Uránusz (elem)

Izotóp	Prevalencia _	Fél élet	Bomlási csatorna	Bomlástermék
232 U	szintetizátor.	68,9 éves	SD	-
232 U	szintetizátor.	68,9 éves	α	228. _
233 U	nyomokban	1,592⋅10 5 év	SD	-
233 U	nyomokban	1,592⋅10 5 év	α	229. _
234 U	0,005%	2.455⋅10 5 év	SD	-
234 U	0,005%	2.455⋅10 5 év	α	230. _
235 U	0,720%	7,04⋅10 8 év	SD	-
235 U	0,720%	7,04⋅10 8 év	α	231. _
236 U	nyomokban	2,342⋅10 7 év	SD	-
236 U	nyomokban	2,342⋅10 7 év	α	232. _
238 U	99,274%	4,468⋅10 9 év	α	234. _
			SD	-
			β − β −	238 Pu

92	Uránusz
U238.0289
5f 3 6d 1 7s 2

Urán ( U , lat. Uranium ; régi nevén - urán [4] ) - a periódusos rendszer hetedik periódusának 3. csoportjának kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a harmadik csoport, IIIB mellék alcsoportja) D. I. Mengyelejev kémiai elemei, 92-es rendszámmal .

Az aktinidák családjába tartozik .

Az egyszerű anyag , az urán, gyengén radioaktív ezüst-fehér fém .

Az uránnak nincsenek stabil izotópjai . Az urán leggyakoribb izotópjai az urán-238 (146 neutronja van, a természetes uránban 99,3%) és az urán-235 (143 neutron, a természetes urán tartalma 0,7204% [5] ).

Történelem

Már az ókorban is a természetes urán-oxidot használták sárga edények készítéséhez. Tehát Nápoly közelében egy sárga üvegdarabot találtak, amely 1% urán-oxidot tartalmazott, és i.sz. 79-ből származik. e. [6] Az urán történetének első fontos dátuma 1789, amikor Martin Heinrich Klaproth német természetfilozófus és kémikus a szász szurokkeverékércből kinyert aranysárga "földet" fekete fémszerű anyaggá redukálta. Az akkor ismert legtávolabbi bolygó tiszteletére (amit nyolc évvel korábban Herschel fedezett fel ) Klaproth az új anyagot elemnek tekintve uránnak nevezte el (ezzel Johann Bode javaslatát kívánta támogatni, hogy az új bolygót " Uránusz " -nak nevezzék el. „Georg csillaga” helyett, ahogy Herschel javasolta). Ötven évig a Klaproth-féle urán fémként szerepelt . Eugene Peligot (1811-1890) francia vegyész csak 1841-ben bizonyította be, hogy a jellegzetes fémes fény ellenére a Klaproth-féle urán nem elem, hanem UO 2 oxid . 1840-ben Peligonak sikerült előállítania egy egyszerű anyagot , az uránt - egy nehéz acélszürke fémet -, és meghatározta annak atomsúlyát. Az urán tanulmányozásának következő fontos lépését 1874-ben D. I. Mengyelejev tette meg . Az általa kifejlesztett periodikus rendszer alapján az uránt asztala legtávolabbi cellájába helyezte. Korábban az urán atomsúlyát 120-nak tekintették. Mengyelejev megduplázta ezt az értéket. 12 év elteltével előrejelzését J. Zimmermann német kémikus [7] kísérletei igazolták .

1804-ben Adolf Gehlen német kémikus felfedezte az uranil -klorid éteres oldatának fényérzékenységét [8] ; Abel Niepce de Saint-Victor francia feltaláló 1857-ben megpróbálta felhasználni ezt a tulajdonságot a fényképezésben, de megállapította, hogy az uránsók valamiféle láthatatlan sugárzást bocsátanak ki, amely fényérzékeny anyagokat bocsát ki; akkoriban ez a megfigyelés észrevétlen maradt.

1896-ban Antoine Henri Becquerel francia tudós az urán tanulmányozása közben véletlenül felfedezte a radioaktív bomlást . Ugyanakkor Henri Moissan francia kémikusnak sikerült kidolgoznia egy módszert a tiszta fémurán előállítására. 1899-ben Ernest Rutherford felfedezte, hogy az uránkészítmények sugárzása nem egyenletes, és kétféle sugárzás létezik - alfa- és béta-sugárzás . Különböző elektromos töltést hordoznak ; anyagban és ionizáló képességében messze nem ugyanaz a tartomány . 1900 májusában Paul Villard felfedezte a sugárzás harmadik típusát, a gamma-sugarakat .

Rutherford 1907-ben végezte el az első kísérleteket az ásványok korának meghatározására a radioaktív urán és tórium vizsgálata során az általa Frederick Soddyval közösen megalkotott radioaktivitáselmélet alapján.

1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann német fizikusok felfedeztek egy előre nem látható jelenséget, amely az uránmaggal történik, amikor neutronokkal besugározzák . Egy szabad neutron befogásával a 235 U uránizotóp magja felosztódik, és kellően nagy energia szabadul fel (egy uránmagra jutva), főként a töredékek és a sugárzás mozgási energiája formájában. Később ennek a jelenségnek az elméletét Lise Meitner és Otto Frisch , valamint egymástól függetlenül Gottfried von Droste és Siegfried Flügge [9] támasztotta alá . Ez a felfedezés volt a forrása az atomon belüli energia békés és katonai felhasználásának.

Yu. B. Khariton és Ya. B. Zeldovich 1939-1940-ben mutatta be először elméletileg, hogy a természetes urán enyhe dúsítása urán-235-tel lehetővé teszi az atommagok folyamatos hasadásának feltételeit. az, hogy a folyamatnak lánc karaktert adjon.

1942. december 2-án az USA-ban kísérletileg bebizonyosodott az urán plutóniummá alakításának lehetőségére vonatkozó hipotézis .

Fizikai tulajdonságok

Az uránatom teljes elektronikus konfigurációja : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 5f 37 s .

Az urán egy nagyon nehéz, enyhén radioaktív , ezüstös-fehér fényes fém . Tiszta formájában valamivel puhább, mint az acél , képlékeny , rugalmas és csekély paramágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Olvadáspont: 1132,3 °C [10] [11] . Az uránnak három kristálymódosulata van:

α-U (667,7 °C-ig stabil), rombuszrendszer, C mcm tércsoport , cellaparaméterek a = 0,2858 nm , b = 0,5877 nm , c = 0,4955 nm , Z = 4 ;
β-U (stabil 667,7 °C és 774,8 °C között), tetragonális szingónia , tércsoport P 4 2 /mnm , cellaparaméterek a = 1,0759 nm , c = 0,5656 nm , Z = 30 ;
γ-U (774,8 °C-tól az 1132,2 °C-os olvadáspontig létezik), köbrendszer ( testközpontú rács), I. tércsoport m 3 m , cellaparaméterek a = 0,3524 nm , Z = 2 .

Kémiai tulajdonságok

[12] [13]

Jellegzetes oxidációs állapotok

Az urán vizes oldatokban +3 és +6 közötti oxidációs fokot mutathat, vízzel való külső érintkezés esetén +2 oxidációs állapot is megfigyelhető [2] . A legjellemzőbb oxidációs állapot a +4 és a +6.

Oxidációs állapot	Oxid	Hidroxid	karakter	A nyomtatvány	jegyzet
+3	Nem létezik	Nem létezik	--	U 3+ , UH 3	Erős redukálószer, kiszorítja a hidrogént a vízből [2]
+4	UO 2	Nem létezik	Alapvető	UO 2 , halogenidek
+5	Nem létezik	Nem létezik	--	Halogenidek	Vízben aránytalan
+6	UO 3	UO 2 (OH) 2	amfoter	UO 2 2+ (uranil) UO 4 2- (uranát) U 2 O 7 2- (diuranát)	Ellenáll a levegőnek és a víznek

Ezen kívül van egy U 3 O 8 oxid . Az oxidációs állapot formálisan töredékes, valójában azonban (IV) és (VI) urán vegyes oxidja.

Könnyen belátható, hogy az urán az oxidációs állapotok és jellemző vegyületek halmazát tekintve közel áll a 4. (VIB) alcsoport elemeihez ( króm , molibdén , volfrám ). Emiatt sokáig ebbe az alcsoportba sorolták (" periódusosság elmosódása ").

Egy egyszerű anyag tulajdonságai

Kémiailag az urán nagyon aktív. Levegőn gyorsan oxidálódik, és irizáló oxidfilm borítja. Az urán finom por piroforos - levegőben spontán meggyullad, 150-175 ° C hőmérsékleten meggyullad, U 3 O 8 képződik . A fémes urán reakcióit más nemfémekkel a táblázat tartalmazza.

Nem fém	Feltételek	Termék
F2_ _	+20 °C, viharos	UV 6
Cl2_ _	180 °C őrölt, 500-600 °C tömörítésnél	UCl 4 , UCl 5 , UCl 6 keveréke
Br2_ _	650 °C, nyugodt	Ubr 4
én 2	350 °C, nyugodt	UI 3 , UI 4
S	250-300 °C csendes 500 °C bekapcsolva	US 2 , U 2 S 3
Se	250-300 °C csendes 500 °C bekapcsolva	2. használat , U 2 Se 3
N 2	450-700 °C ugyanannyi nyomás alatt N 1300 °C	U 4 N 7 UN 2 UN
P	600-1000°C	U 3 P 4
C	800-1200 °C	UC, UC2

Kölcsönhatásba lép a vízzel, kiszorítva a hidrogént, alacsony hőmérsékleten lassan, magas hőmérsékleten pedig gyorsan, valamint az uránpor finom őrlésekor:

\mathsf{U + 2H_2O \ \xrightarrow{t}\ UO_2 + 2H_2 \uparrow}

A nem oxidáló savakban az urán feloldódik, UO 2 vagy U 4+ sókat képezve (hidrogén szabadul fel). Oxidáló savakkal (salétromsav, tömény kénsav) az urán az uranil UO 2 2+ megfelelő sóit képezi .

Az urán nem lép kölcsönhatásba lúgos oldatokkal.

Erős rázással az urán fémrészecskéi izzani kezdenek.

Urán(III)-vegyületek

Az urán(III)-sók (főleg halogenidek) redukálószerek. Szobahőmérsékleten levegőn általában stabilak, de hevítéskor termékkeverékké oxidálódnak. A klór UCl 4 -gyé oxidálja őket . Instabil vörös oldatokat képeznek, amelyekben erős redukáló tulajdonságokat mutatnak:

\mathsf{4UCl_3 + 2H_2O \jobbra 3UCl_4 + UO_2 + 2H_2\uparrow}

Az urán(III)-halogenidek az urán(IV)-halogenidek hidrogénnel történő redukciója során keletkeznek:

\mathsf{2UCl_4 + H_2 \jobbra 2UCl_3 + 2HCl}

(550-590°C)

vagy hidrogén-jodid:

\mathsf{2UCl_4 + 2HI \jobbra 2UCl_3 + 2HCl + I_2}

(500°C)

és hidrogén-halogenid hatására is UH 3 urán-hidridre .

Ezen kívül van még UH 3 urán(III)-hidrid . Az uránpor hidrogénben 225 °C-ig történő hevítésével nyerhető, 350 °C felett pedig lebomlik. A legtöbb reakció (például a reakció vízgőzzel és savakkal) formálisan bomlási reakciónak tekinthető, amelyet az urán fém reakciója követ:

\mathsf{UH_3 + 3HCl \rightarrow UCl_3 + 3H_2\uparrow}

\mathsf{2UH_3 + 7Cl_2 \jobbra 2UCl_4 + 6HCl}

Urán(IV) vegyületek

Az urán (IV) zöld sókat képez, amelyek vízben könnyen oldódnak (az oxalátok és karbonátok kivételével ). Könnyen urán(VI)-dá oxidálódnak.

Urán(V) vegyületek

Az urán(V)-vegyületek instabilak és könnyen aránytalanok vizes oldatban:

\mathsf{2UO_2Cl \jobbra UO_2Cl_2 + UO_2}

Az V urán-klorid állva részben aránytalan:

\mathsf{2UCl_5 \rightarrow UCl_4 + UCl_6}

és részben leválasztja a klórt:

\mathsf{2UCl_5 \jobbra 2UCl_4 + Cl_2}

Urán(VI)-vegyületek

A +6 oxidációs állapot az UO 3 - oxidnak felel meg . Savakban oldódik, és az UO 2 2+ uranil -kation vegyületeit képezi :

\mathsf{UO_3 + 2CH_3COOH \jobbra UO_2(CH_3COO)_2 + H_2O}

Az UO 3 bázisokkal (hasonlóan a CrO 3 -hoz , MoO 3 -hoz és WO 3 -hoz) különféle uránsav-anionokat képez (elsősorban diuránát U 2 O 7 2- ). Ez utóbbiakat azonban gyakrabban nyerik bázisok hatására uranil-sókon:

\mathsf{2UO_2(CH_3COO)_2 + 6NaOH \jobbra nyíl Na_2U_2O_7 + 4CH_3COONa + 3H_2O}

Az oxigént nem tartalmazó urán(VI) vegyületek közül csak az UCl 6 hexaklorid és az UF 6 fluorid ismert . Ez utóbbi fontos szerepet játszik az uránizotópok szétválasztásában.

Levegőben és vizes oldatokban az urán(VI)-vegyületek a legstabilabbak az uránvegyületek közül.

Az uranil-sók, például az uranil-klorid, erős fényben vagy szerves vegyületek jelenlétében lebomlanak.

Az urán szerves uránvegyületeket is képez .

Izotópok

Egyes uránizotópok radioaktív tulajdonságai (a természetes izotópok vastagon vannak kiemelve) [14] :

Tömegszám	Fél élet	A bomlás fő típusa
233	1,59⋅10 5 év	α
234	2,45⋅10 5 év	α
235	7,13⋅10 8 év	α
236	2,39⋅10 7 év	α
237	6,75 nap	β −
238	4,47⋅10 9 év	α
239	23,54 perc	β −
240	14 óra	β −

A természetes urán három izotóp keverékéből áll : 238 U ( izotóp-bőség 99,2745%, felezési idő T 1/2 = 4,468⋅10 9 év ), 235 U (0,7200%, T 1/2 = 7,04⋅10 8 év ) és 234 U (0,0055%, T 1/2 = 2,455⋅10 5 év ) [14] . Az utolsó izotóp nem elsődleges, hanem radiogén, a 238 U radioaktív sorozat része [15] .

A természetes urán radioaktivitása elsősorban a 238 U izotópoknak és a 234 U leánynuklidnak köszönhető . Egyensúlyi állapotban fajlagos aktivitásuk egyenlő. A 235 U izotóp fajlagos aktivitása a természetes uránban 21-szer kisebb, mint a 238 U izotóp aktivitása.

Jelenleg az urán 25 mesterséges radioaktív izotópja ismeretes, tömegszáma 214-242 . A termikus neutronok hatására bekövetkező hasadás , ami ígéretes üzemanyaggá teszi az atomreaktorok számára . A természetben nem található urán leghosszabb életű izotópja 236 U , felezési ideje 2,39⋅10 7 év .

A 238 U és 235 U uránizotópok két radioaktív sorozat elődjei . A sorozat utolsó elemei a 206Pb és 207Pb ólomizotópok .

Természetes körülmények között a 234 U, 235 U és 238 U izotópok főként 234 U : 235 U : 238 U = 0,0054 : 0,711 : 99,283 relatív abundanciával oszlanak meg . A természetes urán radioaktivitásának csaknem fele a 234 U izotópnak köszönhető, amely, mint már említettük, a 238 U bomlás során keletkezik. A 235 U : 238 U tartalom aránya, ellentétben más izotóppárokkal és az urán nagy migrációs képességétől függetlenül földrajzi állandóság jellemzi: 238 U / 235 U = 137,88 . Ennek az aránynak az értéke a természetes képződményekben nem függ életkoruktól. Számos természetes mérés kimutatta jelentéktelen ingadozását. Tehát tekercsben ennek az aránynak a standardhoz viszonyított értéke 0,9959-1,0042 [16] , sókban - 0,996-1,005 [17] között változik . Az urántartalmú ásványokban (naszturán, uránfekete, cirtolit, ritkaföldfém-ércek) ennek az aránynak az értéke 137,30-138,51 között változik, az U IV és U VI formák közötti különbséget nem állapították meg [18] ; in sphene - 138,4 [19] . Egyes meteoritokban a 235 U izotóp hiányát tárták fel, amelynek szárazföldi körülmények között mért legalacsonyabb koncentrációját 1972-ben találta Buzhigues francia kutató az afrikai Oklóban ( gaboni lelőhely ). Így a természetes urán 0,720% uránt 235 U, míg Oklóban 0,557% [20] . Ez megerősítette a természetes atomreaktor létezésére vonatkozó hipotézist , amely a 235 U izotóp kiégését okozta. A hipotézist George Wetrill , Mark Ingram és Paul Kuroda amerikai tudósok terjesztették elő , akik még 1956 [21] . Ezenkívül természetes atomreaktorokat találtak ugyanabban a körzetben: Okelobondo, Bangombe és mások. Jelenleg 17 természetes atomreaktor ismert, amelyeket általában az „ Oklo Natural Nuclear Reactor ” ernyőnév alatt csoportosítanak.

A természetben lenni

Az urán a legnagyobb számú, tömegben előforduló elem [22] . A földkéreg tartalom 0,00027 tömeg%, a tengervíz koncentrációja 3,2 µg/l [5] (más források szerint 3,3 10 -7 % [23] ). A litoszférában lévő urán mennyiségét 3 vagy 4,10–4 %-ra becsülik [24] .

Az urán nagy része savas kőzetekben található, magas szilíciumtartalommal . Jelentős tömegű urán koncentrálódik üledékes kőzetekben, különösen gazdag szerves anyagban. Az urán nagy mennyiségben, szennyeződésként tóriumban és ritkaföldfém ásványokban ( allanit (Ca,LREE,Th) 2 (Al,Fe +3 ) 3 [SiO 4 ][Si 2 O 7 ]OOH, monacit (La ) ,Ce)PO 4 , cirkon ZrSiO 4 , xenotime YPO 4 stb.). A legfontosabb uránércek a szurokkeverék ( uránszurok , uraninit ) és a karnotit . Az uránásványok fő műhold ásványai a molibdenit MoS 2 , galéna PbS, kvarc SiO 2 , kalcit CaCO 3 , hidromuskovit stb.

Ásványi	Az ásvány fő összetétele	Urántartalom, %
Uraninit	UO 2 , UO 3 + ThO 2 , CeO 2	65-74
karnotit	K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 2H 2 O	~50
Casolite	PbO 2 UO 3 SiO 2 H 2 O	~40
Samarskit	(Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th) (Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6	3.15-14
brannerit	(U, Ca, Fe, Y, Th) 3 Ti 5 O 15	40
Tuyamunit	CaO 2UO 3 V 2 O 5 nH 2 O	50-60
zeynerite	Cu(UO 2 ) 2 (AsO 4 ) 2 nH 2 O	50-53
Otenitis	Ca(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O	~50
Schrekingerite	Ca 3 NaUO 2 (CO 3 ) 3 SO 4 (OH) 9H 2 O	25
Ouranophanes	CaO UO 2 2SiO 2 6H 2 O	~57
ferguzonit	(Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O 4	0,2-8
Thorbernit	Cu(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O	~50
koffinit	U(SiO 4 )(OH) 4	~50

A természetben megtalálható urán fő formái az uraninit, a szurokkeverék (kátrányszurok) és az uránfekete. Csak az előfordulás formáiban különböznek egymástól; korfüggőség van: az uraninit főleg az ősi (prekambriumi) kőzetekben, a szurokkeverék - vulkanogén és hidrotermális - főleg a paleozoikum és a fiatalabb magas- és középhőmérsékletű képződményekben van jelen; uránfekete - főként fiatal - kainozoikum és fiatalabb képződményekben, főleg alacsony hőmérsékletű üledékes kőzetekben .

Betétek

Lásd még uránbányászat .

Az urán mennyisége a földkéregben körülbelül 1000-szer nagyobb, mint az arany mennyisége, 30-szor nagyobb, mint az ezüsté, míg ez a mutató megközelítőleg megegyezik az ólom és a cink mennyiségével. Az urán jelentős része talajban, kőzetekben és tengervízben van elszórva. Csak viszonylag kis része koncentrálódik olyan lerakódásokban, ahol ennek az elemnek a tartalma százszorosa a földkéreg átlagos tartalmának [25] . Egy 2015-ös becslés szerint a világ feltárt uránkészletei a lelőhelyekben több mint 5,7 millió tonna [26] [27] .

A legnagyobb uránkészletek, figyelembe véve a tartaléklerakódásokat, a következők: Ausztrália , Kazahsztán ( a termelésben a világ első helye ), Kanada ( termelésben a második hely ), Oroszország . Egy 2015-ös becslés szerint az orosz lelőhelyek körülbelül 507 800 tonna uránkészletet tartalmaznak (a világ készleteinek 9%-a) [26] [27] ; körülbelül 63%-uk a Szaha Köztársaságban (Jakutia) összpontosul . A főbb oroszországi uránlelőhelyek: Streltsovskoye, Oktyabrskoye, Antey, Malo-Tulukuevskoye, Argunskoye molibdén-urán vulkáni kőzetekben ( Zabaikalsky Krai ), Dalmatovszkoje urán homokkőben (Kurgan régió), Khiagda urán homokkőben (Burjáti Köztársaság ) arany-urán a metaszomatitokban és az északi urán a metaszomatitokban (Jakut Köztársaság) [28] . Ezen kívül számos kisebb uránlelőhelyet és ércelőfordulást azonosítottak és értékeltek [29] .

Nem.	Mező neve	Ország	Tartalékok, t	Betétkezelő	a fejlesztés kezdete
egy	Észak-Khorasan	Kazahsztán	200 000	Kazatomprom	2008
2	MacArthur folyó	Ausztrália	160 000	cameco	1999
3	szivartó	Kanada	135 000	cameco
négy	Déli Elkon	Oroszország	112 600	Atomredmetzoloto
5	Inkai	Kazahsztán	75 900	Kazatomprom	2007
6	Streltsovskoye	Oroszország	50 000	Atomredmetzoloto
7	Zoovch Ovoo	Mongólia	50 000	AREVA
nyolc	Moinkum	Kazahsztán	43 700	Kazatomprom , AREVA
9	Mardai	Mongólia	22 000	Khan Resources , Atomredmetzoloto , Mongólia kormánya
tíz	Irkol	Kazahsztán	18 900	Kazatomprom , Kína Guangdong Nuclear Power Co	2009
tizenegy	Sárga vizek	Ukrajna	12 000	VostGok	1959
12	Olimpiai gát	Ausztrália			1988
13	Rossing	Namíbia			1976
13	Uralom	Dél-Afrika			2007
13	Vadőr	Ausztrália			1980

Getting

Az urántermelés legelső szakasza a koncentrálás. A kőzetet összetörik és vízzel összekeverik. A nehéz lebegőanyag-komponensek gyorsabban leülepednek. Ha a kőzet primer uránásványokat tartalmaz, azok gyorsan kicsapódnak: ezek nehéz ásványok. A másodlagos urán ásványok könnyebbek, ilyenkor a nehéz hulladékkőzet korábban ülepedik. (Azonban messze nem mindig igazán üres, sok hasznos elemet tartalmazhat, beleértve az uránt is).

A következő lépés a koncentrátumok kilúgozása, az urán oldatba adása. Alkalmazzon savas és lúgos kilúgozást. Az első olcsóbb, mivel kénsavat használnak az urán kivonására . De ha a kiindulási nyersanyagban, például az uránszurokban, az urán négy vegyértékű állapotban van, akkor ez a módszer nem alkalmazható: a négyértékű urán gyakorlatilag nem oldódik kénsavban. Ebben az esetben vagy lúgos kilúgozáshoz kell folyamodni, vagy előoxidálni kell az uránt hat vegyértékű állapotba.

Ne használjon savas kilúgozást és olyan esetekben, amikor az uránkoncentrátum dolomitot vagy magnezitet tartalmaz , amely kénsawal reagál. Ezekben az esetekben nátronlúgot ( nátrium- hidroxidot ) használnak.

Az urán ércekből való kilúgozásának problémáját oxigéntisztítással oldják meg. Az uránérc és szulfid ásványok 150 °C-ra melegített keverékét oxigénárammal táplálják . Ugyanakkor a kén ásványokból kénsav képződik , amely kimossa az uránt.

A következő lépésben az uránt szelektíven el kell különíteni a kapott oldattól. A modern módszerek - extrakció és ioncsere - lehetővé teszik ennek a problémának a megoldását.

Az oldat nemcsak uránt, hanem más kationokat is tartalmaz . Némelyikük bizonyos körülmények között ugyanúgy viselkedik, mint az urán: ugyanazokkal a szerves oldószerekkel extrahálják, ugyanazon ioncserélő gyantára rakják le, és ugyanolyan körülmények között válnak ki. Ezért az urán szelektív izolálásához sok redox-reakciót kell alkalmazni annak érdekében, hogy minden szakaszban megszabaduljunk egyik vagy másik nemkívánatos társtól. A modern ioncserélő gyantákon az uránt nagyon szelektíven szabadítják fel.

Az ioncserés és extrakciós módszerek azért is jók, mert lehetővé teszik az urán elégtelen kinyerését a rossz oldatokból (az urántartalom literenként tized gramm).

E műveletek után az uránt szilárd halmazállapotba juttatják át az egyik oxidba vagy UF 4 tetrafluoridba . De ezt az uránt még meg kell tisztítani a nagy termikus neutronbefogási keresztmetszetű szennyeződésektől - bór , kadmium , hafnium . Tartalmuk a végtermékben nem haladhatja meg a százalék százezred és milliomod részét. Ezeknek a szennyeződéseknek az eltávolítására egy kereskedelmileg tiszta uránvegyületet oldanak fel salétromsavban . Ebben az esetben uranil-nitrát UO 2 (NO 3 ) 2 képződik , amelyet tributil-foszfáttal és néhány más anyaggal extrahálva a kívánt körülményekre tovább tisztítanak. Ezután ez az anyag kristályosodik (vagy kicsapódik UO 4 · 2H 2 O peroxid), és óvatosan meggyullad. A művelet eredményeként urán-trioxid UO 3 képződik , amely hidrogénnel redukálódik UO 2 -dá .

Az urán-dioxidot UO 2 430-600 °C hőmérsékleten hidrogén-fluorid gázhatásnak teszik ki, hogy UF 4 tetrafluoridot kapjanak [30] . A fémes uránt ebből a vegyületből kalcium vagy magnézium segítségével redukálják .

Alkalmazás

Nukleáris üzemanyag

A legszélesebb körben a 235 U uránizotópot használják , amelyben a termikus neutronok maghasadásának önfenntartó láncreakciója lehetséges. Ezért ezt az izotópot nukleáris reaktorokban , valamint nukleáris fegyverekben használják üzemanyagként . A 235 U izotóp elválasztása a természetes urántól nehéz technológiai probléma (lásd izotópleválasztás ).

Íme néhány adat egy 1000 MW-os reaktorról, amely 80%-os terheléssel működik, és évi 7000 GWh-t termel. Egy ilyen reaktor év közbeni működéséhez 20 tonna 3,5% 235 U tartalmú urán üzemanyagra van szükség, amelyet körülbelül 153 tonna természetes urán dúsítása után nyernek.

A 238 U izotóp nagy energiájú neutronokkal történő bombázás hatására is képes hasadni, ezt a tulajdonságot a termonukleáris fegyverek erejének növelésére használják (termonukleáris reakcióval előállított neutronokat használnak).

A neutronbefogás, majd a β-bomlás eredményeként 238 U 239 Pu -vá alakulhat , amelyet aztán nukleáris üzemanyagként használnak fel .

A reaktorokban tóriumból mesterségesen előállított urán-233 (a tórium-232 befog egy neutront, és tórium-233-má alakul, amely protaktinium-233- ra, majd urán-233-ra bomlik) a jövőben az atomenergia általános nukleáris üzemanyagává válhat . üzemek (már most is vannak ezt a nuklidot üzemanyagként használó reaktorok, például a KAMINI Indiában ) és atombombák gyártása ( kritikus tömeg kb . 16 kg).

Az urán-233 a gázfázisú nukleáris rakétahajtóművek legígéretesebb üzemanyaga is .

Az urán hőtermelő képessége

Az uránban rejlő potenciális energia teljes kihasználása technikailag még mindig lehetetlen. Az atomreaktorban felszabaduló hasznos uránenergia mennyiségét az égési mélység fogalma jellemzi . Az égési mélység az a teljes energia, amelyet egy kilogramm urán ad fel a reaktorban való teljes működési idő alatt, a friss tüzelőanyagtól az ártalmatlanításig. Az égési mélységet általában olyan mértékegységekben mérik, mint a felszabaduló hőenergia megawattórája kilogrammonként tüzelőanyagra (MWh/kg). Néha a reaktorba betöltött dúsító urán reaktor uránjában adják meg, figyelmen kívül hagyva a dúsító üzemek zagyában lévő szegényített uránt , néha pedig a természetes uránban.

Az égési mélységet egy adott típusú reaktor sajátosságai, a tüzelőanyag-mátrix szerkezeti integritása és a nukleáris reakciók parazitatermékeinek felhalmozódása korlátozza. A természetes urán elégetése a modern erőművi reaktorokban eléri a 10 MW nap/kg vagy még többet (azaz 240 MW óra/kg vagy több). Összehasonlításképpen, a földgáz jellemző hőleadása 0,013 MWh/kg , azaz körülbelül 20 000-szer kevesebb.

Vannak projektek az urán sokkal teljesebb felhasználására az urán-238 plutóniummá történő átalakításával. A legfejlettebb a gyorsneutronos reaktorokra épülő , úgynevezett zárt üzemanyagciklus projektje . Hibrid termonukleáris reaktorokra épülő projektek is fejlesztés alatt állnak.

Mesterséges izotópok gyártása

Az uránizotópok számos mesterséges (instabil) iparban és gyógyászatban használt izotóp szintézisének kiindulási anyagai. A legismertebb uránból szintetizált mesterséges izotópok a plutónium . Sok más transzurán elem is uránból származik.

A gyógyászatban a molibdén-99 izotópot széles körben alkalmazzák , amelynek egyik beszerzési módja az urán izolálása a besugárzott nukleáris üzemanyagban megjelenő hasadási termékekből.

Geológia

Az urán fő geológiai alkalmazása az ásványok és kőzetek korának meghatározása a geológiai folyamatok sorrendjének meghatározása érdekében. Ez a geokronológia ága, az úgynevezett radioizotópos kormeghatározás . A keveredés és az anyagforrások problémájának megoldása is elengedhetetlen.

A probléma megoldása a radioaktív bomlás egyenletein alapul :

N_{^{206}\mathrm {Pb} }=N_{^{238}\mathrm {U} }(e^{\lambda _{238}t}-1),

N_{^{207}\mathrm {Pb} }=N_{^{235}\mathrm {U} }(e^{\lambda _{235}t}-1),

ahol , az uránizotópok jelenlegi koncentrációja; és 238 U, illetve 235 U lecsengési állandója . $N_{^{238}\mathrm {U} }$ $N_{^{235}\mathrm {U} }$ $\lambda _{238}$ $\lambda _{235}$

Kombinációjuk nagyon fontos:

{\frac {N_{^{206}\mathrm {Pb} }}{N_{^{207}\mathrm {Pb} }}}=K_{o}^{\mathrm {U} }{\ frac {(e^{\lambda _{238}t}-1)}{(e^{\lambda _{235}t}-1)))

Itt

K_{o}^{\mathrm {U} }={\frac {N_{^{238}\mathrm {U} }}{N_{^{235}\mathrm {U} }}}=137,88

az uránizotóp-koncentrációk modern aránya.

Tekintettel arra, hogy a kőzetek különböző koncentrációjú uránt tartalmaznak, eltérő radioaktivitásúak. Ezt a tulajdonságot a kőzetek geofizikai módszerekkel történő elemzésénél használják. Ezt a módszert a kőolajgeológiában használják legszélesebb körben a kutak naplózására , ebbe a komplexumba különösen a gamma- vagy neutron-gamma- naplózás , a gamma-sugaras naplózás és így tovább [31] . Segítségükkel elkülönítik a tározókat és a tömítéseket [32] .

Egyéb felhasználások

Kis mennyiségű urán hozzáadása gyönyörű sárgászöld fluoreszcenciát kölcsönöz az üvegnek (lásd uránüveg ) [33] .
A nátrium-uránát Na 2 U 2 O 7 -et sárga pigmentként használták a festés során [33] .
Az uránvegyületeket festékként használták porcelánfestéshez , valamint kerámia mázhoz és zománchoz ( az oxidáció mértékétől függően sárga, barna , zöld és fekete színben ) [33] .
Egyes uránvegyületek fényérzékenyek [33] .
A 20. század elején az uranil-nitrátot széles körben használták a negatívok kiemelésére és a pozitívok (fényképnyomatok) barnára festésére [33] .
Az urán -235 nióbium -karbiddal és cirkónium -karbiddal ötvözött urán-karbidot nukleáris sugárhajtóművek üzemanyagaként használják (a munkafolyadék hidrogén + hexán ).
A vas és a szegényített urán ötvözeteit (urán-238) erős magnetostrikciós anyagként használják.
Az UO 2 (CH 3 COO) 2 uranil-acetátot és a Zn[(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8 ] cink-uranil- acetátot az analitikai kémiában használják lítium- és nátriumkationok kvalitatív és kvantitatív elemzésére .

szegényített urán

A 235U és 234U természetes uránból való kinyerése után a megmaradt anyagot (urán-238) "szegényített uránnak" nevezik, mert a 235. izotópban szegényedett. Egyes jelentések szerint körülbelül 560 000 tonna szegényített urán-hexafluoridot (UF 6 ) tárolnak az Egyesült Államokban. A szegényített urán fele olyan radioaktív, mint a természetes urán, főként a 234 U eltávolítása miatt.

Mivel az urán fő felhasználási területe az energiatermelés, a szegényített urán kis felhasználású, alacsony gazdasági értékű termék.

A szegényített urán csak ritka extrém körülmények között, például gyors neutronnyalábban szolgálhat hatékony nukleáris üzemanyagként. Mint ilyen, a szegényített uránt gyorsneutronreaktorokban , tenyészreaktorokban és termonukleáris fegyverekben is használják – a szegényített uránelemek termonukleáris töltés részeként, valójában nem szükségesek egy magfúziós reakcióhoz, akár 80 reaktort is biztosíthatnak. % a teljes töltési energia .

Normál körülmények között a szegényített urán felhasználása elsősorban annak nagy sűrűségének és viszonylag alacsony költségének köszönhető. A szegényített uránt rendkívül nagy befogási keresztmetszete miatt sugárvédelemre használják . A szegényített uránt ballasztként is használják repülési alkalmazásokban, például repülőgép-vezérlő felületeken. A Boeing-747-es repülőgép első példányai 300-500 kg szegényített uránt tartalmaztak erre a célra (1981 óta a Boeing volfrámot használ ) [34] . Ezenkívül ezt az anyagot nagy sebességű giroszkóp rotorokban, nagy lendkerekekben, ballasztként használják űrhajókban és versenyjachtokban, Forma-1 - es autókban és olajfúrásokban .

Páncéltörő lövedékmagok

A szegényített urán legismertebb felhasználása a páncéltörő lövedékek magja . Nagy sűrűsége (háromszor nehezebb, mint az acél) az edzett urántömböt rendkívül hatékony páncéláthatoló eszközzé teszi, amely hasonló a drágább és valamivel nehezebb volfrámhoz . A nehéz uráncsúcs megváltoztatja a lövedék tömegeloszlását is, javítva annak aerodinamikai stabilitását.

Hasonló Stabilla típusú ötvözeteket használnak a harckocsi- és páncéltörő tüzérségi darabok nyíl alakú tollas lövedékeiben .

A páncél megsemmisítésének folyamata az urándarab porrá őrlésével és a páncél másik oldalán lévő levegőben történő meggyújtásával jár (lásd Piroforitás ). Körülbelül 300 tonna szegényített urán maradt a csatatéren a Sivatagi vihar hadművelet során (ezek nagyrészt az A-10 -es támadórepülőgép 30 mm-es GAU-8 ágyújának lövedékeinek maradványai , minden héj 272 g uránötvözetet tartalmaz) . A továbbfejlesztett amerikai M1A1 harckocsik 120 mm-es ágyúkkal harcoltak az iraki T-72-esekkel . Ezekben a csatákban az amerikai erők M829A1 szegényített urántartalmú lövedékeket használtak, amelyek rendkívül hatékonynak bizonyultak. Az "ezüstlövedéknek" becézett lövedék 2000 méter távolságból 570 mm-es páncélzatnak megfelelő mennyiséget tudott áthatolni, így a szabványos hatótávolságon még a T-80-zal szemben is hatékony volt [35] .

Ilyen lövedékeket használtak a NATO csapatai a koszovói harci műveletek során [36] . Alkalmazásuk után szóba került az ország területének sugárszennyezettségének ökológiai problémája.

A szegényített uránt a modern harckocsipáncélzatokban használják, például az M-1 Abrams harckocsiban .

Fiziológiai hatás

Mikromennyiségben (10 -5 -10 -8 %) megtalálható a növények, állatok és emberek szöveteiben. Legnagyobb mértékben egyes gombák és algák halmozódnak fel. Az uránvegyületek a gyomor-bél traktusban (körülbelül 1%) szívódnak fel, a tüdőben - 50%. A fő raktárok a szervezetben: lép , vese , csontváz , máj , tüdő és hörgő-tüdő nyirokcsomók . Emberek és állatok szerveiben és szöveteiben a tartalom nem haladja meg a 10–7 g-ot.

Az urán és vegyületei mérgezőek . Az uránból és vegyületeiből álló aeroszolok különösen veszélyesek. Vízben oldódó uránvegyületek aeroszoljainál az MPC levegőben 0,015 mg/m³, az urán oldhatatlan formáinál az MPC 0,075 mg/m³. A szervezetbe jutva az urán minden szervre hat, mivel általános sejtméreg. Az urán, mint sok más nehézfém, szinte visszafordíthatatlanul kötődik a fehérjékhez, elsősorban az aminosavak szulfidcsoportjaihoz, megzavarva azok működését. Az urán molekuláris hatásmechanizmusa összefügg azzal a képességével, hogy gátolja az enzimek aktivitását . Mindenekelőtt a vesék érintettek ( fehérje és cukor jelenik meg a vizeletben, oliguria ). Krónikus mérgezés esetén hematopoietikus és idegrendszeri rendellenességek lehetségesek.

Uránbányászat _

Az OECD által kiadott "Urán Vörös Könyve" [27] szerint 2005-ben 41 250 tonna uránt bányásztak (2003-ban 35 492 tonnát). Az OECD szerint 440 kereskedelmi reaktor és mintegy 60 tudományos reaktor működik a világon, amelyek évente 67 000 tonna uránt fogyasztanak. Ez azt jelenti, hogy a betétekből történő kitermelése a fogyasztásának csak 60%-át adta (2009-ben ez az arány 79%-ra nőtt [37] ). Az energiához felhasznált urán maradék része, 17,7%-a másodlagos forrásokból származott. A 2016-2017 közötti időszakban 449 működő [1] [38] reaktor nukleáris fűtőanyag-szükséglete ugyanazt a 65 000 tonna uránt tette ki. Az elsődleges források körülbelül 85%-ot, a másodlagos források 15%-ot biztosítottak (fegyverminőségű urán, kiégett fűtőelemek feldolgozásából származó készletek, valamint a zagy újradúsítása (kezdeti dúsítás maradékai) [39] .

Megjegyzések:

1 Nem számítva az Atomflot 5 hajóját 7 reaktorral és a különböző országok haditengerészetének 129 hajóját, amelyek fedélzetén 177 reaktor található.

Bányászat ország szerint

Tonnában.

Nem.	Ország	2005 év	Ország	2009-es év	Ország	2012-es év	Ország	2015	Ország	2017
egy	Kanada	11 628	Kazahsztán	14 020	Kazahsztán	19 451	Kazahsztán	23 800	Kazahsztán	23 391
2	Ausztrália	9516	Kanada	10 173	Kanada	9145	Kanada	13 325	Kanada	13 116
3	Kazahsztán	4020	Ausztrália	7982	Ausztrália	5983	Ausztrália	5654	Ausztrália	5882
négy	Oroszország	3570	Namíbia	4626	Niger	4351	Niger	4116	Namíbia	4224
5	Namíbia	3147	Oroszország	3564	Namíbia	3258	Namíbia	2993	Niger	3449
6	Niger	3093	Niger	3234	Üzbegisztán	3000	Oroszország	3055	Oroszország	2917
7	Üzbegisztán	2300	Üzbegisztán	2429	Oroszország	2993	Üzbegisztán	2385	Üzbegisztán	2404
nyolc	USA	1039	USA	1453	USA	1537	Kína	1616	Kína	1885
9	Ukrajna	800	Kína	1200	Kína	1500	USA	1256	USA	940
tíz	Kína	750	Ukrajna	840	Ukrajna	890	Ukrajna	1200	Ukrajna	550
tizenegy	Más országok	1387	Más országok	1251	Más országok	6385	Más országok	904	Más országok	704
Teljes		41250		50772		58493		60304		59462

[40]

Bányászat cégenként

Tonnában.

Nem.	Vállalat	2006	Vállalat	2009-es év	Vállalat	2011	Vállalat	2018
egy	cameco	8100 (24%)	Areva	8600 ▲ (19%)	Kazatomprom	8884 ▲ (19%)	Kazatomprom	11074 ▲ (26%)
2	Rio Tinto	7000 (21%)	cameco	8000 ▼ (18%)	Areva	8790 ▲ (19%)	ARMZ [1]	7289 ▲ (16%)
3	Areva	5000 (15%)	Rio Tinto	7900 ▲ (18%)	cameco	8630 ▲ (19%)	Orano/Areva [2]	5809 ▼ (13%)
négy	Kazatomprom	3800 (11%)	Kazatomprom	7500 ▲ (17%)	ARMZ [1]	7088 ▲ (15%)	cameco	4613 ▼ (11%)
5	ARMZ	3500 (10%)	ARMZ	4600 ▲ (10%)	Rio Tinto	4061 ▼ (9%)	CGN	3185 ▲ (7%)
6	BHP Billiton	3000 (9%)	BHP Billiton	2900 ▼ (6%)	BHP Billiton	3353 ▲ (7%)	BHP Billiton	3159 ▼ (7%)
7	Navoi MMC	2100 (4%)	Navoi MMC	2400 ▲ (5%)	Navoi MMC	3000 ▲ (6%)	Rio Tinto	2602 ▼ (6%)
nyolc	Urán Egy	1000 (3%)	Urán Egy	1400 ▲ (3%)	Paladin Energy	2282 ▲ (5%)	Navoi	2404 ▼ (5%)
9	Heathgate	800 (2%)	Paladin Energy	1200 ▲ (3%)	SOPamin	N/A ▲ (kevesebb, mint 1%)	Energia Ázsia	2204 ▲ (5%)
tíz	Denison bányák	500 (1%)	Általános atomok	600 ▲ (1%)	CNNC	N/A ▲ (kevesebb, mint 1%)	CNNC	1983 ▬ (4%)
Teljes		34 800 (100%)		45 100 (100%)		több mint 46 088 (100%)		44 322 (100%)

[40] [41]

Táblázat megjegyzései:

1 AzARMZ a 2010-ben beszerzettUranium One . 2010 óta az uránbányászat fő módszere a fúrólyukban végzett földalatti kilúgozás. Az uránipar hosszú távú nyersanyagellátásának garantálása érdekében a Roszatom felvásárolta a kanadai Uranium One vállalatot, és ennek alapján konszolidálta a kazahsztáni és más országokban található nagy teljesítményű uránkészleteket. Az elmúlt 8 évben az Uranium One termelése csaknem ötszörösére nőtt, ami lehetővé tette számára, hogy a világ negyedik legnagyobb urángyártó vállalatává váljon. [42] 2 Orano SA(2018-igAreva) – Az átnevezésre azt követően került sor, hogy az Areva a csőd szélére került, a francia kormány megtartotta az irányító részesedést[43].

Szintén 2012-ben érkeztek információk a BHP Billiton és a Rio Tinto urán részlegeinek egyesüléséről, és a közös termelés évi 8000 tonnára való emeléséről.

Másodlagos forrásokból származó urán

A másodlagos forrásoknak hagyományosan a nukleáris fegyverekből, a kiégett fűtőelemek újrafeldolgozásából és a zagy újradúsításából származó készleteket (a kezdeti dúsításból származó maradékokat) tekintik. A szemétlerakók újradúsítása kritikus fontosságú (kölcsönösen és elidegeníthetetlenül) a fegyveres minőségű urán békés célú felhasználása szempontjából [44] .

1991. július végén Moszkvában a Szovjetunió és az USA aláírta a START-I szerződést.

Oroszország 1991 decemberében követte a Szovjetuniót, de más volt szovjet köztársaságok is rendelkeztek atomfegyverrel.

1992 elején 961 hordozórakéta (az összes 73%-a) volt Oroszországban.

1992. május 23-án Lisszabonban Oroszország, az Egyesült Államok, Ukrajna, Kazahsztán és Fehéroroszország kiegészítő jegyzőkönyvet írt alá a START-1-hez ( a Lisszaboni Jegyzőkönyv ), amelynek értelmében Ukrajna, Kazahsztán és Fehéroroszország csatlakozott a START-1 szerződéshez. Az összes rendelkezésre álló robbanófejet a területükön vállalták, hogy megsemmisítik vagy Oroszországba szállítják.

1992 végén Oroszország, mivel Ukrajna nem volt hajlandó betartani a Lisszaboni Jegyzőkönyvet, vállalta, hogy atomfegyver-készleteinek csaknem felét (a Szovjetunió készleteinek kb. 35%-át) lebontja, és a kibocsátott fegyverminőségű uránt üzemanyag-minőségűvé dolgozza fel. fém. Az Egyesült Államok pedig vállalta, hogy piaci áron vásárolja meg ezt az anyagot [45] .

1996 végére a teljes posztszovjet térben Oroszország maradt az egyetlen ország, amely részt vett a nukleáris klubban , és a Szovjetunió összes készletét a területére koncentrálták a későbbi feldolgozás céljából a START-1 szerződésnek megfelelően.

Ezzel egyidőben megkezdődött az uránlerakók újradúsítása és a kiégett nukleáris üzemanyag feldolgozása . A feldolgozási terv a III. kategóriájú (rendes) lerakódási szint 0,05-0,1%-os lerakókból való megkezdését irányozta elő, 60%-nál kisebb finomítással. Az 1990-es évek közepén és végén azonban a dúsító létesítmények a HEU-LEU megállapodás értelmében megkezdték a szemétlerakók újradúsítását hígítószer-gyártás céljából, a hulladéklerakókból származó üzemanyag instabilitása miatt. [44] .

A HEU-LEU megállapodást 20 évre tervezték, és 2013-ban ért véget. A program keretében összesen 14 446 tonna alacsony dúsítású uránt exportáltak Oroszországból az Egyesült Államokba:

a START-II szerződés alapján 352 tonna az előírt 500 tonnából (annak ellenére, hogy a szerződés nem lépett hatályba, mert Oroszország 2002. június 14-én kilépett a szerződésből);
START-I megállapodás alapján (1994. december 5-én lépett hatályba, 2009. december 5-én járt le) orosz részről 500 tonna;
a START III Szerződés (START) értelmében - a megállapodást 2010. április 8-án írták alá Prágában. A megállapodás a 2009 decemberében lejárt START I-et váltotta fel, és 2021-ig érvényes.

Bányászat a Szovjetunióban

A Szovjetunióban a fő uránérc-régiók az Ukrán SSR (Zheltorechenskoye, Pervomayskoye és más lelőhelyek), a Kazah SSR (északi - Balkasinszkij ércmező és mások; déli - Kyzylsay ércmező és mások; Vosztocsnij; mindegyik főként tartozik vulkanogén-hidrotermikus típusba); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoye és mások); Kaukázusi ásványvizek régió ( 1. számú bánya a Beshtau-hegyben és 2. számú bánya a Byk-hegyben); Közép-Ázsia, főleg az üzbég SSR feketepalában történő mineralizációval, központtal Uchkuduk városában . Sok apró ércesedés és megnyilvánulás létezik.

Bányászat Oroszországban

Oroszországban Transbaikalia maradt a fő uránérc régió. Az orosz urán körülbelül 93%-át a Bajkál -túli területen ( Krasnokamensk város közelében ) bányászják. A bányászatot a Priargunsky Production Mining and Chemical Association (PIMCU) végzi, amely a JSC Atomredmetzoloto (Uranium Holding) része, bányászati módszerrel .

A fennmaradó 7%-ot a CJSC Dalur ( Kurgan régió ) és a JSC Khiagda ( Burjátia ) földalatti kilúgozásával nyerik .

A keletkező érceket és uránkoncentrátumot a Csepecki Mechanikai Üzemben dolgozzák fel.

2008-ban az éves urántermelést tekintve (körülbelül 3,3 ezer tonna) Oroszország a 4. helyen állt Kazahsztán után. Az oroszországi éves uránfogyasztás 16 ezer tonna volt, és a saját atomerőművek 5,2 ezer tonna, valamint az üzemanyagok (5,5 ezer tonna) és az alacsony dúsítású urán (6 ezer tonna) exportjából állt. tonna) [46] .

Bányászat Kazahsztánban

A világ uránkészletének körülbelül egyötöde Kazahsztánban összpontosul ( 21% és 2. hely a világon). A teljes uránkészlet mintegy 1,5 millió tonna, amelyből mintegy 1,1 millió tonna insitu kioldással bányászható [ 47] .

2009-ben Kazahsztán a világ élvonalába került az uránbányászat terén (13 500 tonnát bányásztak) [48] .

Bányászat Ukrajnában

Kitermelés és feldolgozás – a fő vállalkozás a keleti bányászati és feldolgozó üzem Zhovti Vody városában .

Költség és finomítás

A bányászati vállalatok U 3 O 8 urán-oxid formájában szállítják az uránt . Az 1990-es években a természetes izotóp urán ára kilogrammonként 20 dollár körül ingadozott [49] . 2004 óta az ár gyorsan növekedni kezdett, és 2007 közepén rövid időre elérte a 300 dolláros csúcsot, és 2009-re ugyanilyen meredeken 100 dollárra esett. Miután 2011-ben frissítették a 140 dolláros rövid távú helyi csúcsot, az ár csökkenni kezdett. 2017 óta a természetes urán-dinitrogén-oxid kilogrammonkénti ára 40 dollár körül stabilizálódott.

Alekszandr Bojcov, az uráncsoport alelnöke szerint a világ I. kategóriás, akár 40 dollár/kg előállítási költségű lelőhelyei szinte kimerültek (2010). 2030-ra kimerülnek az ismert, akár 80 USD/kg költségű II. kategóriás nagyméretű lerakódások, és elkezdődnek a III. kategóriás nehezen hozzáférhető, legfeljebb 130 USD/kg előállítási költségű betétek. fejleszteni kell [50] .

Az uránércek feldolgozásának minden szakaszában az uránt megtisztítják a kísérő szennyeződésektől - nagy neutronbefogási keresztmetszetű elemektől (hafnium, bór, kadmium stb.). A legjobb koncentrátumok 95-96%, mások csak 60-80% urán-oxidot tartalmaznak, a többi pedig több mint 60% különféle szennyeződéseket. "Tiszta formájában" az ilyen urán nem alkalmas nukleáris üzemanyagként [51] .

Általánosságban elmondható, hogy a finomítás lehetősége szerint az uránérceket felosztják

I. kategória – rendkívül gazdag tartalom 0,3% felett, finomítás 95-96% [1]
II. kategória - gazdag 0,1-0,3%, finomítás 60-80%
III kategória - normál 0,05-0,1%, finomítás kevesebb, mint 60%
IV kategória - gyenge 0,03-0,05%
V. kategória – 0,03%-nál kisebb mérlegen kívüli tétel [52] .

1 Az üzemanyag-előállításra alkalmas kategóriák vastag betűvel vannakszedve

Lásd még

Jegyzetek

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Kt. 85 , sz. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Az eredetiből archiválva: 2014. február 5.
↑ 1 2 3 4 Myasoedov B. F., Rakov E. G. Uranium // Kémiai Enciklopédia : 5 kötetben / Ch. szerk. N. S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Triptofán - Iatrokémia. - S. 41-43. — 783 p. — 10.000 példány. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Uránkristály szerkezetek . WebElements. Letöltve: 2010. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2010. augusztus 29..
↑ Uránusz // Az orosz nyelv magyarázó szótára / szerk. Ushakov.
↑ 1 2 Az urán elem . Thomas Jefferson National Accelerator Facility – Office of Science Education. Letöltve: 2018. március 15. Az eredetiből archiválva : 2018. március 17.
↑ Lide, 2004 , p. 4-33.
↑ Grenthe I., Drożdżyński J., Fujino T., Buck EC , Albrecht-Schmitt TE , Wolf S. F. Urán (angol) . Letöltve: 2018. március 16. Az eredetiből archiválva : 2012. január 18..
↑ Gehlen AF Ueber die Farbenveränderungen der in Aether aufgelösten salzsauren Metallsalze durch das Sonnenlicht (Az éterben oldott fém-kloridok napfény által okozott színváltozásairól) (német) // Neues allgemeines Journal der Chemie. - 1804. - Bd. 3 , H.5 . - S. 566-574 . Archiválva az eredetiből 2018. augusztus 2-án.
↑ Siegfried Flugge, Gottfried von Droste. Energetische Betrachtungen zu der Entstehung von Barium bei der Neutronenbestrahlung von Uran // Zeitschrift für Physikalische Chemie B. - 1939. - Vol. 4. - P. 274-280.
↑ Izotópok: tulajdonságok, előállítás, alkalmazás. 2 kötetben / Szerk. V. Yu. Baranova. - M. : FIZMATLIT, 2005. - T. 2. - ISBN 5-9221-0523-X .
↑ Uránusz . A kémiai elemek tulajdonságai. Archiválva az eredetiből 2009. június 11-én. (Orosz)
↑ Szervetlen kémia. - M . : Mir, 1966. - T. 2. - S. 206-223.
↑ Katz J., Rabinovich E. Az urán kémiája. - M . : Külföldi Irodalmi Kiadó, 1954.
↑ 1 2 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH A NUBASE értékelése a nukleáris és bomlási tulajdonságokról // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Az uránércek nyomokban tartalmaznak urán-236- ot, amely a neutronbefogás során urán-235-ből képződik; a tóriumércek nyomokban urán-233-at tartalmaznak , amely a tórium-232- ből neutronbefogás és két egymást követő béta-bomlás után keletkezik. Ezeknek az uránizotópoknak a tartalma azonban olyan alacsony, hogy csak speciális, nagyon érzékeny mérésekkel lehet kimutatni.
↑ Rosholt JN Az urán izotópos frakcionálása a szerepkörhöz kapcsolódóan a Sandstone, Shirley Basin, Wyomingban // Gazdasági geológia. - 1964. - 1. évf. 59, 4. sz . - P. 570-585.
↑ Rosholt JN Az urán és tórium izotópösszetételének alakulása talajprofilokban // Bull.Geol.Soc.Am.. - 1966. - Vol. 77, 9. sz . - P. 987-1004.
↑ Chalov P.I. Természetes urán izotópos frakcionálása. - Frunze: Ilim, 1975.
↑ Tilton GR Az ólom, az urán és a tórium izotópösszetétele és eloszlása prekambrium gránitban // Bull. geol. szoc. Am.. - 1956. - Vol. 66, 9. sz . - P. 1131-1148.
↑ Shukolyukov Yu. A. A "természetes atomreaktor" izotópvizsgálatai // Geokémia. - 1977. - 7. sz . - S. 976-991 .
↑ Meshik A. Ősi atomreaktor // A tudomány világában. Geofizika. - 2006. - 2. sz . Az eredetiből archiválva: 2007. október 20.
↑ Nyomnyi mennyiségben nehezebb elemeket, különösen plutóniumot találtak az uránércekben; a természetben bizonyos nukleáris reakciók eredményeként keletkeznek, mint például az uránmagok általi neutronok befogása, valamint az urán-238 nagyon ritka kettős béta-bomlása .
↑ Az urán elem műszaki adatai a periódusos rendszerben . Letöltve: 2018. március 17. Az eredetiből archiválva : 2018. március 17.
↑ Gaisinsky M. , Adlov Zh. Uranus // Radiochemical Dictionary of Elements. - Atomizdat, 1968.
↑ Uránbányászat a világban (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. december 13. Az eredetiből archiválva : 2012. május 12. (Orosz)
↑ 1 2 World Uranium Mining 2016 (eng.) . Nukleáris Világszövetség. Letöltve: 2018. november 3. Az eredetiből archiválva : 2016. június 20.
↑ 1 2 3 OECD NEA és NAÜ, Urán 2016: Erőforrások, termelés és kereslet („Vörös könyv”).
↑ Uránusz . Információs és elemző központ "Ásvány". Letöltve: 2010. december 14. Az eredetiből archiválva : 2013. május 16.. (Orosz)
↑ Naumov S. S. Az urán nyersanyagbázisa // Mining Journal. - 1999. - 12. sz . Az eredetiből archiválva : 2006. október 9.
↑ Urán // Popular Library of Chemical Elements: [gyűjtemény]: 2 könyvben. Könyv. 2. Ezüst - nilsbórium és azon túl / [ed.-comp. V. V. Stanzo, M. B. Csernyenko]. - Szerk. 2., rev. és további .. - M . : Nauka, 1977. - 519 p.
↑ Khmelevskoy V.K. Geofizikai módszerek a földkéreg tanulmányozásához. Természet, Társadalom és Ember Nemzetközi Egyetem "Dubna", 1997.
↑ Az olaj- és gázgeológia kézikönyve / Szerk. Eremenko N. A. - M .: Nedra, 1984.
↑ 1 2 3 4 5 Uránusz // Műszaki enciklopédia . - T. 24. pillér. 596…597
↑ 747 farokszerelvény ellensúlyok . Boeing (1994). Letöltve: 2015. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2016. március 4..
↑ Urán "ezüst golyók": miért nem szeret senki harcolni az amerikai tankok ellen (orosz) , InoSMI.Ru (2017. március 28.). Archiválva az eredetiből 2017. március 28-án. Letöltve: 2017. március 28.
↑ Pöllänen D., Ikäheimonen TK , Klemola S. , Vartti V.-P., Vesterbacka K., Ristonmaa S., Honkamaa T., Sipilä P., Jokelainen I., Kosunen A., Zilliacus R., Kettunen M. , Hokkanen M. Depleted uraniumból álló lövedékek jellemzése // Jounal of Environmental Radioactivity. - 2003. - 20. évf. 64. - P. 133-142. Az eredetiből archiválva: 2004. július 20.
↑ Nukleáris Világszövetség. Uránellátás. Archiválva : 2008. május 9. a Wayback Machine 2011-ben.
↑ NAÜ – Energiareaktor információs rendszer . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2018. július 23. (határozatlan)
↑ Uránellátás: Uránellátás – Nukleáris Világszövetség . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2013. február 12. (határozatlan)
↑ 1 2 A világ uránbányászata . Nukleáris Világszövetség (2017). Letöltve: 2013. március 12. Az eredetiből archiválva : 2014. június 13.
↑ Uránbányászati Világszervezet – Nukleáris Világszövetség . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2020. október 23. (határozatlan)
↑ Az Orosz Tudományos Akadémia Összoroszországi Tudományos és Műszaki Információs Intézete, Moszkva, Oroszország. A. V. Balikhin. AZ URÁN ÁSVÁNYI ÉS NYERSANYAG-ALAPJA: JELENLEGI ÁLLAPOT ÉS FEJLŐDÉSI KITEKINTÉS. ÁTTEKINTÉS // Kompleksnoe ispolʹzovanie mineralʹnogo syrʹâ/Ásványi erőforrások komplex használata/Mineraldik shikisattardy Keshendi Paidalanu. — 2019-03-15. - T. 1 , sz. 308 . - S. 36-50 . - doi : 10.31643/2019/6445.05 . Archiválva az eredetiből 2021. január 22-én.
↑ Areva devient Orano pour garder les pieds dans l'atome . Felszabadulás . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2018. június 12. (határozatlan)
↑ 1 2 PRoAtom - Az orosz urándúsító komplexum megértése (2. rész) . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 29. (határozatlan)
↑ Az urán feldolgozása a világban - előállítás, módszerek és dúsítási fok, kémiai tulajdonságok. Hol használják az uránt? — TeploEnergoRemont . Letöltve: 2019. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2021. június 17. (határozatlan)
↑ Mashkovtsev G. A. , Miguta A. K. , Shchetochkin V. N. Ásványi erőforrásbázis és urántermelés Kelet-Szibériában és a Távol-Keleten // Oroszország ásványkincsei. Közgazdaságtan és menedzsment. - 2008. - 1. sz . Az eredetiből archiválva : 2012. február 28.
↑ Uránbányászat Kazahsztánban. Mukhtar Dzhakishev jelentése (elérhetetlen link) . Letöltve: 2009. december 1. Az eredetiből archiválva : 2013. május 15. (Orosz)
↑ Konyrova, K. Kazahsztán a világ élére került az uránbányászat terén (oroszország) , TREND hírügynökség (2009. december 30.). Az eredetiből archiválva : 2009. december 31. Letöltve: 2009. december 30.
↑ Történelmi Ux Ártáblázat . Ux Consulting – A nukleáris üzemanyag árának riportere . Letöltve: 2018. augusztus 24. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 25. Az oldalon az árak fontonként dollárban vannak megadva
↑ Fighters A.V. A globális uránipar fenntarthatósága: a kor kihívása . Letöltve: 2011. december 23. Az eredetiből archiválva : 2012. május 13.. (határozatlan)
↑ Amirova U.K., Uruzbaeva N.A. A világ uránpiacának fejlődésének áttekintése // Universum: Economics and Jurisprudence: elektron. tudományos magazin 2017. 6. szám (39). URL: http://7universum.com/en/economy/archive/item/4802 Archiválva : 2018. december 30. a Wayback Machine -nél (Hozzáférés: 2018.12.29.)
↑ Uránérc: tulajdonságok, alkalmazások, kitermelés Archiválva : 2018. december 30. a Wayback Machinenél 2017. december 8.

Irodalom

Az urán, egy kémiai elem // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
Kémia és fizika kézikönyve / Főszerkesztő David R. Lide. - 84. kiadás 2003-2004. – CRC Press, 2004.
Emsley J. Uranium // Nature's Building Blocks: An A to Z Guide to the Elements (angol) . - Oxford : Oxford University Press , 2001. - P. 476-482. - ISBN 978-0-19-850340-8 .
Seaborg GT Uranium // The Encyclopedia of the Chemical Elements (angol) . - Skokie, Illinois : Reinhold Book Corporation, 1968. - P. 773-786.

Linkek

Beckman, I. N. Uranus: [ arch. 2011. június 25. ]. – Bécs, 2008.
Urán . a lényeges (angol) . WebElements .
Urán // Kémiai elemek népszerű könyvtára. — Elektronikus könyvtártudomány és technológia.
6.0. szakasz Nukleáris anyagok . Nukleáris fegyverekkel kapcsolatos gyakran ismételt kérdések . Nukleáris fegyverek archívuma (1999. február 20.) .
Leonov, Nyikolaj. Oroszország jelentős készleteket adott el fegyverminőségű uránból az Egyesült Államoknak . - Centenárium, 2011. - Március 9.
Mi az urán? (angol) . Nukleáris Világszövetség .

Tematikus oldalak

Óriásbomba

Szótárak és enciklopédiák

Bibliográfiai katalógusokban
BNF : 119337333 GND : 4187153-4 J9U : 987007529652205171 LCCN : sh85141276 NDL : 00574039 NKC : ph126944

Uránvegyületek _

Ammónium-diuranát ((NH 4 ) 2 U 2 O 7 )
Uranil-acetát (UO 2 (CH 3 COO) 2 )
Uranil-cink-acetát (ZnUO 2 (CH 3 COO) 4 )
Urán-bór-hidrid (U(BH 4 ) 4 )
Urán(III)-bromid (UBr 3 )
Urán(IV)-bromid (UBr 4 )
Urán(V)-bromid (UBr 5 )
Urán(III)-hidrid (UH 3 )
Urán(III)-hidroxid (U(OH) 3 )
Uranil-hidroxid (UO 2 (OH) 2 )
Urán-diborid (UB 2 )
Urán-diszilicid (USi 2 )
Urán-diszulfid (US 2 )
Diuronsav (H 2 U 2 O 7 )
Urán(III)-jodid (UI 3 )
Urán(IV)-jodid (UI 4 )
Urán(V)-jodid (UI 5 )
Uranil-ammónium-karbonát (UO 2 CO 3 2(NH 4 ) 2 CO 3 )
Uranil-karbonát (UO 2 CO 3 )
urán-monoxid (UO)
Urán-monoszulfid (USA)
Urán-monofoszfid (UP)
Nátrium-diuranát (Na 2 U 2 O 7 )
Nátrium-uránát (Na 2 UO 4 )
Uranil-nitrát (UO 2 (NO 3 ) 2 )
Urán-nitrid (U 2 N 3 )
Tetraurán-nonoxid (U 4 O 9 )
Urán(IV)-oxid (UO 2 )
Urán(VI)-diurán(V)-oxid (U 3 O 8 )
Urán-peroxid (UO 4 )
Urán(IV)-szulfát (U(SO 4 ) 2 )
Uranil-szulfát (UO 2 SO 4 )
Pentaurán-tridekaoxid (U 5 O 13 )
Urán-trioxid (UO 3 )
Uránsav (H 2 UO 4 )
Uranil-formiát (UO 2 (CHO 2 ) 2 )
Urán(III)-foszfát (U 2 (PO 4 ) 3 )
Urán(III)-fluorid (UF 3 )
Urán(IV)-fluorid (UF 4 )
Urán(V)-fluorid (UF 5 )
Urán(VI)-fluorid (UF 6 )
Uranil-fluorid (UO 2 F 2 )
Urán(III)-klorid (UCl 3 )
Urán(IV)-klorid (UCl 4 )
Urán(V)-klorid (UCl 5 )
Urán(VI)-klorid (UCl 6 )
Uranil-klorid (UO 2 Cl 2 )

Lásd még: Urán ásványok

D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere

egy

egy

én

vö

nem

alkálifémek	alkáliföldfémek	Lantanidész	aktinidák	átmeneti fémek
könnyűfémek _	Félfémek	nem fémek	Halogének	nemesgázok

Fémek elektrokémiai tevékenységsorai
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au

Nukleáris technológiák

Mérnöki

anyagokat

Nukleáris üzemanyag
- Költött
- Nyersanyagok
Nukleáris üzemanyag-ciklus
Tórium
Uránusz
- Urándúsítás
- kimerült uránium
Plutónium
Deutérium
Trícium
Hélium-3
Lítium-6

Atomenergia
_

Fő téma	Nukleáris reaktor Atomerőmű rádioaktív hulladék Irányított termonukleáris fúzió atomerőmű nukleáris rakétamotor Radioizotópos termoelektromos generátor
Reaktorok generációi	egy 2 3 3++ négy
Reaktortípusok	Test szerint Tankos atomreaktor Csatorna atomreaktor Homogén Szabályozás szerint Víz – Szuperkritikus vízhűtés Víz-víz Forró sóoldatokban Nehéz víz - Nehéz víz Grafit - Grafit-gáz Magnox granulált üzemanyaggal ultra-magas hőmérséklet Grafit víz (nyomás alatti víz/forrás) olvadt sókon A hatóanyag önszabályozása Gyors neutron reaktor folyékony fém hűtőfolyadékkal ólommal Futóhullámon gázhűtéses SSTAR Integrál inerciális szintézis

nukleáris gyógyszer

orvosi képalkotás	Pozitron emissziós tomográfia Egyfoton emissziós számítógépes tomográfia (SPECT) gamma kamera
Terápia	A daganatok radiobiológiája Tomoterápia Protonterápia Brachyterápia Neutronbefogó terápia

Atomfegyver

Működési elvek	Atomrobbanás A nukleáris robbanás károsító tényezői Tervezés termonukleáris fegyverek
Sztori	Nukleáris fegyverek létrehozása USA Szovjetunió Németország Nagy-Britannia Franciaország Kína Izrael India Pakisztán Észak Kórea Argentína Brazília Irak Irán Spanyolország Olaszország Svédország Dél-Afrika Dél-Korea Japán atomverseny atomklub
A nukleáris fegyverek és a társadalom	Nukleáris háború nukleáris kísérlet Lista Szállítás Terítés Békés nukleáris robbanások Szovjetunió

Atomerőmű reaktorok
A világ atomerőműveinek listája
Atomreaktorok Oroszországban
Sugárbalesetek

Energia

termékek és iparágak szerinti szerkezet

Energiaipar :
villamos energia

Hagyományos

Hőerőművek _	Kondenzációs erőmű (CPP) Hőerőmű (CHP)
vízenergia	Vízierőmű (HPP) Víztároló erőmű (PSPP)
Atom	Atomerőmű (Atomerőmű) Úszó atomerőmű (FNPP)

Alternatív

Geotermikus	Geotermikus erőművek (GeoTPP)
vízenergia	Kis vízerőművek (SHPP-k) Árapály-erőművek (TPP) hullámerőművek Ozmotikus erőművek
Szélenergia	Szélerőművek (WPP)
Napos	Naperőművek (SPP)
Hidrogén	Hidrogénerőművek Üzemanyagcellás telepítések
Bioenergia	Bioerőművek (BioTES)
Malaya	Dízel erőművek Gázdugattyús erőművek Kis gázturbinák Benzines erőművek

Elektromos hálózat

Hőellátás :
hőenergia

központosított

Kombinált hő- és erőművek (CHP)
Kazánházak
Atomerőművek (Atomerőművek)
Atomerőművek hőellátásra (Atomerőmű)
Geotermikus erőművek (GeoTPP)
Bioerőművek (BioTES)

decentralizált

Fűtési hálózat

Üzemanyagipar
: üzemanyag _

Kövület	Barnaszén Szén Antracit olajpala Tőzeg
növényi	Tűzifa fahulladék Biomassza
mesterséges	Faszén Pellet Koksz ( szén , tőzeg , félkoksz ) szénbrikett Szénhulladék

Nukleáris

Uránusz
MOX üzemanyag
Snup-üzemanyag

Ígéretes
energia :

Energia	Termonukleáris energia térenergia
Üzemanyag	Plutónium Tórium Deutérium Trícium Hélium-3 Bor-11

Portál: Energia