракеты, противотанковые ракеты или противопулевые патроны имеют перфорированные головки из обедненного урана в комбинации с 1-2% других химических элементов. При ударе плотность и твердость этих снарядов разрушают самые современные доспехи.
Но слава урана в военной промышленности началась в последние дни Второй мировой войны, когда опасный металл использовался как ключевой элемент во взрывоопасном материале, деление которого приводит к ядерным взрывам грустной памяти. Если в «холодной войне» было только два типа ядерных бомб, один из которых был основан на уране-235, а еще несколько более сложный, активированный 239 активированным ураном-238 плутонием-238, в настоящее время есть гораздо более сильные бомбы, внедренное плутонием «ядро» в уране; эти новые инструменты смерти используют смесь трития и дейтерия в процессе ядерного деления.
Следующая стадия - выщелачивание концентратов, перевод урана в раствор. Применяют кислотное и щелочное выщелачивание. Первое - дешевле, поскольку для извлечения урана используют серную кислоту . Но если в исходном сырье, как, например, в урановой смолке , уран находится в четырёхвалентном состоянии, то этот способ неприменим: четырёхвалентный уран в серной кислоте практически не растворяется. В этом случае нужно либо прибегнуть к щелочному выщелачиванию, либо предварительно окислять уран до шестивалентного состояния.
Гражданский сектор использовал уран в качестве топлива для атомных электростанций. Один фунт урана-235, из-за полного деления, может производить около 80 тераджоулей, то есть та же самая энергия, получаемая при сжигании до 1000 тонн угля. До его использования в энергетической промышленности приложения для урана были оценены в фотографическом искусстве, где нитрат урана был тонером; уран также используется для изготовления ламповых нитей, кожи и дерева, электронной микроскопии и радиометрического датирования пород.
Люди могут подвергаться вредному излучению урана и его соединений при вдыхании радиоактивной пыли или при контакте с водой и загрязненной пищей. Количество урана в обычном воздухе очень низкое и не вызывает беспокойства. Однако люди, работающие на заводах, производящих удобрения на основе фосфатов или те, которые живут вблизи земли, где используются боеприпасы, содержащие обедненный уран, или просто работают над добычей и переработкой урана, должны знать об опасности ситуации.
Не применяют кислотное выщелачивание и в тех случаях, если урановый концентрат содержит доломит или магнезит , реагирующие с серной кислотой. В этих случаях пользуются едким натром (гидроксидом натрия).
Проблему выщелачивания урана из руд решает кислородная продувка. В нагретую до 150 °C смесь урановой руды с сульфидными минералами подают поток кислорода . При этом из сернистых минералов образуется серная кислота , которая и вымывает уран.
Уран накапливается особенно в костях, печени, почках и половых органах. В дополнение к радиоактивности, уран чрезвычайно токсичен. Список болезней и различных заболеваний, вызванных каким-либо живым организмом, просто шокирует. Около 96% мировых запасов урана принадлежат 10 странам. Мировое производство урана два года назад составляло около 1000 тонн, причем наибольшая сумма добывалась из Казахстана. Австралия также является важным игроком на рынке урана: она не только владеет 23% мировых запасов, но и имеет самый большой в мире водохранилище - знаменитую Олимпийскую плотину на юге страны.
На следующем этапе из полученного раствора нужно избирательно выделить уран. Современные методы - экстракция и ионный обмен - позволяют решить эту проблему.
Раствор содержит не только уран, но и другие катионы . Некоторые из них в определённых условиях ведут себя так же, как уран: экстрагируются теми же органическими растворителями, оседают на тех же ионообменных смолах, выпадают в осадок при тех же условиях. Поэтому для селективного выделения урана приходится использовать многие окислительно-восстановительные реакции, чтобы на каждой стадии избавляться от того или иного нежелательного попутчика. На современных ионообменных смолах уран выделяется весьма селективно.
Соединенные Штаты остаются крупнейшим потребителем урана, в среднем в год потребляется в 000 тонн. На этом фоне растущий спрос на уран как из высокоразвитых промышленно развитых государств, особенно из развивающихся стран, таких как Китай, Индия и Турция, неизбежно приведет к кризису урана с сильными отражениями в районах таких как военные или энергетические отрасли.
Однако энергия, производимая в ядерных реакторах, покрывает лишь часть мировых энергетических потребностей, которая заставит человечество оптимизировать производство электроэнергии через гидроэлектростанции, ветровые электростанции и искать альтернативные формы альтернативной энергии.
Методы ионного обмена и экстракции хороши ещё и тем, что позволяют достаточно полно извлекать уран из бедных растворов (содержание урана - десятые доли грамма на литр).
После этих операций уран переводят в твёрдое состояние - в один из оксидов или в тетрафторид UF 4 . Но этот уран ещё надо очистить от примесей с большим сечением захвата тепловых нейтронов - бора , кадмия , гафния . Их содержание в конечном продукте не должно превышать стотысячных и миллионных долей процента. Для удаления этих примесей технически чистое соединение урана растворяют в азотной кислоте . При этом образуется уранилнитрат UO 2 (NO 3) 2 , который при экстракции трибутил-фосфатом и некоторыми другими веществами дополнительно очищается до нужных кондиций. Затем это вещество кристаллизуют (или осаждают пероксид UO 4 ·2H 2 O) и начинают осторожно прокаливать. В результате этой операции образуется трёхокись урана UO 3 , которую восстанавливают водородом до UO 2 .
Другая, более оптимистичная оценка - утверждает, что урановые запасы планеты могут достичь нас 85 лет, при условии, что капитал - изобрести технологию для использования урана, обнаруженного в низких концентрациях воды Планетарного Океана. Согласно официальным данным, в общей сложности 11 стран, включая Румынию и Венгрию, уже исчерпали свои внутренние запасы урана, и, если они хотят, чтобы их ядерные программы продолжались, им приходится прибегать к импорту.
Он утверждал, что если ядерный топливный цикл можно каким-то образом закрыть, уран может стать возобновляемым ресурсом. Возвращаясь к текущей ситуации, очевидно, что при снижении добычи урана ее цена возрастет до очень высоких уровней. Это в нынешних условиях, когда стоимость урана составляет всего 9% от общей стоимости атомной электростанции. Будущее, несомненно, даст нам правильный ответ на его графике.
На диоксид урана UO 2 при температуре от 430 до 600 °C воздействуют сухим фтористым водородом для получения тетрафторида UF 4 . Из этого соединения восстанавливают металлический уран с помощью кальция или магния .
Физические свойства
Уран - очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали , ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Уран имеет три аллотропные формы: альфа (призматическая, стабильна до 667,7 °C), бета (четырёхугольная, стабильна от 667,7 °C до 774,8 °C), гамма (с объёмно центрированной кубической структурой, существующей от 774,8 °C до точки плавления).
Смертность в Европе может возрасти из-за стихийных бедствий, вызванных изменением климата. Шокирующее предсказание было сделано экспертами после анализа последствий семи наиболее опасных метеорологических явлений. 
Чувствуя, что приближается конец войны, нацистские лидеры пытались скрыть богатство, которое они собрали в годы славы режима.
Радиоактивные свойства некоторых изотопов урана (выделены природные изотопы):
Химические свойства
Уран может проявлять степени окисления от +III до +VI. Соединения урана(III) образуют неустойчивые растворы красного цвета и являются сильными восстановителями:
4UCl 3 + 2H 2 O → 3UCl 4 + UO 2 + H 2
Соединения урана(IV) являются наиболее устойчивыми и образуют водные растворы зелёного цвета.
Генетический анализ 1000-летних человеческих останков, выкопанных с места Сидона, определил древнее ханаанское население, которое не искоренено, таким образом полностью изменив то, как мы воспринимаем древнюю историю Ближнего Востока и отрицаем ветхозаветный рассказ Что города Ханаан и их население полностью уничтожены.
Исследователи говорят, что теории Бермудского треугольника не существует. Согласно сообщениям в этом районе, больше судов не опускается, чем в других районах земного шара. Во всем мире вибрационная промышленность производит миллиарды долларов. В истории вибратор стал популярным в викторианском периоде Англии. Устройство использовалось для лечения женской чистки, массируя область таза.
Соединения урана(V) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе:
2UO 2 Cl → UO 2 Cl 2 + UO 2
Химически уран очень активный металл. Быстро окисляясь на воздухе, он покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150-175 °C, образуя U 3 O 8 . При 1000 °C уран соединяется с азотом, образуя желтый нитрид урана. Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой, а также при мелком измельчении порошка урана. Уран растворяется в соляной, азотной и других кислотах, образуя четырёхвалентные соли, зато не взаимодействует с щелочами. Уран вытесняет водород из неорганических кислот и солевых растворов таких металлов, как , серебро , медь , олово , платина и золото . При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться. Уран имеет четыре степени окисления - III-VI. Шестивалентные соединения включают в себя триокись урана (окись уранила) UO 3 и уранилхлорид урана UO 2 Cl 2 . Тетрахлорид урана UCl 4 и диоксид урана UO 2 - примеры четырёхвалентного урана. Вещества, содержащие четырёхвалентный уран, обычно нестабильны и обращаются в шестивалентные при длительном пребывании на воздухе. Ураниловые соли, такие как уранилхлорид, распадаются в присутствии яркого света или органики.
Для родителей и бабушек и дедушек бывший город «Петру Гроза». Тихий город с единственным облегчением - это летнее звездное небо и пейзажи, которые вращаются в окрестностях, откуда весенняя весна к комарам, крапиве, снегоходам и ведет к таинственным пещерам Бихора. Серые мужчины беспокоятся, помешивая безработицей с недостатками, но также и с убеждением, что, тем не менее, добрый Бог не забыл их, и однажды, возможно, через чудо, будут работать и надеяться. Даже там, на одном конце Румынии, между Бэйушем и Валеей Херхастра и зеленым Васкюлуи.
Как город стал городом. Причина: урановые отложения в горах Апусени. Неоплачиваемые в течение нескольких месяцев, орки находятся на доке. Собранные образцы были помещены на карту с указанием места происхождения и отправлены в лабораторию минералогии в Клуже для анализа. Во время Второй мировой войны лаборатория проходила под руководством немцев, которые таким образом вошли во владение информацией. Намереваясь использовать месторождение, немцы построили подъездную дорогу к Вартопу. События на фронте заставили немецкую армию уйти и отказаться от работы.
Применение
Ядерное топливо
Изотоп U 238 способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия (используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией).
В результате захвата нейтрона с последующим β-распадом 238 U может превращаться в 239 , который затем используется как ядерное топливо.
После поражения фашистской Германии информация о румынских запасах урана вошла во владение россиян, которые ввели румынско-советское общество «Квартит» в румынское государство. Прозвище «каракули» было десятилетиями. Без политических страстей местные жители руководствовались живыми «Что бы это ни было, не говоря уже о мире в мире». За две недели до того, как россияне прибыли в Этей в воскресенье, когда люди готовились пойти в церковь, объявление, сделанное жителем деревни, нанесло весь удар по улице.
С серьезным, содержательным голосом муж сообщил своей совести, что они должны ускорить сбор урожая на поле, потому что «мааре-город» будет построен над их садами и полями. Новость упала, как след над бедными крестьянами. Вечером в деревенском магазине, где также жил культурный дом, самый известный ремесленник в этом районе, изюминкой Дрейи, некому было петь. Серьезно, люди собирали кластеры у ворот домов, чтобы превратить проблему через лица. Некоторые люди не могли в это поверить, а другие поклялись, что они не дадут россиянам какую-либо часть земли от своих предков.
Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), является ядерным топливом для атомных электростанций и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг).
Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей.
Другие сферы применения
Обеднённый уран
После извлечения 235 U и 234 U из природного урана, оставшийся материал (уран-238) носит название «обеднённый уран», так как он обеднён 235-м изотопом. По некоторым данным, в США хранится около 560 000 тонн обеднённого гексафторида урана (UF 6).
Обеднённый уран в два раза менее радиоактивен, чем природный уран, в основном за счёт удаления из него 234 U. Из-за того, что основное использование урана - производство энергии, обеднённый уран - малополезный продукт с низкой экономической ценностью.
В основном его использование связано с большой плотностью урана и относительно низкой его стоимостью. Обеднённый уран используется для радиационной защиты (как это ни странно) и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747 » содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей. Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, при бурении нефтяных скважин.
Сердечники бронебойных снарядов
Самое известное применение обеднённого урана - в качестве сердечников для бронебойных снарядов . При сплавлении с 2 % или 0,75 % и термической обработке (быстрая закалка разогретого до 850 °C металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450 °C 5 часов) металлический уран становится твёрже и прочнее стали (прочность на разрыв больше 1600 МПа, при том, что у чистого урана она равна 450 МПа). В сочетании с большой плотностью, это делает закалённую урановую болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони, аналогичным по эффективности более дорогому вольфраму . Тяжёлый урановый наконечник также изменяет распределение масс в снаряде, улучшая его аэродинамическую устойчивость.
Подобные сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий.
Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением её на воздухе с другой стороны брони (см. Пирофорность). Около 300 тонн обеднённого урана остались на поле боя во время операции «Буря в Пустыне » (по большей части это остатки снарядов 30-мм пушки GAU-8 штурмовых самолётов A-10 , каждый снаряд содержит 272 г уранового сплава).
Такие снаряды были использованы войсками НАТО в боевых действиях на территории Югославии . После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны.
Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем рейхе .
Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка M-1 «Абрамс» .
Физиологическое действие
В микроколичествах (10 −5 -10 −8 %) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В наибольшей степени накапливается некоторыми грибами и водорослями. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1 %), в легких - 50 %. Основные депо в организме: селезёнка , почки , скелет , печень , лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы . Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10 −7 г.
Уран и его соединения токсичны . Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов . В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.
Разведанные запасы урана в мире
Добыча урана в мире
10 стран, ответственных за 94 % мировой добычи урана
Согласно «Красной книге по урану», выпущенной ОЭСР , в 2005 добыто 41 250 тонн урана (в 2003 - 35 492 тонны). Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана. Это означает, что его производство обеспечивает лишь 60 % объёма его потребления (остальное извлекается из старых ядерных боеголовок).
Добыча по странам в тоннах по содержанию U на 2005-2006 гг.
Добыча по компаниям в 2006 г.
Валерий Янковский
Первые дни поистине каторжных работ незабываемы. В 6 утра мигает горящая всю ночь лампочка, на улице - как молот по затылку - удары в подвешенный на столбе рельс - подъём! Бегом в туалет, бегом в столовую, завтрак - черпак баланды, полпайки, полусладкий жёлтенький чай - и развод!..
В двух километрах от лагеря - рабочая зона в оцеплении. Там свален инструмент: ломы, лопаты, кайлы. За них - драка: нужно выбрать что понадежнее - легче будет выполнить проклятую норму. От кузницы двигаются уже без строя, конвой ушёл в оцепление.
Валерий Янковский
Заключенный Чаунлага в 1948-1952.
Из книги "Долгое возвращение":
На косогоре идет добыча руды открытым способом. У каждого кайло, лопата, тачка. Нужно накайлить, загрузить и катить вручную по узким шатким трапам сотню-полторы метров. Там вывалить содержимое тачки в бункер и гнать ее по параллельно проложенным трапам обратно, к забою. Норма за 12-часовую смену, считая дорогу от лагеря и обед, - сорок тачек.Первые три дня - гарантийные 600 граммов хлеба, а дальше от выработки, до 900. Не выполнивший после трех дней задание зек становится штрафником, это значит - 300 граммов хлеба. Такие в большинстве обречены, ибо выполнить норму голодному совсем не под силу.
Валерий Янковский
Заключенный Чаунлага в 1948-1952.
Из книги "Долгое возвращение":
В шахтах работали как лошади. Взорванную в забое породу насыпали в разрезанные по длине железные бочки на санках, за сотню-две метров волокли к выходу, опрокидывали в бункер для выдачи на-гора. Дно штрека полагалось присыпать снегом из вентиляционных шурфов, но это часто не исполнялось, и люди-кони, надрываясь, тащили груженные рудой санки по каменистой дорожке. Да еще при коптилках - редко расставленных консервных банках с фитильком в солярке. А бригадирские шестерки - самая мразь - делают карьеру, орут, размахивая палками: «Давай, шевелись, падлы!» Тех, кто огрызался, скопом «учили» после работы уже в бараке. И никто не заступался. Такой режим был выгоден начальству, негласно поощрялся.
