Нестабільний ізотоп урану. Уран: факти та фактики

Останні кілька дедалі більшої актуальності набирає тема ядерної енергетики. Для виробництва атомної енергіїприйнято використовувати такий матеріал, як уран. Він є хімічним елементом, що відноситься до сімейства актинідів.

Хімічна активність цього елемента обумовлює той факт, що він не міститься в вільному вигляді. Для виробництва використовуються мінеральні освіти під назвою уранові руди. У них концентрується така кількість палива, яка дозволяє вважати видобуток цього хімічного елемента економічно раціональним та вигідним. На даний момент у надрах нашої планети вміст цього металу перевищує запаси золота 1000 разів(Див. ). Загалом поклади даного хімічного елемента в ґрунті, водному середовищі та гірській породі оцінюються у більш ніж 5 мільйонів тонн.

У вільному стані уран є сіро-білим металом, якому властиво 3 алотропічні модифікації: ромбічні кристалічні, тетрагональні та об'ємно центровані кубічні грати. Температура кипіння цього хімічного елемента складає 4200 °C.

Уран є активним хімічним матеріалом. На повітрі цей елемент повільно окислюється, легко розчиняється в кислотах, реагує з водою, але не взаємодіє з лугами.

Уранові руди в Росії прийнято класифікувати за різним ознакам. Найчастіше вони різняться умовами освіти. Так, існують ендогенні, екзогенні та метаморфогенні руди. У першому випадку вони є мінеральними утвореннями, що сформувалися під впливом високих температур, вологості і пегматитових розплавів. Екзогенні уранові мінеральні утворення виникають у поверхневих умовах. Вони можуть формуватися безпосередньо на землі. Це відбувається через циркуляцію підземних вод та накопичення опадів. Метаморфогенні мінеральні утворення виникають, як наслідок перерозподілу первинно рознесеного урану.

Відповідно до рівня вмісту урану, ці природні утворення можуть бути:

• супербагатими (понад 0,3%);
• багатими (від 01 до 03%);
• рядовими (від 0,05 до 0,1%);
• убогими (від 0,03 до 0,05%);
• позабалансовими (від 0,01 до 0,03%).

Сучасне застосування урану

Сьогодні уран найчастіше використовується як паливо для ракетних двигунів та ядерних реакторів. З огляду на властивості цього матеріалу, він також призначений для підвищення потужності ядерної зброї. Цей хімічний елемент також знайшов своє застосування у живописі. Його активно застосовують як жовтий, зелений, бурий і чорний пігменти. Уран також використовується для виробництва осердя для бронебійних снарядів.

Видобуток уранової руди в Росії: що для цього потрібно?

Видобуток радіоактивних руд здійснюється трьома основними технологіями. Якщо поклади руди сконцентровані максимально близько поверхні землі, то їх видобутку прийнято використовувати відкриту технологію. Вона передбачає використання бульдозерів та екскаваторів, які риють ями великого розміруі вантажать отримані корисні копалини в самоскиди. Далі вона вирушає до переробного комплексу.

За глибокого залягання цієї мінеральної освіти прийнято використовувати підземну технологію видобутку, яка передбачає створення шахти глибиною до 2-х кілометрів. Третя технологія суттєво відрізняється від попередніх. Підземне вилуговування розробки родовищ урану передбачає буріння свердловин, якими в поклади закачується сірчана кислота. Далі здійснюється буріння ще однієї свердловини, яка потрібна для викачування отриманого розчину на поверхню землі. Потім він проходить процес сорбції, що дозволяє зібрати солі цього металу на спеціальній смолі. Останній етаптехнології СПВ – циклічна обробка смоли сірчаною кислотою. Завдяки такій технології концентрація цього металу стає максимальною.

Родовища уранових руд у Росії

Росія вважається одним із світових лідерів з видобутку уранових руд. Протягом останніх кількох десятків років Росія стабільно входить до топ-7 країн-лідерів за цим показником.

Найбільшими родовищами цих природних мінеральних утворень є:

Найбільші родовища з видобутку урану у світі – країни лідери

Світовим лідером з видобутку урану вважається Австралія. У цій державі сконцентровано понад 30% усіх світових запасів. Найбільшими австралійськими родовищами є Олімпік Дам, Біверлі, Рейнджер і Хонемун.

Головним конкурентом Австралії вважається Казахстан, біля якого міститься майже 12% світових запасів палива. На території Канади та ПАР сконцентровано по 11% світових запасів урану, у Намібія – 8%, Бразилії – 7%. Росія замикає сім лідерів з 5%. До списку лідерів також входять такі країни, як Намібія, Україна та Китай.

Найбільшими світовими урановими родовищами є:

Запаси та обсяги видобутку уранової руди в Росії

Розвідані запаси урану в нашій країні оцінюються у понад 400 тисяч тонн. При цьому показник прогнозованих ресурсів становить понад 830 тисяч тонн. Станом на 2017 рік у Росії діє 16 уранових родовищ. Причому 15 із них зосереджено в Забайкаллі. Головним родовищем уранової руди вважається Стрільцівське рудне поле. У більшості вітчизняних родовищ видобуток здійснюється шахтним способом.

• Уран було відкрито ще XVIII столітті. 1789 року німецька вчений МартінКлапрот зумів виготовити з руди металоподібний уран. Що цікаво, цей вчений також є першовідкривачем титану та цирконію.
• Сполуки урану активно використовують у сфері фотосправи. Цей елемент застосовується для фарбування позитивів та посилення негативів.
• Головною відмінністю урану від інших хімічних елементівє природна радіоактивність. Атоми урану мають властивість самостійно змінюватися з часом. При цьому вони випромінюють промені, невидимі для ока людини. Ці промені діляться на 3 види - гамма-, бета-альфа-випромінювання (див.).

Уран(стара назва Ураній) - хімічний елемент з атомним номером 92 у періодичній системі, атомна маса 238,029; позначається символом U ( Uranium), відноситься до сімейства актиноїдів.

Історія

Ще в найдавніші часи (I століття до нашої ери) природний окис урану використовувався для виготовлення жовтої глазурі для кераміки. Дослідження урану розвивалися, подібно породжуваної ним ланцюгової реакції. Спочатку відомості про його властивості, як і перші імпульси ланцюгової реакції, надходили з великими перервами, час від часу. Перша важлива дата в історії урану - 1789, коли німецький натурфілософ і хімік Мартін Генріх Клапрот відновив витягнуту з саксонської смоляної руди золотисто-жовту «землю» до чорної металоподібної речовини. На честь найдальшої з відомих тоді планет (відкритої Гершелем вісім років тому) Клапрот, вважаючи нову речовину елементом, назвав його ураном.

П'ятдесят років уран Клапроту вважався металом. Тільки в 1841 р. Ежен Мелькіор Пеліго - французький хімік (1811-1890)] довів, що, незважаючи на характерний металевий блиск, уран Клапрота не елемент, а оксид UO 2. У 1840 р. Пеліго вдалося отримати справжній уран - важкий метал сіро-стального кольору і визначити його атомна вага. Наступний важливий кроку вивченні урану зробив у 1874 р. Д. І. Менделєєв. Спираючись на розроблену ним періодичну систему, він помістив уран у найдальшій клітині своєї таблиці. Насамперед атомну вагу урану вважали рівною 120. Великий хімік подвоїв це значення. Через 12 років передбачення Менделєєва було підтверджено дослідами німецького хіміка Циммермана.

Вивчення урану почалося з 1896 року: французький хімік Антуан Анрі Беккерель випадково відкрив Лучі Беккереля, які пізніше Марія Кюрі перейменувала на радіоактивність. У цей час французькому хіміку Анрі Муассану вдалося розробити спосіб отримання чистого металевого урану. У 1899 р. Резерфорд виявив, що випромінювання уранових препаратів неоднорідно, що є два види випромінювання - альфа-і бета-промені. Вони мають різний електричний заряд; далеко не однакові їх пробіг у речовині та іонізуюча здатність. Трохи згодом, у травні 1900 р., Поль Війар відкрив третій вид випромінювання — гамма-промені.

Ернест Резерфорд провів у 1907 р. перші досліди щодо визначення віку мінералів щодо радіоактивних урану і торію на основі створеної ним спільно з Фредеріком Содді (Soddy, Frederick, 1877—1956; Нобелівська преміяз хімії, 1921) теорії радіоактивності. У 1913 р. Ф. Содді ввів поняття про ізотопах(від грец. ισος - "рівний", "однаковий", і τόπος - "місце"), а в 1920 р.передбачив, що ізотопи можна використовувати для визначення геологічного вікугірських порід. У 1928 р. Ніггот реалізував, а 1939 р. A.O.К.Нир (Nier,Alfred Otto Carl,1911 — 1994) створив перші рівняння до розрахунку віку і застосував мас-спектрометр поділу ізотопів.

У 1939 році Фредерік Жоліо-Кюрі і німецькі фізики Отто Фріш і Ліза Мейтнер відкрили невідоме явище, що відбувається з ядром урану при опроміненні його нейтронами. Відбувалося вибухове руйнування цього ядра з утворенням нових елементів набагато легших, ніж уран. Ця руйнація мала вибухоподібний характер, уламки продуктів розліталися в різні боки з величезними швидкостями. Таким чином, було відкрито явище, назване ядерною реакцією.

У 1939-1940 pp. Ю. Б. Харитон та Я. Б. Зельдович вперше теоретично показали, що при невеликому збагаченні природного урану ураном-235 можна створити умови для безперервного поділу атомних ядер, тобто надати процесу ланцюгового характеру.

Знаходження у природі

Уранінітова руда

Уран широко поширений у природі. Кларк урану становить 1 · 10 -3% (ваг.). Кількість урану в шарі літосфери завтовшки 20 км оцінюється в 1,3 10 14 т.

Основна маса урану знаходиться у кислих породах з високим вмістом кремнію. Значна маса урану сконцентрована в осадових породах, особливо збагачених органікою. У великих кількостях як домішка уран присутній у торієвих та рідкісноземельних мінералах (ортит, сфен CaTiO 3 , монацит (La, Ce) PO 4 , циркон ZrSiO 4 , ксенотим YPO4 та ін.). Найважливішими урановими рудами є настуран (уранова смолка), уранініт і карнотит. Основними мінералами - супутниками урану є молібденіт MoS 2 , галеніт PbS, кварц SiO 2 , кальцит CaCO 3 , гідромусковіт та ін.

Основними формами знаходження урану в природі є уранініт, настуран (уранова смолка) та уранові черні. Вони відрізняються лише формами знаходження; є вікова залежність: уранініт присутній переважно в древніх (докембрійських породах), настуран - вулканогенний і гідротермальний - переважно в палеозойських та молодших високо-і середньотемпературних утвореннях; уранові черні — в основному в молодих — кайнозойських та молодших утвореннях — переважно в низькотемпературних осадових породах.

Зміст урану у земної корі становить 0,003 %, він у поверхневому шарі землі як чотирьох видів відкладень. По-перше, це жили уранініту, або уранової смолки (діоксид урану UO2), дуже багаті на уран, але рідко зустрічаються. Їм супроводжують відкладення радію, оскільки радійє прямим продуктом ізотопного розпаду урану. Такі жили зустрічаються в Заїрі, Канаді (Велике Ведмеже озеро), Чехіїі Франції. Другим джерелом урану є конгломерати торієвої та уранової руди спільно з рудами інших. важливих мінералів. Конгломерати зазвичай містять достатні для отримання кількості золотаі срібла, а супутніми елементами стають уран і торій. Великі родовища цих руд знаходяться в Канаді, ПАР, Росії та Австралії. Третім джерелом урану є осадові породита пісковики, багаті мінералом карнотитом (ураніл-ванадат калію), який містить, крім урану, значну кількість ванадіята інших елементів. Такі руди зустрічаються у західних штатах США. Залізоранові сланці та фосфатні руди становлять четверте джерело відкладень. Багаті відкладення виявлено у глинистих сланцях Швеції. Деякі фосфатні руди Марокко та США містять значні кількості урану, а фосфатні поклади Анголіі Центральноафриканській Республіці ще багаті ураном. Більшість лігнітів і деякі вугілля зазвичай містять домішки урану. Багаті ураном відкладення лігнітів виявлені в Північній та Південній Дакоті(США) та бітумних вугіллях Іспаніїі Чехії

Ізотопи урану

Природний уран складається із суміші трьох ізотопів: 238 U - 99,2739% (період напіврозпаду). T 1/2 = 4,468 × 109 років), 235 U - 0,7024% ( T 1/2 = 7,038 × 10 8 років) і 234 U - 0,0057% ( T 1/2 = 2,455 10 5 років). Останній ізотоп не є первинним, а радіогенним, він входить до складу радіоактивного ряду 238 U.

Радіоактивність природного урану обумовлена ​​переважно ізотопами 238 U і 234 U, у рівновазі їх питомі активності рівні. Питома активність ізотопу 235 U в природному урані у 21 разів менша за активність 238 U.

Відомо 11 штучних радіоактивних ізотопів урану з масовими числамивід 227 до 240. Найбільш довгоживучий з них - 233 U ( T 1/2 = 1,62×10 5 років) виходить при опроміненні торію нейтронами і здатний до спонтанного поділу тепловими нейтронами.

Ізотопи урану 238 U та 235 U є родоначальниками двох радіоактивних рядів. Кінцевими елементами цих рядів є ізотопи свинцю 206 Pb та 207 Pb.

У природних умовах поширені переважно ізотопи 234 U: 235 U : 238 U= 0,0054: 0,711: 99,283. Половина радіоактивності природного урану обумовлена ​​ізотопом 234 U. Ізотоп 234 Uутворюється за рахунок розпаду 238 U. Для двох останніх на відміну від інших пар ізотопів і незалежно від високої міграційної здатності урану характерна географічна сталість відношення. Розмір цього відношення залежить від віку урану. Численні натурні виміри показали його незначні коливання. Так, у ролах величина цього відношення щодо еталона змінюється в межах 0,9959 -1,0042, у солях - 0,996 - 1,005. У мінералах, що містять уран (настуран, уранова чернь, циртоліт, рідкоземельні руди) величина цього відношення коливається в межах 137,30 - 138,51; причому різницю між формами U IV і U VI не встановлено; у сфені - 138,4. В окремих метеоритах виявлено нестачу ізотопу 235 U. Найменша його концентрація в земних умовахзнайдена в 1972 р. французьким дослідником Бужигесом в містечку Окло в Африці (родовище в Габоні). Так у нормальному урані міститься 0,7025 % урану 235 U, тоді як Окло воно зменшуються до 0,557 %. Це послужило підтвердженням гіпотези про наявність природного ядерного реактора, що веде до вигоряння ізотопу, передбаченої Джордж Ветрилл (George W. Wetherill) з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та Марк Інгремом (Mark G. Inghram) з університету Чикаго і Полом Курода. Kuroda), хіміком з Університету Арканзасу, який ще в 1956 р. описав процес. Крім цього, у цих округах знайдено природні ядерні реактори: Окелобондо, Бангомбе (Bangombe) та ін. В даний час відомо близько 17 природних ядерних реакторів.

Отримання

Найперша стадія уранового виробництва - концентрування. Породу дроблять і змішують із водою. Тяжкі компоненти суспензії осаджуються швидше. Якщо порода містить первинні мінерали урану, всі вони осаджуються швидко: це важкі мінерали. Вторинні мінерали урану легші, у разі раніше осідає важка порожня порода. (Втім, далеко не завжди вона справді порожня; в ній можуть бути багато корисних елементів, у тому числі й уран).

Наступна стадія - вилуговування концентратів, переведення урану в розчин. Застосовують кислотне та лужне вилуговування. Перше – дешевше, оскільки для вилучення урану використовують сірчану кислоту. Але якщо у вихідній сировині, як, наприклад, в урановій смолке, Уран знаходиться в чотиривалентному стані, то цей спосіб не застосовується: чотиривалентний уран у сірчаній кислоті практично не розчиняється. У цьому випадку потрібно або вдатися до лужного вилуговування, або заздалегідь окислювати уран до шестивалентного стану.

Не застосовують кислотне вилуговування і в тих випадках, якщо урановий концентрат містить доломіт або магнезит, що реагують із сірчаною кислотою. У цих випадках користуються їдким натром (гідроксідом натрію).

Проблему вилуговування урану з руд вирішує кисневе продування. У нагріту до 150 °C суміш уранової руди з сульфідними мінералами подають потік кисню. При цьому із сірчистих мінералів утворюється сірчана кислота, яка і вимиває уран.

На наступному етапі отриманого розчину потрібно вибірково виділити уран. Сучасні методи- Екстракція та іонний обмін- дозволяють вирішити цю проблему.

Розчин містить не тільки уран, а й інші катіони. Деякі з них у певних умовповодяться так само, як уран: екстрагуються тими ж органічними розчинниками, осідають на тих же іонообмінних смолах, випадають в осад за тих самих умов. Тому для селективного виділення урану доводиться використовувати багато окислювально-відновних реакцій, щоб на кожній стадії позбавлятися того чи іншого небажаного попутника. На сучасних іонообмінних смолах уран виділяється дуже селективно.

Методи іонного обміну та екстракціїхороші ще й тим, що дозволяють досить повно витягувати уран із бідних розчинів (зміст урану - десяті частки грама на літр).

Після цих операцій уран переводять у твердий стан - в один із оксидів або в тетрафторид UF 4 . Але цей уран ще треба очистити від домішок із великим перерізом захоплення теплових нейтронів. бору, кадмію, гафнію. Їх вміст у кінцевому продукті не повинен перевищувати стотисячних та мільйонних часток відсотка. Для видалення цих домішок технічно чисту сполуку урану розчиняють у азотній кислоті. При цьому утворюється уранілнітрат UO 2 (NO 3) 2 який при екстракції трибутил-фосфатом і деякими іншими речовинами додатково очищається до потрібних кондицій. Потім цю речовину кристалізують (або беруть в облогу пероксид UO 4 ·2H 2 O) і починають обережно прожарювати. В результаті цієї операції утворюється трикіс урану UO 3 , яку відновлюють воднем до UO 2 .

На діоксид урану UO 2 за температури від 430 до 600 °C впливають сухим фтористим воднем для отримання тетрафториду UF 4 . З цього з'єднання відновлюють металевий уран за допомогою кальціюабо магнію.

Фізичні властивості

Уран - дуже важкий, сріблясто-білий глянсуватий метал. У чистому виглядівін трохи м'якший стали, ковкий, гнучкий, має невеликі парамагнітні властивості. Уран має три алотропні форми: альфа (призматична, стабільна до 667,7 °C), бета (чотирикутна, стабільна від 667,7 °C до 774,8 °C), гама (з об'ємно центрованою кубічною структурою, що існує від 774, 8 °C до плавлення).

Радіоактивні властивості деяких ізотопів урану (виділено природні ізотопи):

Хімічні властивості

Уран може виявляти ступеня окиснення від +III до +VI. Сполуки урану(III) утворюють нестійкі розчини червоного кольору і є сильними відновниками:

4UCl 3 + 2H 2 O → 3UCl 4 + UO 2 + H 2

З'єднання урану(IV) є найбільш стійкими та утворюють водні розчини зеленого кольору.

З'єднання урану(V) нестійкі і легко диспропорціонують водному розчині:

2UO 2 Cl → UO 2 Cl 2 + UO 2

Хімічно уран дуже активний метал. Швидко окислюючись на повітрі, він покривається райдужною плівкою оксиду. Дрібний порошок урану самозаймається повітрям, він запалюється при температурі 150—175 °C, утворюючи U 3 O 8 . При 1000 C уран з'єднується з азотом, утворюючи жовтий нітрид урану. Вода здатна роз'їдати метал, повільно за низької температури, і швидко за високої, і навіть при дрібному подрібненні порошку урану. Уран розчиняється в соляній, азотній та інших кислотах, утворюючи чотиривалентні солі, проте не взаємодіє з лугами. Уран витісняє воденьз неорганічних кислот та сольових розчинівтаких металів, як ртуть, срібло, мідь, олово, платинаізолото. При сильному струшуванні металеві частинки урану починають світитися. Уран має чотири ступені окислення - III-VI. Шестивалентні сполуки включають триокис урану (окис ураніла) UO 3 і уранілхлорид урану UO 2 Cl 2 . Тетрахлорид урану UCl 4 та діоксид урану UO 2 – приклади чотиривалентного урану. Речовини, що містять чотиривалентний уран, зазвичай нестабільні і звертаються до шестивалентних при тривалому перебуванні на повітрі. Уранілові солі, такі як уранілхлорид, розпадаються у присутності яскравого світла чи органіки.

Застосування

Ядерне паливо

Найбільше застосування має ізотопурану 235 U, в якому можлива ланцюгова ядерна реакція, що самопідтримується. Тому цей ізотоп використовується як паливо у ядерних реакторах, а також у ядерній зброї. Виділення ізотопу U 235 з природного урану - складна технологічна проблема (див. розділ ізотопів).

Ізотоп U 238 здатний ділитися під впливом бомбардування високоенергетичними нейтронами, цю його особливість використовують для збільшення потужності термоядерної зброї(використовуються нейтрони, породжені термоядерною реакцією).

В результаті захоплення нейтрону з наступним β-розпадом 238 U може перетворюватися на 239 Pu, який потім використовується як ядерне паливо.

Уран-233, штучно одержуваний в реакторах з торію (торій-232 захоплює нейтрон і перетворюється на торій-233, який розпадається на протактиній-233 і потім на уран-233), може в майбутньому стати поширеним ядерним паливом для атомних електростанцій(вже зараз існують реактори, які використовують цей нуклід як паливо, наприклад KAMINI в Індії) та виробництва атомних бомб (критична маса близько 16 кг).

Уран-233 також є найперспективнішим паливом для газофазних ядерних ракетних двигунів.

Геологія

Основна галузь використання урану - визначення віку мінералів та гірських порід з метою з'ясування послідовності протікання геологічних процесів. Цим займаються Геохронологія та Теоретична геохронологія. Істотне значення має також вирішення задачі про змішування та джерела речовини.

В основі розв'язання задачі лежать рівняння радіоактивного розпаду, що описуються рівняннями.

де 238 U o, 235 U o- Сучасні концентрації ізотопів урану; ; - постійні розпаду атомів відповідно урану 238 Uі 235 U.

Дуже важливим є їхня комбінація:

У зв'язку з тим, що гірські породи містять різні концентрації урану, вони мають різну радіоактивність. Ця властивість використовується при виділенні гірських порід геофізичними методами. Найбільш широко цей метод застосовується в нафтовій геології при геофізичних дослідженнях свердловин, в цей комплекс входить, зокрема, - каротаж або нейтронний гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж і т. д. З їх допомогою відбувається виділення колекторів і флюїдоупорів.

Інші сфери застосування

Невелика добавка урану надає красиву жовто-зелену флуоресценцію склу (уранове скло).

Уранат натрію Na 2 U 2 O 7 використовувався як жовтий пігмент у живописі.

З'єднання урану застосовувалися як фарби для живопису за порцеляною та для керамічних глазурів та емалей (фарбують у кольори: жовтий, бурий, зелений та чорний, залежно від ступеня окислення).

Деякі сполуки урану світлочутливі.

На початку XX ст. уранілнітратшироко застосовувався для посилення негативів та фарбування (тонування) позитивів (фотографічних відбитків) у бурий колір.

Карбід урану-235 у сплаві з карбідом ніобію та карбідом цирконію застосовується як паливо для ядерних реактивних двигунів (робоче тіло — водень + гексан).

Сплави заліза та збідненого урану (уран-238) застосовуються як потужні магнітострикційні матеріали.

Збіднений уран

Збіднений уран

Після вилучення 235 U і 234 U з природного урану, матеріал (уран-238), що залишився, носить назву «збіднений уран», оскільки він збіднений 235-м ізотопом. За деякими даними, США зберігається близько 560 000 тонн збідненого гексафториду урану (UF 6).

Збіднений уран вдвічі менш радіоактивний, ніж природний уран, в основному рахунок видалення з нього 234 U. Через те, що основне використання урану — виробництво енергії, збіднений уран — малокорисний продукт з низькою економічною цінністю.

В основному його використання пов'язане з великою густиною урану і відносно низькою його вартістю. Збіднений уран використовується для радіаційного захисту (хоч як це дивно) і як баластна маса в аерокосмічних застосуваннях, таких як рульові поверхні літальних апаратів. У кожному літаку «Боїнг-747» міститься 1500 кг збідненого урану для цього. Ще цей матеріал застосовується у високошвидкісних роторах гіроскопів, великих маховиках, як баласт у космічних апаратах, що спускаються, і гоночних яхтах, при бурінні нафтових свердловин.

Сердечники бронебійних снарядів

Наконечник (вкладиш) снаряда калібру 30 мм (гармати GAU-8 літака A-10) діаметром близько 20 мм із збідненого урану.

Найвідоміше застосування збідненого урану - як осердя для бронебійних снарядів. При сплавленні з 2 % Mo або 0,75 % Ti та термічній обробці (швидке загартування розігрітого до 850 °C металу у воді або маслі, подальше витримування при 450 °C 5 годин) металевий уран стає твердішим і міцнішим за сталі (міцність на розрив більше 1600 МПа, при тому що у чистого урану вона дорівнює 450 МПа). У поєднанні з великою щільністю, це робить загартовану уранову болванку надзвичайно ефективним засобомдля пробивання броні, аналогічним за ефективністю дорожчому вольфраму. Тяжкий урановий наконечник також змінює розподіл мас у снаряді, покращуючи його аеродинамічну стійкість.

Подібні сплави типу «Стабілла» застосовуються в стрілоподібних оперних снарядах танкових та протитанкових артилерійських знарядь.

Процес руйнування броні супроводжується подрібненням у пил уранової болванки і займанням її повітря з іншого боку броні (див. Пірофорність). Близько 300 тонн збідненого урану залишилися на полі бою під час операції «Буря в Пустелі» (переважно це залишки снарядів 30-мм гармати GAU-8 штурмових літаків A-10, кожен снаряд містить 272 г уранового сплаву).

Такі снаряди були використані військами НАТО у бойових діях на території Югославії. Після їх застосування обговорювалася екологічна проблема радіаційного забрудненнятериторії країни.

Вперше уран як осердя для снарядів був застосований у Третьому рейху.

Збіднений уран використовують у сучасної танкової броні, наприклад, танка M-1 «Абрамс».

Фізіологічна дія

У мікрокількості (10 -5 -10 -8%) виявляється в тканинах рослин, тварин і людини. У найбільшою міроюнакопичується деякими грибами та водоростями. З'єднання урану всмоктуються у шлунково-кишковому тракті (близько 1%), у легенях – 50%. Основні депо в організмі: селезінка, нирки, скелет, печінка, легкі та бронхолегеневі лімфатичні вузли. Вміст в органах та тканинах людини та тварин не перевищує 10 -7 р.

Уран та його сполуки токсичні. Особливо небезпечні аерозолі урану та його сполук. Для аерозолів розчинних у воді сполук урану ГДК у повітрі 0,015 мг/м³, для нерозчинних форм урану ГДК 0,075 мг/м³. При попаданні в організм уран діє на всі органи, будучи загальноклітинною отрутою. Молекулярний механізм дії урану пов'язаний із його здатністю пригнічувати активність ферментів. Насамперед уражаються нирки (з'являються білок і цукор у сечі, олігурія). При хронічній інтоксикації можливі порушення кровотворення та нервової системи.

Видобуток країнами в тоннах за вмістом U на 2005—2006 роки.

Видобуток по компаніях у 2006 р.:

Cameco - 8,1 тис. тонн

Rio Tinto - 7 тис. тонн

AREVA - 5 тис. тонн

Козатомпром - 3,8 тис.тонн

ВАТ ТВЕЛ - 3,5 тис. тонн

BHP Billiton - 3 тис. тонн

Навоійський ГМК - 2,1 тис. тонн ( Узбекистан, Навої)

Uranium One - 1 тис. тонн

Heathgate - 0,8 тис. тонн

Denison Mines - 0,5 тис. тонн

Видобуток у Росії

У СРСР основними уранорудними регіонами були Україна (родовище Желтореченське, Первомайське та ін.), Казахстан (Північний — Балкашинське рудне поле та ін.; Південний — Кизилсайське рудне поле та ін.; Східний; всі вони належать переважно вулканогенно-гідротермальному типу); Забайкалля (Антей, Стрільцівське та ін); Середня Азія, в основному Узбекистан з орудненнями у чорних сланцях з центром у м. Учкудук. Є маса дрібних рудопроявів та проявів. У Росії її основним урановорудным регіоном залишилося Забайкалля. На родовищі Читинської області(біля міста Краснокаменськ) видобувається близько 93% російського урану. Видобуток здійснює шахтним способом «Пріаргунське виробниче гірничо-хімічне об'єднання» (ППДГЗ), що входить до складу ВАТ «Атомредметзолото» (Урановий холдинг).

Інші 7% отримують методом підземного вилуговування ЗАТ «Далур» (Курганська область) та ВАТ «Хіагда» (Бурятія).

Отримані руди та урановий концентрат переробляються на Чепецькому механічному заводі.

Видобуток у Казахстані

У Казахстані зосереджена приблизно п'ята частина світових запасів урану (21% та 2 місце у світі). Загальні ресурси урану близько 1,5 млн. тонн, їх близько 1,1 млн. тонн можна видобувати методом підземного вилуговування.

У 2009 році Казахстан вийшов на перше місце у світі з видобутку урану.

Видобуток в Україні

Основне підприємство - Східний гірничо-збагачувальний комбінат у місті Жовті Води.

Вартість

Незважаючи на існуючі легенди про десятки тисяч доларів за кілограмові або навіть грамові кількості урану, реальна його ціна на ринку не дуже висока — незбагачений окис урану U 3 O 8 коштує менше 100 американських доларів за кілограм. Пов'язано це з тим, що для запуску атомного реактора на збагаченому урані потрібні десятки або навіть сотні тонн палива, а для виготовлення ядерної зброї слід збагатити велика кількістьурану для отримання придатних для створення бомби концентрацій

Коли було відкрито радіоактивні елементи таблиці Менделєєва, людина згодом придумав їм застосування. Так сталося з ураном. Його використовували і для військових, і для мирних цілей. Уранова руда перероблялася, отриманий елемент застосовувався в лакофарбовій та скляній промисловості. Після того, як була виявлена ​​його радіоактивність, його стали використовувати в Наскільки чистим та екологічним є дане паливо? Про це сперечаються досі.

Природний уран

У природі урану у чистому вигляді немає - він є компонентом руди і мінералів. Основна уранова руда - це карнотит та настуран. Також значні поклади цього стратегічного виявлені в рідкісноземельних та торфії мінералах - ортиті, титаніті, цирконі, монациті, ксенотимі. Поклади урану можна виявити в породах з кислим середовищем та високими концентраціями кремнію. Його супутники - кальцит, галеніт, молібденіт та ін.

Світові родовища та запаси

На сьогоднішній день розвідано безліч родовищ у 20-кілометровому шарі земної поверхні. У всіх них міститься величезна кількістьтонн урану. Ця кількість здатна забезпечити людство енергією на багато сотень років наперед. Країнами-лідерами, в яких уранова руда знаходиться в найбільшому обсязіє Австралія, Казахстан, Росія, Канада, ПАР, Україна, Узбекистан, США, Бразилія, Намібія.

Види урану

Радіоактивність зумовлює властивості хімічного елемента. Природний уран складають три його ізотопи. Два є родоначальниками радіоактивних рядів. Природні ізотопи урану використовують при створенні палива для ядерних реакцій та зброї. Також уран-238 є сировиною для отримання плутонію-239.

Ізотопи урану U234 є дочірніми нуклідами U238. Саме вони визнані найбільш активними та забезпечують сильну радіацію. Ізотоп U235 в 21 разів слабший, хоча його успішно застосовують для зазначених цілей - він має здатність підтримувати без додаткових каталізаторів.

Крім природних, існують і штучні ізотопи урану. Сьогодні таких відомо 23, найважливіші з них - U233. Його виділяє здатність активізуватися під впливом повільних нейтронів, тоді як для інших потрібні швидкі частки.

Класифікація руди

Хоча уран можна знайти практично скрізь - навіть у живих організмах - пласти, в яких він міститься, можуть бути різними за своїм типом. Від цього залежить і методи видобутку. Уранова руда класифікується за такими параметрами:

1. Умови освіти - ендогенні, екзогенні та метаморфогенні руди.
2. Характер уранової мінералізації - первинні, окислені та змішані руди урану.
3. Розмір агрегатів та зерен мінералів - крупнозернисті, середньозернисті, дрібнозернисті, тонкозернисті та дисперсні фракції руди.
4. Корисність домішок – молібденові, ванадієві, тощо.
5. Склад домішок – карбонатні, силікатні, сульфідні, залізоокисні, каустобіолітові.

Залежно від того, як класифікується уранова руда, є спосіб вилучення з неї хімічного елемента. Силікатна обробляється різними кислотами, карбонатні – содовими розчинами, каустобіолітові збагачують спалюванням, а залізоокисні плавлять у домні.

Як видобувають уранову руду

Як і в будь-якій гірничодобувній справі, існує певна технологія та способи вилучення урану з породи. Все залежить і від того, який саме ізотоп знаходиться в пласті літосфери. Видобуток уранової руди здійснюється трьома способами. Економічно обґрунтованим виділення елемента зі скельної породи є при вмісті його обсягом 0,05-0,5%. Існує шахтний, кар'єрний та вилуговуючий спосіб видобутку. Застосування кожного залежить від складу ізотопів і глибини залягання породи. Кар'єрний видобуток уранової руди можливий при неглибокому заляганні. Ризик опромінення мінімальний. Немає проблем з технікою – широко застосовуються бульдозери, навантажувачі, самоскиди.

Шахтний видобуток - складніший. Цей спосіб застосовується при заляганні елемента на глибині до 2 кілометрів та економічної рентабельності. Порода повинна містити високу концентрацію урану, щоб видобувати її було доцільно. У штольні забезпечують максимальну безпеку, це пов'язано з тим, як добувають уранову руду під землею. Робітники забезпечуються спецодягом, режим роботи – строго лімітований. Шахти обладнуються ліфтами, посиленою вентиляцією.

Вилужування - третій спосіб - найбільш чистий з екологічної точки зору та безпеки співробітників видобувного підприємства. Через систему свердловин закачується спеціальний хімічний розчин. Він розчиняється у пласті та насичується урановими сполуками. Потім розчин викачується та відправляється на обробні підприємства. Цей метод прогресивніший, він дозволяє зменшити економічні витрати, хоча для його застосування є ціла низка обмежень.

Родовища в Україні

Країна виявилася щасливою володаркою родовищ елемента, з якого виробляють. За прогнозами, уранові руди України містять до 235 тонн сировини. В даний час отримали підтвердження лише родовища, в яких міститься близько 65 тонн. Певного обсягу вже вироблено. Частину урану використано всередині країни, частину відправлено на експорт.

Основним родовищем вважається Кіровоградський урановорудний район. Вміст урану невеликий - від 0,05 до 0,1% на тонну породи, тому висока собівартість матеріалу. У результаті отриману сировину обмінюють у Росії готові твели для електростанцій.

Другим великим родовищем є Новокостянтинівське. Зміст урану у породі дозволило знизити собівартість проти Кіровоградським майже 2 разу. Однак із 90-х років розробки не проводяться, всі шахти затоплено. У зв'язку із загостренням політичних відносинз Росією Україна може залишитися без палива для

Російська уранова руда

З видобутку урану Росія знаходиться на п'ятому місці серед інших країн світу. Найвідоміші і найпотужніші - це Хіагдинське, Кільчиканське, Джерело, Кореткондинське, Намаруське, Добринське (республіка Бурятія), Аргунське, Жерлове.

Трохи по-іншому справи з родовищами в Бурятії та Кургані. Урановая руда у Росії у цих регіонах залягає в такий спосіб, що дозволяє добувати сировину шляхом вилуговування.

Загалом у Росії прогнозуються поклади 830 тонн урану, підтверджених запасів є близько 615 тонн. Це ще родовища в Якутії, Карелії та інших регіонах. Оскільки уран є стратегічною світовою сировиною, цифри можуть бути неточними, оскільки багато даних є засекреченими, доступ до них має лише певна категорія людей.

Уран (U) - елемент з атомним номером 92 та атомною вагою 238,029. Є радіоактивним хімічним елементом ІІІгрупи періодичної системи Дмитра Івановича Менделєєва, належить до сімейства актиноїдів. Уран - дуже важкий (в 2,5 рази важчий заліза, більш ніж в 1,5 рази важчий за свинець), сріблясто-білий глянсуватий метал. У чистому вигляді він трохи м'якший за стали, ковкий, гнучкий, має невеликі парамагнітні властивості.

Природний уран складається із суміші трьох ізотопів: 238U (99,274%) з періодом напіврозпаду 4,51∙109 років; 235U (0,702%) з періодом напіврозпаду 7,13∙108 років; 234U (0,006%) із періодом напіврозпаду 2,48∙105 років. Останній ізотоп не є первинним, а радіогенним, він входить до складу радіоактивного ряду 238U. Ізотопи урану 238U та 235U є родоначальниками двох радіоактивних рядів. Кінцевими елементами цих рядів є ізотопи свинцю 206Pb та 207Pb.

В даний час відомо 23 штучних радіоактивних ізотопів урану з масовими числами від 217 до 242. "Довгожителем" серед них є 233U з періодом напіврозпаду 1,62 105 років. Він виходить у результаті нейтронного опромінення торію, здатний до поділу під впливом теплових нейтронів.

Уран відкритий 1789 року німецьким хіміком Мартіном Генріхом Клапротом в результаті його дослідів з мінералом настуран — «уранова смолка». Назва новий елементотримав на честь нещодавно відкритої (1781) Вільямом Гершелем планети - Уран. Наступні півстоліття отримана Клапротом речовина вважалася металом, проте 1841 року це спростував французький хімік Ежен Мелькіор Пеліго, який довів окисну природу урану (UO2), отриманого німецьким хіміком. Самому Пеліго вдалося отримати металевий уран при відновленні UCl4 металевим калієм, а також визначити атомну вагу нового елемента. Наступним у розвитку знань про урані та його властивості був Д. І. Менделєєв — у 1874 році, спираючись на розроблену ним теорію про періодизацію хімічних елементів, він помістив уран у найдальшій клітині своєї таблиці. Визначена раніше Пеліго атомна вага урану (120) російський хімік подвоїв, вірність таких припущень була підтверджена через дванадцять років дослідами німецького хіміка Циммермана.

Протягом багатьох десятиліть уран представляв інтерес лише для вузького кола хіміків і дослідників природи, застосування його також було обмежене - виробництво скла і фарб. Тільки з відкриттям радіоактивності цього металу (1896 року Анрі Беккерелем) почалася промислова переробка уранових руд з 1898 року. Набагато пізніше (1939) було відкрито явище поділу ядер, і з 1942 року уран став основним ядерним паливом.

Найважливіша властивість урану полягає в тому, що ядра деяких його ізотопів здатні до поділу під час захоплення нейтронів, в результаті такого процесу виділяється величезна кількість енергії. Ця властивість елемента № 92 використовується в ядерних реакторах, що є джерелами енергії, а також лежить в основі дії атомної бомби. Уран використовують у геології для визначення віку мінералів та гірських порід з метою з'ясування послідовності перебігу геологічних процесів (геохронологія). У зв'язку з тим, що гірські породи містять різні концентрації урану, вони мають різну радіоактивність. Ця властивість використовується при виділенні гірських порід геофізичними методами. Найбільш широко цей метод застосовується у нафтовій геології при геофізичних дослідженнях свердловин. Сполуки урану застосовувалися як фарби для живопису за порцеляною та для керамічних глазурів та емалей (фарбують у кольори: жовтий, бурий, зелений та чорний, залежно від ступеня окислення), наприклад, уранат натрію Na2U2O7 використовувався як жовтий пігмент у живописі.

Біологічні властивості

Уран досить поширений елемент у біологічному середовищі, концентраторами цього металу вважаються деякі види грибів та водоростей, які входять до ланцюжка біологічного круговороту урану в природі за схемою: вода – водні рослини – риба – людина. Таким чином, з їжею і водою уран потрапляє в організм людини і тварин, а точніше в шлунково-кишковий тракт, де всмоктується близько відсотка від легкорозчинних сполук, що надійшли, і не більше 0,1 % важкорозчинних. У дихальні шляхи та легені, а також у слизові оболонки та шкірні покривицей елемент потрапляє із повітрям. У дихальних шляхах, особливо легких засвоєння відбувається набагато інтенсивніше: легкорозчинні сполуки всмоктуються на 50 %, а труднорастворимые на 20 %. Таким чином, уран виявляється в невеликих кількостях (10-5 - 10-8%) у тканинах тварин та людини. У рослинах (у сухому залишку) концентрація урану залежить від його вмісту у ґрунті, так при ґрунтовій концентрації 10-4 % у рослині міститься 1,5∙10-5 % і менше. Розподіл урану по тканинах і органах нерівномірно, основні місця скупчення - це кісткові тканини (скелет), печінка, селезінка, нирки, а також легкі та бронхо-легеневі лімфатичні вузли (при попаданні в легені з'єднань, що важко розчиняються). З крові уран (карбонати та комплекси з білками) досить швидко виводиться. У середньому вміст 92-го елемента в органах та тканинах тварин та людини становить 10-7 %. Наприклад, у крові великорогатої худоби міститься 1∙10-8 г/мл урану, людської крові 4∙10-10 г/р. Печінка ВРХ містить 8∙10-8 г/г, у людини у тому ж органі 6∙10-9 г/г; селезінка ВРХ містить 9∙10-8 г/г, у людини – 4,7∙10-7 г/г. У м'язових тканинах худоби накопичується до 4∙10-11 г/г. Крім того, в людському організміуран міститься в легенях у межах 6∙10-9 - 9∙10-9 г/г; у нирках 5,3∙10-9 г/г (кірковий шар) та 1,3∙10-8 г/г (мозковий шар); у кістковій тканині 1∙10-9 г/г; у кістковому мозку 1∙10-8 г/г; у волоссі 1,3∙10-7 г/р. Уран, що знаходиться в кістках, зумовлює постійне опромінення кісткової тканини (період повного виведення урану зі скелета 600 діб). Найменше цього металу в головному мозку та серці (близько 10-10 г/г). Як говорилося раніше основні шляхи надходження урану в організм - вода, їжа та повітря. Добова доза металу, що надходить в організм, з їжею і рідинами становить 1,9∙10-6 г, з повітрям - 7∙10-9 г. Проте, щодобу уран виводиться з організму: із сечею від 0,5∙10-7 г до 5∙10-7 г; з калом від 1,4∙10-6 г до 1,8∙10-6 г. Втрати з волоссям, нігтями та відмерлими лусочками шкіри - 2∙10-8 г.

Вчені припускають, що уран у мізерних кількостях необхідний нормального функціонування організму людини, тварин і рослин. Однак його роль у фізіології досі не з'ясовано. Встановлено, що середній вміст 92-го елемента в організмі людини становить близько 9∙10-5 г (Міжнародна комісія з радіаційного захисту). Щоправда, ця цифра дещо коливається для різних районів та територій.

Незважаючи на свою поки що не відому, але певну біологічну роль у живих організмах, уран залишається одним із найнебезпечніших елементів. Насамперед це проявляється у токсичній дії даного металущо обумовлено його хімічними властивостями, зокрема від розчинності сполук. Так, наприклад, більш токсичні розчинні сполуки (ураніл та інші). Найчастіше отруєння ураном та його сполуками відбуваються на збагачувальних фабриках, підприємствах з видобутку та переробки уранової сировини та інших виробничих об'єктах, де уран бере участь у технологічних процесах.

Проникаючи в організм, уран вражає всі органи та їх тканини, адже дія відбувається на рівні клітини: він пригнічує активність ферментів. Спочатку уражаються нирки, що проявляється в різкому збільшенні цукру та білка в сечі, згодом розвивається олігурія. Поразка піддається ШКТ і печінка. Отруєння ураном поділяються на гострі та хронічні, причому останні розвиваються поступово і можуть протікати безсимптомно або зі слабко вираженими проявами. Однак хронічні отруєння призводять до порушень кровотворення, нервової системи та інших серйозних порушень здоров'я.

У тонні гранітної породи міститься приблизно 25 г урану. Енергія, здатна виділитися при згорянні в реакторі цих 25 грам, можна порівняти з енергією, що виділяється при згорянні 125 тонн кам'яного вугілля в топках потужних теплових котлів! Виходячи з цих даних, можна припустити, що в недалекому майбутньому граніт вважатимуть одним із видів мінерального палива. Всього ж у відносно тонкому двадцятикілометровому поверхневому шарі земної кориміститься приблизно 1014 тонн урану, при переведенні в енергетичний еквівалент виходить просто колосальна цифра — 2,36.1024 кіловат-годин. Навіть усі разом узяті розроблені, розвідані та передбачувані родовища горючих копалин не здатні дати і мільйонної частки цієї енергії!

Відомо, що уранові сплави, піддані термічній обробці, відрізняються великими межами плинності, повзучості і підвищеною стійкістю корозійної, меншою схильністю до формозміни виробів при коливаннях температури і під впливом опромінення. Виходячи з цих принципів, на початку XX століття і до тридцятих років уран у вигляді карбіду застосовували у виробництві інструментальних сталей. Крім того, він йшов на заміну вольфраму в деяких сплавах, що було дешевшим і доступнішим. У виробництві ферорурану частка U становила до 30%. Правда в другій третині XX століття таке застосування урану зійшло нанівець.

Як відомо у надрах нашої Землі йде постійний процесрозпаду ізотопів урна. Так от, вченими було підраховано, що миттєве вивільнення енергії всієї маси цього металу, укладеного в земну оболонку, розігріло б нашу планету до температури в кілька тисяч градусів! Однак таке явище, на щастя, неможливе – адже виділення тепла йде поступово – у міру того, як ядра урану та його похідних проходять низку радіоактивних тривалих перетворень. Про тривалість таких перетворень можна судити за періодами напіврозпадів природних ізотопів урану, наприклад, для 235U він дорівнює 7108 років, а для 238U - 4,51109 років. Проте уранове тепло значно підігріває Землю. Якби у всій масі Землі було б стільки ж урану, як у верхньому двадцятикілометровому шарі, то температура на планеті була б значно вищою, ніж зараз. Однак при просуванні до центру Землі концентрація урану знижується.

У ядерних реакторах відпрацьовується лише незначна частина завантаженого урану, пов'язано це із зашлаковуванням палива продуктами розподілу: 235U вигоряє, ланцюжкова реакціяпоступово згасає. Однак ТВЕЛи, як і раніше, заповнені ядерним пальним, яке необхідно знову вжити. Для цього старі тепловиділяючі елементи демонтують і відправляють на переробку - їх розчиняють у кислотах, а уран вилучають з розчину, що вийшов, методом екстракції, уламки поділу, яких потрібно позбутися, залишаються в розчині. Таким чином, виходить, що уранова промисловість є практично безвідходним хімічним виробництвом!

Заводи з розподілу ізотопів урану займають територію в кілька десятків гектарів, приблизно такого ж порядку і площа пористих перегородок у каскадах заводу. Це пов'язано зі складністю дифузійного методу поділу ізотопів урану - адже для того, щоб підвищити концентрацію 235U від 0,72 до 99 % необхідно кілька тисяч дифузійних щаблів!

Ураново-свинцевим методом геологам вдалося дізнатися про вік найдавніших мінералів, при дослідженні метеоритних порід вдалося визначити приблизну дату зародження нашої планети. Завдяки «урановому годиннику» визначили вік місячного ґрунту. Що цікаво, виявилося, що вже протягом 3 млрд років на Місяці немає вулканічної діяльності та природний супутникЗемлі залишається пасивним тілом. Адже навіть наймолодші шматки місячної речовини прожили термін більший за вік найдавніших земних мінералів.

Історія

Використання урану почалося дуже давно - ще в I столітті до нашої ери природний окис урану використовувався для виготовлення жовтої глазурі, що використовується при фарбуванні кераміки.

У час вивчення урану відбувалося поступово - кількома етапами, з безперервним наростанням. Початком послужило відкриття цього елемента в 1789 німецьким натурфілософом і хіміком Мартіном Генріхом Клапротом, який відновив видобуту з саксонської смоляної руди («уранова смолка») золотисто-жовту «землю» до чорної металоподібної речовини (оксид ура). Назва була дана на честь найдальшої з відомих на той час планет - Урана, яку у свою чергу відкрив у 1781 році Вільям Гершель. На цьому перший етап у вивченні нового елемента (Клапрот був упевнений у тому, що він відкрив новий метал) Закінчується, настає перерва більш ніж на п'ятдесят років.

1840 можна вважати початком нової віхи в історії вивчення урану. Саме з цього року проблемою отримання металевого урану зайнявся молодий хімік із Франції Ежен Мелькіор Пеліго (1811-1890), незабаром (1841) йому це вдалося – металевий уран був отриманий за відновлення UCl4 металевим калієм. Крім того, він довів, що відкритий Клапротом уран насправді лише його оксид. Також француз визначив ймовірну атомну вагу нового елемента - 120. Потім знову настає тривала перерва у вивченні властивостей урану.

Лише у 1874 році з'являються нові припущення про природу урану: Дмитро Іванович Менделєєв, слідуючи розробленій ним теорії про періодизацію хімічних елементів, знаходить місце новому металу у своїй таблиці, розміщуючи уран в останній клітці. Крім того, Менделєєв збільшує раніше передбачувану атомну вагу урану в двоє, не помилившись і в тому, що підтвердили досліди німецького хіміка Циммермана через 12 років.

З 1896 року відкриття в галузі вивчення властивостей урану «посипалися» одна за одною: у згаданому вище році зовсім випадково (при дослідженні фосфоресценції кристалів уранілсульфату калію) 43-річний професор фізики Антуан Анрі Беккерель відкриває «Промені Беккереля», згодом . У тому ж році Анрі Муассан (знову хімік із Франції) розробляє спосіб отримання чистого металевого урану.

У 1899 році Ернестом Резерфордом було виявлено неоднорідність випромінювання уранових препаратів. З'ясувалося, що є два види випромінювання - альфа-і бета-промені, різні за своїми властивостями: вони несуть різний електричний заряд, мають різну довжину пробігу в речовині та їх іонізуюча здатність також різна. Роком пізніше було виявлено і гамма-промені Полем Війаром.

Ернест Резерфорд та Фредерік Содді спільно розробили теорію радіоактивності урану. На основі цієї теорії в 1907 році Резерфорд зробив перші досліди щодо визначення віку мінералів при вивченні радіоактивних урану і торію. У 1913 році Ф. Содді ввів поняття про ізотопи (від давньо-грецької з - «рівний», «однаковий», і топос - «місце»). У 1920 році цей учений припустив, що ізотопи можна використовувати для визначення геологічного віку гірських порід. Його припущення виявилися вірними: в 1939 р. Альфред Oтто Карл Нір створив перші рівняння для розрахунку віку і застосував мас-спектрометр для поділу ізотопів.

В 1934 Енріко Фермі провів ряд дослідів з бомбардування хімічних елементів нейтронами - частинками, відкритими Дж. Чедвіком в 1932 році. В результаті цієї операції в урані з'являлися невідомі раніше радіоактивні речовини. Фермі та інші вчені, які брали участь у його дослідах, припустили, що їм удалося відкрити трансуранові елементи. Протягом чотирьох років були спроби виявлення трансуранових елементів серед продуктів нейтронного обстрілу. Закінчилося все в 1938 році, коли німецькі хіміки Отто Ган і Фріц Штрассман встановили, що, захоплюючи вільний нейтрон, ядро ​​ізотопу урану 235U ділиться, при цьому виділяється (в розрахунку на одне ядро ​​урану) досить велика енергія, в основному, за рахунок уламків та випромінювання. Просунуться далі, німецьким хімікам не вдалося. Обґрунтувати їхню теорію змогли Ліза Мейтнер та Отто Фріш. Це відкриття було початком використання внутрішньоатомної енергії, як у мирних, і у військових цілях.

Знаходження у природі

Середній вміст урану в земній корі (кларк) 3∙10-4 % по масі, це, що його більше надрах землі, ніж срібла, ртуті, вісмуту. Уран характерний елемент для гранітного шару та осадової оболонки земної кори. Так, у тонні граніту — близько 25 грамів елемента № 92. Загалом у відносно тонкому, двадцятикілометровому верхньому шарі Землі укладено понад 1000 тонн урану. У кислих вивержених породах 3,5 10-4 %, в глинах і сланцях 3,2 10-4 %, особливо збагачених органікою, в основних породах 5 10-5 %, в ультраосновних породах мантії 3 10-7 % .

Уран енергійно мігрує у холодних та гарячих, нейтральних та лужних водах у вигляді простих та комплексних іонів, особливо у формі карбонатних комплексів. Важливу роль у геохімії урану відіграють окислювально-відновні реакції, все тому, що сполуки урану, як правило, добре розчиняються у водах з окисним середовищем і погано розчиняються у водах із відновним середовищем (сірководнях).

Відомо більше сотні мінеральних руд урану, вони різні за хімічного складу, походження, концентрації урану, з усього різноманіття лише дюжина представляє практичний інтерес. Основними представниками урану, що мають найбільше промислове значення, в природі можна вважати оксиди - уранініт та його різновиди (настуран та уранова чернь), а також силікати - кофініт, титанати - давидит та браннерит; водні фосфати та арсенати уранила - уранові слюдки.

Уранініт - UO2 присутній переважно у стародавніх - докембрійських породах у вигляді чітких кристалічних форм. Уранініт утворює ізоморфні ряди з торіанітом ThO2 та іттро-церіанітом (Y,Ce)O2. Крім того, всі уранініти містять продукти радіогенного розпаду урану та торію: K, Po, He, Ac, Pb, а також Ca та Zn. Власне уранініт - високотемпературний мінерал, характерний для гранітних та сенієтових пегматитів в асоціації зі складними ніобо-тантало-титанатами урану (колумбіт, пірохлор, самарскіт та інші), цирконом, монацитом. Крім того, уранініт зустрічається в гідротермальних, скарнових та осадових породах. Великі родовища уранініту відомі у Канаді, Африці, Сполучених Штатах Америки, Франції та Австралії.

Настуран (U3O8), він же уранова смолка або смоляна обманка, що утворює крихокристалічні коломорфні агрегати - вулканогенний і гідротермальний мінерал, представлений в палеозойських і молодших високо-і середньотемпературних утвореннях. Постійні супутники настурану - сульфіди, арсеніди, самородні вісмут, миш'як та срібло, карбонати та деякі інші елементи. Ці руди дуже багаті на уран, але вкрай рідко зустрічаються, найчастіше у супроводі радію, це легко зрозуміло: радій є прямим продуктом ізотопного розпаду урану.

Уранові черні (пухкі землісті агрегати) представлені в основному в молодих - кайнозойських і молодших утвореннях, характерні для гідротермальних сульфідно-уранових та осадових родовищ.

Також уран вилучається у вигляді побічного продукту з руд, що містять менше 0,1%, наприклад золотоносних конгломератів.

Основні родовища уранових руд розташовані в США (Колорадо, Північна та Південна Дакота), Канаді (провінції Онтаріо та Саскачеван), ПАР (Вітватерсранд), Франції (Центральний масив), Австралії (Північна територія) та багатьох інших країнах. У Росії її основним урановорудным регіоном є Забайкалля. На родовищі Читинської області (біля міста Краснокаменськ) видобувається близько 93 % російського урану.

Застосування

Сучасна атомна енергетика просто немислима без елемента № 92 та його властивостей. Хоча ще нещодавно — до пуску першого ядерного реактора уранові руди видобувалися переважно для вилучення з них радію. Невеликі кількості уранових сполук використовували в деяких барвниках та каталізаторах. По суті, уран вважався елементом, який не має майже жодного промислового значенняі як кардинально змінилася ситуація після відкриття здатності ізотопів урану до поділу! Цей метал миттєво набув статусу стратегічної сировини № 1.

В наш час основна сфера застосування металевого урану, як і його сполук - паливо для ядерних реакторів. Так у стаціонарних реакторах АЕС застосовується малозбагачена (природна) суміш ізотопів урану, а в силових ядерних установках та в реакторах на швидких нейтронах використовується уран високого ступеня збагачення.

Найбільше застосування має ізотоп урану 235U, адже в ньому можлива ланцюгова ядерна реакція, що самопідтримується, що не характерно для інших ізотопів урану. Завдяки цій властивості 235U використовується як паливо в ядерних реакторах, а також в ядерній зброї. Однак виділення ізотопу 235U з природного урану - складна та дорога технологічна проблема.

Найпоширеніший у природі ізотоп урану 238U може ділитися, якщо його бомбардують високоенергетичними нейтронами. Таку властивість даного ізотопу використовують для збільшення потужності термоядерної зброї – використовуються нейтрони, породжені термоядерною реакцією. Крім того, з ізотопу 238U отримують ізотоп плутонію 239Pu, який також може використовуватися в ядерних реакторах і в атомній бомбі.

Останнім часом велике застосування знаходить штучно одержуваний в реакторах ізотоп торію урану 233U, його отримують, опромінюючи в нейтронному потоці ядерного реактора торій:

23290Th + 10n → 23390Th -(β–)→ 23391Pa –(β–)→ 23392U

233U ділиться тепловими нейтронами, крім того, в реакторах з 233U може відбуватися розширене відтворення ядерного палива. Так при вигорінні в торієвому реакторі кілограма 233U в ньому ж має накопичитися 1,1 кг нового 233U (внаслідок захоплення нейтронів ядрами торію). У найближчому майбутньому уран-торієвий цикл у реакторах на теплових нейтронах - головний конкурент уран-плутонієвого циклу відтворення ядерного пального в реакторах на швидких нейтронах. Вже зараз існують і працюють реактори, які використовують цей нуклід як паливо (KAMINI в Індії). 233U також є найперспективнішим паливом для газофазних ядерних ракетних двигунів.

Інші штучні ізотопи урану не відіграють помітної ролі.

Після того, як з природного урану витягують «потрібні» ізотопи 234U і 235U, сировина (238U), що залишилася, носить назву «збіднений уран», він вдвічі менш радіоактивний, ніж природний уран, в основному за рахунок видалення з нього 234U. Так як основне використання урану - виробництво енергії, тому збіднений уран - малокорисний продукт з низькою економічною цінністю. Однак через свою низьку ціну, а також велику щільність і надзвичайно високий переріз захоплення він використовується для радіаційного захисту, і як баластна маса в аерокосмічних застосуваннях, таких як рульові поверхні літальних апаратів. Крім того, збіднений уран застосовується як баласт у космічних апаратах, що спускаються, і гоночних яхтах; у високошвидкісних роторах гіроскопів, великих маховиках при бурінні нафтових свердловин.

Однак найвідоміше застосування збідненого урану - це використання його у військових цілях - як осердя для бронебійних снарядів та сучасної танкової броні, наприклад, танка M-1 «Абрамс».

Менш відомі області застосування урану переважно пов'язані з його сполуками. Так мала добавка урану надає красиву жовто-зелену флуоресценцію склу, деякі сполуки урану світлочутливі, тому уранілнітрат широко застосовувався для посилення негативів та фарбування (тонування) позитивів (фотографічних відбитків) у бурий колір.

Карбід 235U у сплаві з карбідом ніобію та карбідом цирконію застосовується як паливо для ядерних реактивних двигунів. Сплави заліза та збідненого урану (238U) застосовуються як потужні магнітострикційні матеріали. Уранат натрію Na2U2O7 використовувався як жовтий пігмент у живописі, раніше сполуки урану застосовувалися як фарби для живопису за порцеляною та для керамічних глазурів та емалей (фарбують у кольори: жовтий, бурий, зелений та чорний, залежно від ступеня окислення).

Виробництво

Уран отримують з уранових руд, які значно різняться за низкою ознак (за умовами освіти, за «контрастністю», за вмістом корисних домішок та ін.), основною з яких є процентний змістурану. Відповідно до цієї ознаки розрізняють п'ять сортів руд: дуже багаті (містять понад 1% урану); багаті (1-0,5%); середні (0,5-0,25%); рядові (0,25-0,1%) та бідні (менше 0,1%). Однак навіть з руд, що містять 0,01-0,015% урану, цей метал витягується як побічний продукт.

За роки освоєння уранової сировини розроблено чимало способів виділення урану із руд. Це пов'язано і з стратегічним значеннямурану в деяких областях, і з різноманітністю його природних проявів. Однак, незважаючи на всю різноманітність методів і сировинної бази, будь-яке уранове виробництво складається з трьох стадій: попереднє концентрування уранової руди; вилуговування урану та отримання досить чистих сполук урану осадженням, екстракцією або іонним обміном. Далі залежно від призначення одержуваного урану, слід збагачення продукту ізотопом 235U або відразу відновлення елементарного урану.

Отже, спочатку відбувається концентрування руди – порода подрібнюється та заливається водою. При цьому важчі елементи суміші осаджуються швидше. У породах, що містять первинні мінерали урану, відбувається їхнє швидке осадження, оскільки вони дуже важкі. При концентруванні руд, що містять вторинні мінерали урану, відбувається осадження порожньої породи, яка набагато важча вторинних мінералів, але може містити дуже корисні елементи.

Уранові руди майже не збагачуються, винятком є ​​органічний спосіб радіометричного сортування, заснованого на γ-випромінюванні радію, завжди супутнього урану.

Наступна стадія в урановому виробництві - це вилуговування, таким чином відбувається перехід урану в розчин. В основному руди вилуговують розчинами сірчаної, іноді азотної кислот або розчинами соди з переведенням урану в кислий розчин у вигляді UO2SO4 або комплексних аніонів, а в содовий розчин - у вигляді 4-комплексного аніону. Метод, при якому застосовується сірчана кислота - дешевше, проте, він не завжди застосовується - якщо сировина містить чотиривалентний уран (уранова смолка), який не розчиняється у сірчаній кислоті. У таких випадках використовують лужне вилуговування або окислюють чотиривалентний уран до шестивалентного стану. Використання каустичної соди (їдкого натру) доцільно при вилуговуванні руди, що містить магнезит або доломіт, на розчинення яких потрібно занадто багато кислоти.

Після стадії вилуговування розчин містить не тільки уран, але й інші елементи, які так само, як і уран екстрагуються тими ж органічними розчинниками, осідають на тих же іонообмінних смолах, випадають в осад за тих же умов. У такій ситуації для селективного виділення урану доводиться використовувати багато окислювально-відновних реакцій, щоб на різних стадіяхвиключати небажаний елемент. Одна з переваг методів іонного обміну та екстракції – досить повно витягується уран із бідних розчинів.

Після всіх перерахованих операцій уран переводять у твердий стан - в один із оксидів або в тетрафторид UF4. Такий уран містить домішки з великим перерізом захоплення теплових нейтронів – літій, бор, кадмій, рідкісноземельні метали. У кінцевому продукті їх вміст не повинен перевищувати стотисячних та мільйонних часток відсотка! Для цього знову уран розчиняється цього разу вже в азотній кислоті. Уранілнітрат UO2(NO3)2 при екстракції трибутилфосфатом і деякими іншими речовинами додатково очищається до потрібних кондицій. Потім цю речовину кристалізують (або беруть в облогу) і починають обережно прожарювати. В результаті цієї операції утворюється триокис урану UO3, який відновлюють воднем до UO2. При температурі від 430 до 600° C окис урану реагує із сухим фтористим воднем і перетворюється на тетрафторид UF4. Вже з цієї сполуки зазвичай одержують металевий уран за допомогою кальцію або магнію звичайним відновленням.

Фізичні властивості

Металевий уран дуже важкий, він важчий заліза в два з половиною рази, а свинцю - у півтора! Це один із найважчих елементів, які зберігаються в надрах Землі. Своїм сріблясто-білим кольором та блиском уран нагадує сталь. Чистий метал пластичний, м'який, має високу щільність, але водночас легко піддається обробці. Уран електропозитивний, має незначні парамагнітні властивості - питома магнітна сприйнятливість при кімнатній температурі 1,72 · 10 -6 , має малу електропровідність, але високу реакційну здатність. Цей елемент має три алотропічні модифікації: α, β та γ. α-форма має ромбічну кристалічну решітку з наступними параметрами: a = 2,8538 Å, b = 5,8662 Å, с = 4б9557 Å. Ця форма стабільна в температурному коридорі від кімнатних температур до 667,7 ° C. Щільність урану в -формі при температурі 25 ° C становить 19,05 ±0,2 г/см 3 . β-форма має тетрагональну кристалічну решітку, стабільна в інтервалі температур від 667,7 ° C до 774,8 ° C. Параметри чотирикутної решітки: a = 10,759 Å, b = 5,656 Å. γ-форма з об'ємно-центрованою кубічною структурою, стабільна від 774,8 ° C до точки плавлення (1132 ° C).

Побачити всі три фази можна у процесі відновлення урану. Для цього використовується спеціальний апарат, який є сталевою безшовною трубою, яка футерується оксидом кальцію, це необхідно, щоб сталь труби не взаємодіяла з ураном. В апарат завантажують суміш тетрафториду урану і магнію (або кальцію), після чого нагрівають до 600° C. При досягненні цієї температури включають електричний запал, миттєво протікає екзотермічна реакціявідновлення, при цьому завантажена суміш повністю плавиться. Рідкий уран (температура 1132 ° C) за рахунок своєї ваги повністю опускається на дно. Після повного осадження урану на дно апарата починається охолодження, уран кристалізується, його атоми вишиковуються в строгому порядку, утворюючи кубічні грати - це і є γ-фаза. Наступний перехід відбувається при 774° C - кристалічна решітка остигаючого металу стає тетрагональною, що відповідає β-фазі. Коли температура зливка падає до 668 ° C, атоми знову перебудовують свої ряди, розташовуючи хвилі в паралельних шарах - α-фаза. Далі жодних змін не відбувається.

Основні параметри урану завжди відносяться до α-фази. Температура плавлення (tпл) 1132° С, температура кипіння урану (tкіп) 3818° С. Питома теплоємність при кімнатній температурі 27,67 кдж/(кгК) або 6,612 кал/(г°С). Питомий електричний опір при температурі 25° приблизно 3·10 -7 ом·см, а вже при 600° С 5,5·10 -7 ом·см. Теплопровідність урану також змінюється в залежності від температури: так в інтервалі 100-200 ° С вона дорівнює 28,05 вт / (м · К) або 0,067 кал / (см · сек · ° С), а при підвищенні до 400 ° С збільшується до 29,72 вт/(м·К) 0,071 кал/(см·сек·° С). Уран має надпровідність при 0,68 К. Середня твердість по Брінеллю 19,6 - 21,6·10 2 Мн/м 2 або 200-220 кгс/мм 2 .

Багато механічні властивості 92-го елемента залежить від його чистоти, від режимів термічної і механічної обробки. Так для литого урану межа міцності при розтягуванні при кімнатній температурі 372-470 Мн/м 2 або 38-48 кгс/мм 2 середнє значення модуля пружності 20,5·10 -2 Мн/м2 або 20,9·10 -3 кгс/мм 2 . Міцність урану підвищується після загартування з - і -фаз.

Опромінення урану потоком нейтронів, взаємодія з водою, що охолоджує паливні елементи з металевого урану, інші фактори роботи в потужних реакторах на теплових нейтронах - все це призводить до змін фізико-механічних властивостей урану: метал стає крихким, розвивається повзучість, відбувається деформація виробів з металевого урану . З цієї причини в ядерних реакторах використовуються уранові сплави, наприклад, з молібденом, такий сплав стійкий до дії води, зміцнює метал, зберігаючи високотемпературні кубічні грати.

Хімічні властивості

У хімічному плані уран дуже активний метал. На повітрі він окислюється з утворенням на поверхні плівки райдужної двоокису UO2, яка не оберігає метал від подальшого окислення, як це відбувається з титаном, цирконієм і рядом інших металів. З киснем уран утворює двоокис UO2, триокис UO3 і велику кількість проміжних оксидів, найважливішим з яких є U3O8, за властивостями ці оксиди подібні до UO2 і UO3. У порошкоподібному стані уран пірофорен і може спалахнути при незначному нагріванні (150 ° C і вище), горіння супроводжується яскравим полум'ям, у результаті утворюється U3O8. При температурі 500-600 °C уран взаємодіє з фтором з утворенням малорозчинних у воді та кислотах голчастої форми кристалів зеленого кольору - тетрафториду урану UF4, а також UF6 - гексафториду (білі кристали, що виганяються без плавлення при температурі 56,4 °C). UF4, UF6 – приклади взаємодії урану з галогенами з утворенням галогенідів урану. Уран легко з'єднується із сіркою, утворюючи ряд сполук, з яких найбільше значеннямає US - ядерне пальне. З воднем уран взаємодіє при 220 °C з утворенням гідриду UH3, який дуже хімічно активний. При подальшому нагріванні UH3 розкладається на водень та порошкоподібний уран. Взаємодія з азотом відбувається при більш високих температурах- від 450 до 700 °C та атмосферному тиску виходить нітрид U4N7, з підвищенням тиску азоту при тих же температурах можна отримати UN, U2N3 та UN2. За більш високих температур (750-800 °C) уран взаємодіє з вуглецем з утворенням монокарбіду UC, дикарбіду UC2, а також U2C3. Уран взаємодіє з водою з утворенням UO2 та H2, причому з холодною водою повільніше, а з гарячою активніше. Крім того, реакція протікає з водяною парою при температурах від 150 до 250 °C. Цей метал розчиняється в соляній HCl та азотній HNO3 кислотах, менш активно у сильно концентрованій плавикової кислоти, повільно реагує із сірчаною H2SO4 та ортофосфорною H3PO4 кислотами. Продуктами реакцій із кислотами є чотиривалентні солі урану. З неорганічних кислот та солей деяких металів (золото, платина, мідь, срібло, олово та ртуть) уран здатний витісняти водень. З лугами уран не взаємодіє.

У сполуках уран здатний виявляти такі ступеня окиснення: +3, +4, +5, +6, іноді +2. U3+ у природних умовах не існує і може бути отриманий лише у лабораторії. Сполуки пятивалентного урану здебільшого не стійкі і досить легко розкладаються на з'єднання чотирьох і шестивалентного урану, які є найбільш стійкими. Для шестивалентного урану характерно утворення іону уранила UO22+, солі якого пофарбовані в жовтий колірі добре розчиняються у воді та мінеральних кислотах. Прикладом сполук шестивалентного урану може бути триоксид урану або урановий ангідрид UO3 (помаранчевий порошок), що має характер амфотерного оксиду. При розчиненні якого у кислотах утворюються солі, наприклад, уранілхлорид урану UO2Cl2. При дії лугів на розчини солей уранілу виходять солі уранової кислоти H2UO4 - уранати та двоуранової кислоти H2U2O7 - діуранати, наприклад, уранат натрію Na2UO4 та діуранат натрію Na2U2O7. Солі чотиривалентного урану (тетрахлорид урану UCl4) пофарбовані в зелений колір і менш розчинні. При тривалому знаходженні на повітрі сполуки, що містять чотиривалентний уран, зазвичай нестабільні і звертаються в шестивалентні. Уранілові солі, такі як уранілхлорид, розпадаються в присутності яскравого світла або органіки.

Ще в найдавніші часи (I століття до нашої ери) природний окис урану використовувався для виготовлення жовтої глазурі для кераміки. Перша важлива дата в історії урану - 1789, коли німецький натурфілософ і хімік Мартін Генріх Клапрот відновив витягнуту з саксонської смоляної руди золотисто-жовту «землю» до чорної металоподібної речовини. На честь найдальшої з відомих тоді планет (відкритої Гершелем вісім років тому) Клапрот, вважаючи нову речовину елементом, назвав його ураном (цим він хотів підтримати пропозицію Йоганна Боде назвати нову планету «Уран» замість «Зірка Георга», як запропонував Гершель). П'ятдесят років уран Клапрота вважався металом. Тільки 1841 р. французький хімік Ежен Мелькіор Пеліго ( англ.) (1811-1890)) довів, що, незважаючи на характерний металевий блиск, уран Клапроту не елемент, а оксид UO 2. У 1840 р. Пеліго вдалося отримати справжній уран - важкий метал сіро сталевого кольору - і визначити його атомну вагу. Наступний важливий крок у вивченні урану зробив у 1874 р. Д. І. Менделєєв. Спираючись на розроблену ним періодичну систему, він помістив уран у найдальшій клітці своєї таблиці. Насамперед атомну вагу урану вважали рівною 120. Великий хімік подвоїв це значення. Через 12 років передбачення Менделєєва було підтверджено дослідами німецького хіміка Циммермана.

У 1896 р., досліджуючи уран, французький хімік Антуан Анрі Беккерель випадково відкрив промені Беккереля, які пізніше Марія Кюрі перейменувала на радіоактивність. У цей час французькому хіміку Анрі Муассану вдалося розробити спосіб отримання чистого металевого урану. У 1899 р. Резерфорд виявив, що випромінювання уранових препаратів неоднорідно, що є два види випромінювання - альфа-і бета-промені. Вони несуть різний електричний заряд; далеко не однакові їх пробіг у речовині та іонізуюча здатність. Трохи пізніше, у травні 1900 р., Поль Війар відкрив третій вид випромінювання – гамма-промені.

Ернест Резерфорд провів у 1907 р. перші досліди з визначення віку мінералів при вивченні радіоактивних урану та торію на основі створеної ним спільно з Фредеріком Содді (Soddy, Frederick, 1877-1956; Нобелівська премія з хімії, 1921) теорії радіо У 1913 р. Ф. Содді ввів поняття про ізотопи (від др.-грец. ἴσος - «рівний», «однаковий», та τόπος - «Місце»), а в 1920 р. передбачив, що ізотопи можна використовувати для визначення геологічного віку гірських порід. У 1928 р. Ніггот реалізував, а 1939 р. A. O. До. Нір (Nier, Alfred Otto Carl, 1911-1994) створив перші рівняння для розрахунку віку і застосував мас-спектрометр для поділу ізотопів.

Місце народження

Зміст урану в земній корі становить 0,0003%, він зустрічається в поверхневому шарі землі у вигляді чотирьох різновидів відкладень. По-перше, це жили уранініту, або уранової смолки (діоксид урану UO 2), дуже багаті на уран, але рідко зустрічаються. Їм супроводжують відкладення радію, оскільки радій є прямим продуктом ізотопного розпаду урану. Такі жили зустрічаються в Демократичній Республіці Конго, Канаді (Велике Ведмеже озеро), Чехії та Франції. Другим джерелом урану є конгломерати торієвої та уранової руди разом із рудами інших важливих мінералів. Конгломерати зазвичай містять достатні для отримання кількості золота і срібла, а супутніми елементами стають уран і торій. Великі родовища цих руд знаходяться в Канаді, ПАР, Росії та Австралії. Третім джерелом урану є осадові породи та пісковики, багаті мінералом карнотитом (ураніл-ванадат калію), який містить, крім урану, значну кількість ванадію та інших елементів. Такі руди зустрічаються у західних штатах США. Залізоранові сланці та фосфатні руди становлять четверте джерело відкладень. Багаті відкладення виявлено в глинистих сланцях Швеції. Деякі фосфатні руди Марокко та США містять значні кількості урану, а фосфатні поклади в Анголі та Центральноафриканській Республіці ще багатші на уран. Більшість лігнітів і деякі вугілля зазвичай містять домішки урану. Багаті ураном відкладення лігнітів виявлені в Північній та Південній Дакоті (США) та бітумному вугіллі Іспанії та Чехії.

У шарі літосфери товщиною 20 км міститься ~ 10 14 т, у морській воді 10 9 -10 10 т. Росія за запасами урану, з урахуванням резервних родовищ, посідає третє у світі (після Австралії та Казахстану). У родовищах Росії міститься майже 550 тис.т запасів урану, або трохи менше 10% його світових запасів; близько 63% їх зосереджено в Республіці Саха (Якутія). Основними родовищами урану в Росії є: Стрільцівське, Жовтневе, Антей, Мало-Тулукуєвське, Аргунське молібден-уранові у вулканітах (Читинська область), Далматівське уранове в пісковиках (Курганська область), Хіагдинське уранове в Піщанику- у метасоматитах та Північне уранове у метасоматитах (Республіка Якутія). Крім того, виявлено та оцінено безліч дрібніших уранових родовищ та рудопроявів.

Ізотопи

Радіоактивні властивості деяких ізотопів урану (виділені природні ізотопи):

Природний уран складається із суміші трьох ізотопів: 238 U (ізотопна поширеність 99,2745 %, період напіврозпаду) T 1/2 = 4,468 · 10 9 років), 235 U (0,7200%, T 1/2 = 7,04 · 10 8 років) та 234 U (0,0055%, T 1/2 = 2,455 · 10 5 років). Останній ізотоп не є первинним, а радіогенним, він входить до складу радіоактивного ряду 238 U.

У природних умовах поширені в основному ізотопи 234 U, 235 U та 238 U з відносним вмістом 234 U: 235 U: 238 U = 0,0054: 0,711: 99,283. Майже половина радіоактивності природного урану обумовлена ​​ізотопом 234 U, який, як вже зазначено, утворюється в ході розпаду 238 U. Для відношення вмісту 235 U: 238 U на відміну від інших пар ізотопів і незалежно від високої міграційної здатності урану характерна географічна сталість: 23 / 238 U = 137,88. Розмір цього відношення у природних утвореннях не залежить від їхнього віку. Численні натурні виміри показали його незначні коливання. Так у ролах величина цього відношення щодо еталона змінюється в межах 0,9959-1,0042, у солях - 0,996-1,005. У мінералах, що містять уран (настуран, уранова чернь, циртоліт, рідкоземельні руди) величина цього відношення коливається в межах 137,30 - 138,51; причому різниця між формами U IV і U VI не встановлено; у сфені - 138,4. В окремих метеоритах виявлено нестачу ізотопу 235 U. Найменша його концентрація у земних умовах знайдена у 1972 р. французьким дослідником Бужигесом у містечку Окло в Африці (родовище у Габоні). Так було в природному урані міститься 0,720 % урану 235 U, тоді як Окло воно зменшується до 0,557 % . Це послужило підтвердженням гіпотези про існування природного ядерного реактора, який став причиною вигоряння ізотопу 235 U. Гіпотеза була висловлена ​​Джорджем Ветриллом (George W. Wetherill) з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, Марком Інгремом (Mark G.). Курода (Paul K. Kuroda), хіміком з Університету Арканзасу, який ще в 1956 р. описав процес . Крім цього, в цих округах знайдено природні ядерні реактори: Окелобондо, Бангомбе (Bangombe) та ін. В даний час відомо 17 природних ядерних реакторів.

Отримання

Найперша стадія уранового виробництва – концентрування. Породу дроблять і змішують із водою. Тяжкі компоненти суспензії осаджуються швидше. Якщо порода містить первинні мінерали урану, всі вони осаджуються швидко: це важкі мінерали. Вторинні мінерали урану легші, у разі раніше осідає важка порожня порода. (Втім, далеко не завжди вона справді порожня; в ній можуть бути багато корисних елементів, у тому числі й уран).

Наступна стадія - вилуговування концентратів, переведення урану в розчин. Застосовують кислотне та лужне вилуговування. Перше - дешевше, оскільки для вилучення урану використовують сірчану кислоту. Але якщо у вихідній сировині, як, наприклад, в урановій смолке, Уран знаходиться в чотиривалентному стані, то цей спосіб не застосовується: чотиривалентний уран у сірчаній кислоті практично не розчиняється. У цьому випадку потрібно або вдатися до лужного вилуговування, або заздалегідь окислювати уран до шестивалентного стану.

Не застосовують кислотне вилуговування і в тих випадках, якщо урановий концентрат містить доломіт або магнезит, що реагують із сірчаною кислотою. У цих випадках користуються їдким натром (гідроксидом натрію).

Проблему вилуговування урану з руд вирішує кисневе продування. У нагріту до 150 °C суміш уранової руди з сульфідними мінералами подають потік кисню. При цьому із сірчистих мінералів утворюється сірчана кислота, яка і вимиває уран.

На наступному етапі отриманого розчину потрібно вибірково виділити уран. Сучасні методи – екстракція та іонний обмін – дозволяють вирішити цю проблему.

Розчин містить не тільки уран, але й інші катіони. Деякі з них у певних умовах поводяться так само, як уран: екстрагуються тими ж органічними розчинниками, осідають на тих самих іонообмінних смолах, випадають в осад за тих же умов. Тому для селективного виділення урану доводиться використовувати багато окислювально-відновних реакцій, щоб на кожній стадії позбавлятися того чи іншого небажаного попутника. На сучасних іонообмінних смолах уран виділяється дуже селективно.

Методи іонного обміну та екстракціїхороші ще й тим, що дозволяють досить повно витягувати уран із бідних розчинів (зміст урану - десяті частки грама на літр).

Після цих операцій уран переводять у твердий стан - один з оксидів або тетрафторид UF 4 . Але цей уран ще треба очистити від домішок із великим перетином захоплення теплових нейтронів-бору, кадмію, гафнію. Їх вміст у кінцевому продукті не повинен перевищувати стотисячних та мільйонних часток відсотка. Для видалення цих домішок технічно чисте з'єднання урану розчиняють у азотній кислоті. При цьому утворюється уранілнітрат UO 2 (NO 3) 2 який при екстракції трибутил-фосфатом і деякими іншими речовинами додатково очищається до потрібних кондицій. Потім цю речовину кристалізують (або беруть в облогу пероксид UO 4 ·2H 2 O) і починають обережно прожарювати. В результаті цієї операції утворюється трикіс урану UO 3 , яку відновлюють воднем до UO 2 .

На діоксид урану UO 2 за температури від 430 до 600 °C впливають газоподібним фтористим воднем для отримання тетрафториду UF 4 . З цього з'єднання відновлюють металевий уран за допомогою кальцію або магнію.

Фізичні властивості

Уран - дуже важкий, сріблясто-білий глянсуватий метал. У чистому вигляді він трохи м'якший стали, ковкий, гнучкий, має невеликі парамагнітні властивості. Уран має три алотропні форми: (призматична, стабільна до 667,7 °C), (чотирикутна, стабільна від 667,7 °C до 774,8 °C), (з об'ємно центрованою кубічною структурою, що існує від 774,8 °C до точки плавлення).

Хімічні властивості

Характерні ступені окислення

Уран може виявляти ступеня окиснення від +3 до +6.

Крім того, існує оксид U 3 O 8 . Ступінь окислення в ньому формально дробова, а реально він є змішаним оксидом урану (V) і (VI).

Неважко бачити, що за набором ступенів окислення та характерних сполук уран близький до елементів VIB підгрупи (хрому, молібдену, вольфраму). Через це його тривалий час відносили до цієї підгрупи („розмивання періодичності“).

Властивості простої речовини

Хімічно уран дуже активний. Він швидко окислюється на повітрі та покривається райдужною плівкою оксиду. Дрібний порошок урану запалюється на повітрі, він запалюється при температурі 150-175 °C, утворюючи U 3 O 8 . Реакції металевого урану з іншими неметалами наведено у таблиці.

Вода здатна роз'їдати метал, повільно за низької температури, і швидко за високої, і навіть при дрібному подрібненні порошку урану:

У кислотах-неокислювачах уран розчиняється утворюючи UO 2 або солі U 4+ (при цьому виділяється водень). З кислотами-окислювачами (азотної, концентрованої сірчаної) уран утворює відповідні солі уранілу UO 2 2+
З розчинами лугів уран не взаємодіє.

При сильному струшуванні металеві частинки урану починають світитися.

З'єднання урану III

Солі урану (+3) (переважно, галогеніди) – відновники. На повітрі за кімнатної температури вони зазвичай стійкі, проте при нагріванні окислюються до суміші продуктів. Хлор окислює їх до UCl 4 Утворюють нестійкі розчини червоного кольору, у яких виявляють сильні відновлювальні властивості:

Галогеніди урану III утворюються при відновленні галогенідів урану (IV) воднем:

або йодоводородом:

а також при дії галогеноводу на гідрид урану UH 3 .

Крім того, існує гідрид урану (III) UH 3 . Його можна отримати, нагріваючи порошок урану у водні при температурах до 225 о С, а вище 350 о С він розкладається. Більшість його реакцій (наприклад, реакцію з парами води та кислотами) можна формально розглядати як реакцію розкладання з наступною реакцією металевого урану:

З'єднання урану IV

Уран (+4) утворює легко розчиняються у воді солі зеленого кольору. Вони легко окислюються до урану (+6)

З'єднання урану V

З'єднання урану(+5) нестійкі та легко диспропорціонують у водному розчині:

Хлорид урану V при стоянні частково диспропорціонує:

а частково відщеплює хлор:

З'єднання урану VI

Ступеня окиснення +6 відповідає оксид UO 3 . У кислотах він розчиняється з утворенням сполук катіону уранілу UO 2 2+ :

З основами UO 3 (аналогічно CrO 3 , MoO 3 і WO 3) утворює різні уранат-аніони (в першу чергу, діуранат U 2 O 7 2-). Останні, однак, частіше одержують дією основ на солі уранілу:

Зі сполук урану (+6), що не містять кисень, відомі тільки гексахлорид UCl 6 і фторид UF 6 . Останній грає найважливішу рольу розподілі ізотопів урану.

З'єднання урану (+6) найбільш стійкі на повітрі та у водних розчинах.

Уранілові солі, такі як уранілхлорид, розпадаються на яскравому світлі або у присутності органічних сполук.

Застосування

Ядерне паливо

Найбільше застосування має ізотоп урану 235 U, в якому можлива ланцюгова ядерна реакція, що самопідтримується. Тому цей ізотоп використовується як паливо в ядерних реакторах, а також у ядерній зброї. Виділення ізотопу U 235 із природного урану - складна технологічна проблема (див. розділ ізотопів).

Наведемо деякі цифри для реактора потужністю 1000 МВт, що працює з навантаженням 80%, і виробляє 7000 ГВт год на рік. Робота одного такого реактора протягом року потребує 20 тонн уранового палива із вмістом 3.5% U-235, який одержують після збагачення приблизно 153 тонн природного урану.

Ізотоп U 238 здатний ділитися під впливом бомбардування високоенергетичними нейтронами , його особливість використовують для збільшення потужності термоядерної зброї (використовуються нейтрони, породжені термоядерною реакцією).

В результаті захоплення нейтрону з наступним β-розпадом 238 U може перетворюватися на 239 Pu, який потім використовується як ядерне паливо.

Тепловидільна здатність урану

1 тонна збагаченого урану по тепловиділяючій здатності дорівнює 1 мільйону 350 тисяч тонн нафти або природного газу.

Геологія

Основне застосування урану в геології - визначення віку мінералів та гірських порід з метою з'ясування послідовності перебігу геологічних процесів. Цим займається геохронологія. Істотне значення має також вирішення задачі про змішування та джерела речовини.

В основі розв'язання задачі лежать рівняння радіоактивного розпаду:

де 238 U o, 235 U o- сучасні концентрації ізотопів урану; ; - постійні розпаду атомів відповідно урану 238 Uі 235 U.

Дуже важливим є їхня комбінація:

У зв'язку з тим, що гірські породи містять різні концентрації урану, вони мають різну радіоактивність. Ця властивість використовується при виділенні гірських порід геофізичними методами. Найбільш широко цей метод застосовується в нафтовій геології при геофізичних дослідженнях свердловин, в цей комплекс входить, зокрема, - каротаж або нейтронний гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж і т. д. . З їх допомогою відбувається виділення колекторів та флюїдоупорів.

Інші сфери застосування

Збіднений уран

Після вилучення 235 U і 234 U з природного урану, матеріал (уран-238), що залишився, носить назву «збіднений уран», оскільки він збіднений 235-м ізотопом. За деякими даними, США зберігається близько 560 000 тонн збідненого гексафториду урану (UF 6).

Збіднений уран вдвічі менш радіоактивний, ніж природний уран, переважно рахунок видалення з нього 234 U. Через те, що основне використання урану - виробництво енергії, збіднений уран - малокорисний продукт з низькою економічною цінністю.

В основному його використання пов'язане з великою густиною урану і відносно низькою його вартістю. Збіднений уран використовується для радіаційного захисту (хоч як це дивно), - використовується надзвичайно високий переріз захоплення, і як баластная маса в аерокосмічних застосуваннях, як-от рульові поверхні літальних апаратів. У кожному літаку «Боїнг-747» міститься 1500 кг збідненого урану для цього. Ще цей матеріал застосовується у високошвидкісних роторах гіроскопів, великих маховиках, як баласт у космічних апаратах, що спускаються, і гоночних яхтах, болідах формули-1, при бурінні нафтових свердловин.

Сердечники бронебійних снарядів

Найвідоміше застосування збідненого урану - як осердя для бронебійних снарядів. Велика щільність(втричі важче сталі), робить загартовану уранову болванку надзвичайно ефективним засобом для пробивання броні, аналогічним за ефективністю дорожчому і не набагато важчому вольфраму. Тяжкий урановий наконечник також змінює розподіл мас у снаряді, покращуючи його аеродинамічну стійкість.

Подібні сплави типу «Стабілла» застосовуються в стрілоподібних оперних снарядах танкових та протитанкових артилерійських знарядь.

Процес руйнування броні супроводжується подрібненням у пил уранової болванки і займанням її повітря з іншого боку броні (див. Пірофорність). Близько 300 тонн збідненого урану залишилися на полі бою під час операції «Буря в Пустелі» (переважно це залишки снарядів 30-мм гармати GAU-8 штурмових літаків A-10, кожен снаряд містить 272 г уранового сплаву).

Такі снаряди були використані військами НАТО у бойових діях на території Югославії. Після їхнього застосування обговорювалася екологічна проблема радіаційного забруднення території країни.

Вперше уран як сердечник для снарядів був застосований у Третьому рейху.

Збіднений уран використовується в сучасній танковій броні, наприклад, танка M-1 "Абрамс".

Фізіологічна дія

У мікрокількостях (10 -5 -10 -8 %) виявляється у тканинах рослин, тварин та людини. Найбільшою мірою накопичується деякими грибами та водоростями. З'єднання урану всмоктуються у шлунково-кишковому тракті (близько 1%), у легенях – 50%. Основні депо в організмі: селезінка, нирки, скелет, печінка, легкі та бронхо-легеневі лімфатичні вузли. Вміст в органах та тканинах людини та тварин не перевищує 10 -7 р.

Уран та його сполуки токсичні. Особливо небезпечні аерозолі урану та його сполук. Для аерозолів розчинних у воді сполук урану ГДК у повітрі 0,015 мг/м³, для нерозчинних форм урану ГДК 0,075 мг/м³. При попаданні в організм уран діє на всі органи, будучи загальноклітинною отрутою. Уран практично незворотно, як і багато інших важких металів, зв'язується з білками, перш за все, з сульфідними групами амінокислот, порушуючи їх функцію. Молекулярний механізм дії урану пов'язаний з його здатністю пригнічувати активність ферментів. Насамперед уражаються нирки (з'являються білок і цукор у сечі, олігурія). При хронічній інтоксикації можливі порушення кровотворення та нервової системи.

Розвідані запаси урану у світі

Кількість урану в земній корі приблизно в 1000 разів перевищує кількість золота, в 30 разів - срібла, при цьому даний показник приблизно дорівнює аналогічному показнику у свинцю і цинку. Чимала частина урану розсіяна в ґрунтах, гірських породах та морській воді. Тільки відносно невелика частина концентрується у родовищах, де вміст цього елемента в сотні разів перевищує його середній вміст у земній корі. Розвідані світові запаси урану у родовищах становлять 5,4 млн. тонн.

Видобуток урану у світі

10 країн, що дають 94% світового видобутку урану

Згідно з «Червоною книгою з урану», випущеною ОЕСР, у 2005 видобуто 41 250 тонн урану (у 2003 – 35 492 тонни). За даними ОЕСР, у світі функціонує 440 реакторів комерційного призначення та близько 60 наукових, які споживають на рік 67 тис. тонн урану. Це означає, що його видобуток із родовищ забезпечував лише 60% обсягу його споживання (на 2009 р. ця частка зросла до 79%). Решта урану, що споживається енергетикою або 17,7 %, надходить із вторинних джерел.

Уран для «наукових та військових» цілей

Більшість урану для «наукових і військових» цілей витягується із старих ядерних боєголовок:

• за договором СНО-II 352 тонни - з обумовлених 500 (незважаючи на те, що договір не набув чинності, у зв'язку з виходом Росії з договору 14 червня 2002 року)
• за договором СНО-I (набрав чинності 5 грудня 1994 р, закінчився 5 грудня 2009 року) з російської сторони 500 тонн,
• за договором СНО-ІІІ (ДСНО) - договір підписаний 8 квітня 2010 року у Празі. Договір змінив СНВ-I, що минув у грудні 2009 року.

Видобуток у Росії

У СРСР основними уранорудними регіонами були Україна (родовище Желтореченське, Первомайське та ін.), Казахстан (Північний – Балкашинське рудне поле та ін.; Південний – Кизилсайське рудне поле та ін.; Східний; всі вони належать переважно вулканогенно-гідротермальному типу); Забайкалля (Антей, Стрільцівське та ін); Середня Азія, в основному Узбекистан з орудненнями у чорних сланцях з центром у м. Учкудук. Є маса дрібних рудопроявів та проявів. У Росії її основним урановорудным регіоном залишилося Забайкалля. На родовищі Читинської області (біля міста Краснокаменськ) видобувається близько 93 % російського урану. Видобуток здійснює шахтним способом «Приаргунське виробниче гірничо-хімічне об'єднання» (ППДГЗ), що входить до складу ВАТ «Атомредметзолото» (Урановий холдинг).

Інші 7% отримують методом підземного вилуговування ЗАТ «Далур» (Курганська область) та ВАТ «Хіагда» (Бурятія).

Отримані руди та урановий концентрат переробляються на Чепецькому механічному заводі.

За річним виробництвом урану (близько 3,3 тис. т.) Росія посідає 4 місце після Казахстану. Річне ж споживання урану в Росії зараз становить 16 тис. т і складається з витрат на власні АЕС в обсязі 5,2 тис. т, а також на експорт тепловиділяючих засобів (5,5 тис. т) та низькозбагаченого урану (6 тис. т ).

Видобуток у Казахстані

У 2009 році Казахстан вийшов на перше місце у світі з видобутку урану (добуто 13 500 тонн).

Видобуток в Україні

Вартість

Незважаючи на існуючі легенди про десятки тисяч доларів за кілограмові або навіть грамові кількості урану, реальна його ціна на ринку не дуже висока - не збагачений окис урану U 3 O 8 коштує менше 100 американських доларів за кілограм.

Розробка уранових руд рентабельна за ціни на уран у районі 80 дол./кг. В даний час ціна урану не дозволяє налагоджувати ефективну розробку його родовищ, тому існують прогнози, що можливе зростання ціни на уран до 75-90 дол./кг до 2013-2014 років.

До 2030 р. будуть повністю відпрацьовані великі та доступні родовища із запасами до 80 дол./кг і до освоєння почнуть залучатися важкодоступні родовища із собівартістю виробництва понад 130 дол./кг урану.

Пов'язано це з тим, що для запуску атомного реактора на збагаченому урані потрібні десятки або навіть сотні тонн палива, а для виготовлення ядерної зброї слід збагатити велику кількість урану для отримання придатних для створення бомби концентрацій.

Див. також

Посилання

• І. Н. Бекман. "Уран". Навчальний посібник. Відень, 2008, Москва, 2009. (у форматі PDF)
• Росія продала США значні запаси урану зброї

Примітки

1. Редкол.: Зефіров Н. С. (гл. ред.)Хімічна енциклопедія: 5 т. - Москва: Велика Російська енциклопедія, 1999. – Т. 5. – С. 41.
2. WebElements Periodic Table of the Elements | Uranium | кришталеві структури
3. Уран у Тлумачному словнику російської під ред. Ушакова
4. Енциклопедія «Кругосвіт»
5. Уран. Інформаційно-аналітичний центр "Мінерал"
6. Сировинна база урану. С. С. Наумов, ГІРНИЧНИЙ ЖУРНАЛ, N12,1999
7. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot та A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties
8. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot та A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
9. В уранових рудах у слідових кількостях є уран-236, що утворюється з урану-235 при нейтронному захопленні; в торієвих рудах є сліди урану-233, що виникає з торію-232 після нейтронного захоплення та двох послідовних бета-розпадів. Однак вміст цих ізотопів урану настільки мало, що може бути виявлено лише у спеціальних високочутливих вимірах.
10. Rosholt JN, et al. Isotopic fractionatio of uranium відносяться до ролі feature в Sandstone, Shirley Basin, Wyoming.//Economic Geology, 1964, 59, 4, 570-585
11. Rosholt JN, et al. Еволюція ізотопічної композиції уранію і терії в зонах солей.//Bull.
12. Чалов П. І. Ізотопне фракціонування природного урану. - Фрунзе: Ілім, 1975.
13. Tilton G.R. та ін. Ізотопічна композиція і розповсюдження ліжка, уранію, і теорія в precambrian granite. / / Bull. Geol. Soci. Am., 1956, 66, 9, 1131-1148
14. Шуколюков Ю. А. та ін. Ізотопні дослідження „природного ядерного реактора“.// Геохімія, 1977, 7. С. 976-991.
15. Мешик Алекс. Давній ядерний реактор.// У світі науки. Геофізика. 2006.2
16. Ремі Р. Неорганічна хімія. т.2. М., Світ, 1966. С. 206-223
17. Кац Дж, Рабінович Є. Хімія урану. М., Вид-во іноземної літератури, 1954.
18. Хмелевський В. К. Геофізичні методи дослідження земної кори. Міжнародний університет природи, суспільства та людини „Дубна“, 1997.
19. Довідник з геології нафти та газу / Под ред. Єрьоменко Н. А. - М.: Надра, 1984
20. Технічна енциклопедія 1927 року», том 24, стовп. 596…597, стаття «Уран»
21. http://www.pdhealth.mil/downloads/Characterisation_of_DU_projectiles.pdf
22. Видобуток урану у світі
23. NEA, IAEA. - OECD Publishing, 2006. - ISBN 9789264024250
24. World Nuclear Association. Supply of Uranium. 2011 року.
25. Мінерально-сировинна база та виробництво урану у Східному Сибіру та на Далекому Сході. Машковцев Р. А., Мігута А. К., Щеточкін Ст Н., Мінеральні ресурси Росії. Економіка та управління, 1-2008
26. Видобуток урану у Казахстані. Доповідь Мухтара Джакішева
27. Конирова, К. Казахстан вийшов перше місце з видобутку урану у світі (рус.) , Інформаційна агенція TREND(30.12.2009). Перевірено 30 грудня 2009 року.
28. Удо Ретберг; Переклад Олександра Полоцького(рус.). Переклад(12.08.2009). Архівовано з першоджерела 23 серпня 2011 року. Перевірено 12 травня 2010 року.
29. Експерти про прогноз цін на уран Російська атомна спільнота
30. http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/9.1_A.V.Boytsov.pdf
31. Ядерну зброю розділ про уранову бомбу.

З'єднання урану

Амонію діуранат ((NH 4) 2 U 2 O 7) Ацетат уранила (UO 2 (CH 3 COO) 2) Боргідрид урану (U(BH 4) 4) Бромід урану(III) (UBr 3) Бромід урану(IV) (UBr 4) Бромід урану(V) (UBr 5) Гідрид урану(III) (UH 3) Гідроксид урану(III) (U(OH) 3) Гідроксид уранілу (UO 2 (OH) 2) Діуранова кислота (H 2 U 2 O 7) Йодид урану(III) (UJ 3) Йодид урану(IV) (UJ 4) Карбонат уранила (UO 2 CO 3) Монооксид урану (UO) US UP Натрію діуранат (Na 2 U 2 O 7) Натрію уранат (Na 2 UO 4) Нітрат уранила (UO 2 (NO 3) 2) Нонаоксид тетраурану (U 4 O 9) Оксид урану(IV) (UO 2) Оксид урану(VI)-діурану(V) (U 3 O 8) Пероксид урану (UO 4) Сульфат урану(IV) (U(SO 4) 2) Сульфат уранила (UO 2 SO 4) Тридекаоксид пентаурану (U 5 O 13) Триоксид урану (UO 3) Уранова кислота (H 2 UO 4) Форміат уранила (UO 2 (CHO 2) 2) Фосфат урану(III) (U 2 (PO 4) 3) Фторид урану(III) (UF 3) Фторид урану(IV) (UF 4) Фторид урану(V) (UF 5) Фторид урану(VI) (UF 6) Фторид уранила (UO 2 F 2) Хлорид урану(III) (UCl 3) Хлорид урану(IV) (UCl 4) Хлорид урану(V) (UCl 5) Хлорид урану(VI) (UCl 6) Хлорид уранила (UO 2 Cl 2)