Urano rūda: savybės, taikymas, kasyba. Mineralai: Urano rūdos

Irako ambasadoriaus JT žinutėje Mohammedas Ali al Hakimas liepos 9 d., teigiama, kad ISIS ekstremistai (Irako ir Levanto islamo valstybė) yra jų žinioje. TATENA (Tarptautinė atominės energijos agentūra) suskubo paskelbti, kad anksčiau Irake naudotos branduolinės medžiagos turi mažai toksiškų savybių, taigi ir islamistų užgrobtos medžiagos.

JAV vyriausybės šaltinis, susipažinęs su situacija, naujienų agentūrai „Reuters“ sakė, kad kovotojų pavogtas uranas greičiausiai nebuvo sodrintas, todėl mažai tikėtina, kad jis bus panaudotas branduoliniams ginklams gaminti. Irako valdžia oficialiai pranešė apie šį incidentą Jungtinėms Tautoms ir paragino „užkirsti kelią jo panaudojimo grėsmei“, praneša RIA Novosti.

Urano junginiai yra labai pavojingi. AiF.ru kalbama apie tai, kas tiksliai, taip pat kas ir kaip gali gaminti branduolinį kurą.

Kas yra uranas?

Uranas yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius 92, sidabriškai baltas, blizgus metalas, periodinėje lentelėje simbolizuojamas simboliu U. gryna forma jis yra šiek tiek minkštesnis už plieną, kalus, lankstus, talpinamas Žemės pluta(litosfera) ir vid jūros vandens ir praktiškai niekada nerandama gryna forma. Branduolinis kuras gaminamas iš urano izotopų.

Uranas yra sunkus, sidabriškai baltas, blizgus metalas. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / Pradinis įkėlėjas buvo Zxctypo iš en.wikipedia.

Urano radioaktyvumas

1938 metais vokietis fizikai Otto Hahn ir Fritz Strassmann apšvitino urano branduolį neutronais ir padarė atradimą: gaudydamas laisvąjį neutroną, urano izotopo branduolys dalijasi ir išskiria milžinišką energiją dėl fragmentų ir spinduliuotės kinetinės energijos. 1939-1940 metais Julijus Kharitonas Ir Jakovas Zeldovičius pirmą kartą teoriškai paaiškino, kad šiek tiek sodrinant natūralų uraną uranu-235, galima sudaryti sąlygas nuolatiniam atomo branduolių dalijimuisi, tai yra suteikti procesui grandininį pobūdį.

Kas yra prisodrintas uranas?

Prisodrintas uranas yra uranas, kuris gaminamas naudojant technologinis procesas, skirtas padidinti 235U izotopo dalį urane. Dėl to natūralus uranas skirstomas į prisodrintą ir nusodrintą uraną. Iš natūralaus urano išgavus 235U ir 234U, likusi medžiaga (uranas-238) vadinama „nusodrintu uranu“, nes jos išeikvotas 235 izotopu. Kai kuriais skaičiavimais, JAV saugoma apie 560 000 tonų nusodrintojo urano heksafluorido (UF6). Nusodrintasis uranas yra perpus radioaktyvesnis nei natūralus uranas, daugiausia dėl to, kad iš jo pašalinama 234 U. Kadangi pagrindinis urano panaudojimas yra energijos gamyba, nusodrintas uranas yra mažai naudojamas produktas, kurio ekonominė vertė maža.

Branduolinėje energetikoje naudojamas tik prisodrintas uranas. Dauguma programų turi urano izotopą 235U, kuriame galima savaime išsilaikanti branduolinė grandininė reakcija. Todėl šis izotopas naudojamas kaip kuras branduoliniuose reaktoriuose ir branduoliniuose ginkluose. U235 izotopo išskyrimas iš natūralaus urano yra sudėtinga technologija, kurią gali įgyvendinti nedaug šalių. Urano sodrinimas leidžia gaminti atominius branduolinius ginklus – vienfazius arba vienpakopius sprogstamuosius įtaisus, kuriuose pagrindinė energija gaunama vykstant sunkiųjų branduolių dalijimosi branduolinei reakcijai, kad susidarytų lengvesni elementai.

Uranas-233, dirbtinai gaminamas reaktoriuose iš torio (toris-232 pagauna neutroną ir virsta toriu-233, kuris skyla į protaktinumą-233, o vėliau į uraną-233), ateityje gali tapti įprastu branduoliniu kuru branduolinėje energetikoje. gamyklų (jau dabar yra reaktorių, kurie naudoja šį nuklidą kaip kurą, pvz., KAMINI Indijoje) ir atominių bombų gamyba (kritinė masė apie 16 kg).

Apie 20 mm skersmens 30 mm kalibro sviedinio (A-10 lėktuvo patrankos GAU-8) šerdis pagaminta iš nusodrintojo urano. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / Pradinis įkėlėjas buvo Nrcprm2026 iš en.wikipedia

Kurios šalys gamina prisodrintą uraną?

• Prancūzija
• Vokietija
• Olandija
• Anglija
• Japonija
• Rusija
• Kinija
• Pakistanas
• Brazilija

10 šalių, gaminančių 94% pasaulio urano produkcijos. Nuotrauka: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Kodėl urano junginiai pavojingi?

Uranas ir jo junginiai yra toksiški. Ypač pavojingi yra urano ir jo junginių aerozoliai. Vandenyje tirpių urano junginių aerozoliams didžiausia leistina koncentracija (MPC) ore yra 0,015 mg/m³, netirpių urano formų MAC yra 0,075 mg/m³. Kai uranas patenka į organizmą, jis veikia visus organus, nes yra bendras ląstelių nuodas. Uranas, kaip ir daugelis kitų sunkiųjų metalų, beveik negrįžtamai jungiasi su baltymais, pirmiausia su aminorūgščių sulfidinėmis grupėmis, sutrikdydamas jų funkciją. Molekulinis urano veikimo mechanizmas yra susijęs su jo gebėjimu slopinti fermentų aktyvumą. Visų pirma pažeidžiami inkstai (baltymai ir cukrus atsiranda šlapime, oligurija). At lėtinė intoksikacija Galimi kraujodaros ir nervų sistemos sutrikimai.

Urano naudojimas taikiems tikslams

• Nedidelis urano priedas suteikia stiklui gražią geltonai žalią spalvą.
• Natrio uranas dažymui naudojamas kaip geltonas pigmentas.
• Urano junginiai buvo naudojami kaip dažai dažant ant porceliano ir keraminėms glazūroms bei emaliams (dažyti spalvomis: geltona, ruda, žalia ir juoda, priklausomai nuo oksidacijos laipsnio).
• XX amžiaus pradžioje uranilo nitratas buvo plačiai naudojamas negatyvams sustiprinti ir pozityvams (fotografiniams atspaudams) nuspalvinti (atspalvinti).
• Geležies ir nusodrintojo urano lydiniai (uranas-238) naudojami kaip galingos magnetostrikcinės medžiagos.

Izotopas – tai įvairūs cheminio elemento atomai, turintys tą patį atominį (eilinį) skaičių, bet skirtingus masės skaičius.

Elementas III grupė periodinė lentelė, priklausanti aktinidams; sunkus, šiek tiek radioaktyvus metalas. Toris turi daugybę pritaikymų, kuriuose jis kartais atlieka nepakeičiamą vaidmenį. Šio metalo padėtis periodinėje elementų lentelėje ir branduolio struktūra nulėmė jo naudojimą taikaus atominės energijos naudojimo srityje.

*** Oligurija (iš graikų oligos – mažas ir ouron – šlapimas) – sumažėjęs per inkstus išskiriamo šlapimo kiekis.

Atradimas planetos mastu. Tai mokslininkų galima pavadinti Urano atradimu. Planeta buvo atrasta 1781 m.

Jo atradimas tapo priežastimi pavadinti vieną iš periodinės lentelės elementai. Uranas metalas buvo išskirtas iš dervos mišinio 1789 m.

Ažiotažas aplinkui nauja planeta dar nebuvo įsitvirtinęs, todėl paviršiuje iškilo mintis pavadinti naują medžiagą.

XVIII amžiaus pabaigoje radioaktyvumo sąvokos nebuvo. Tuo tarpu tai yra pagrindinė antžeminio urano savybė.

Su juo dirbę mokslininkai buvo paveikti radiacijos to nežinodami. Kas buvo pradininkas ir kokios kitos elemento savybės, pasakysime toliau.

Urano savybės

Uranas – elementas, atrado Martinas Klaprothas. Jis sulydė dervą su šarmu. Lydymosi produktas buvo nevisiškai tirpus.

Klaprothas suprato, kad tariamų , ir mineralo sudėtyje nėra. Tada mokslininkas ištirpino mišinį .

Iš tirpalo iškrito žali šešiakampiai. Chemikas juos paveikė geltonu krauju, tai yra kalio heksacianoferatu.

Iš tirpalo iškrito rudos nuosėdos. Klaprotas redukavo šį oksidą linų sėmenų aliejus, kalcinuotas. Rezultatas buvo milteliai.

Teko jau kalcinuoti maišant su rudu. Sukepintoje masėje rasta naujo metalo grūdelių.

Vėliau paaiškėjo, kad ne gryno urano, ir jo dioksidas. Atskirai elementas buvo gautas tik po 60 metų, 1841 m. Ir dar po 55 metų Antoine'as Becquerelis atrado radioaktyvumo reiškinį.

Urano radioaktyvumas dėl elemento branduolio gebėjimo užfiksuoti neutronus ir fragmentuoti. Tuo pačiu išsiskiria įspūdinga energija.

Jį lemia spinduliuotės ir fragmentų kinetiniai duomenys. Galima užtikrinti nenutrūkstamą branduolių dalijimąsi.

Grandininė reakcija paleidžiamas, kai natūralus uranas prisodrintas 235-uoju jo izotopu. Tai nėra taip, kaip jis pridedamas prie metalo.

Priešingai, iš rūdos pašalinamas mažai radioaktyvus ir neefektyvus 238-asis nuklidas, taip pat 234-asis.

Jų mišinys vadinamas nusodrintu, o likęs uranas – prisodrintu. Pramonininkams kaip tik to ir reikia. Bet apie tai kalbėsime atskirame skyriuje.

Uranas spinduliuoja, tiek alfa, tiek beta su gama spinduliais. Jie buvo atrasti pamačius metalo poveikį ant juodai apvyniotos fotografijos plokštės.

Tapo aišku, kad naujasis elementas kažką skleidžia. Kol Kiuriai tyrė, ką tiksliai, Marija gavo radiacijos dozę, dėl kurios chemikas susirgo kraujo vėžiu, nuo kurio moteris mirė 1934 m.

Beta spinduliuotė gali sunaikinti ne tik Žmogaus kūnas, bet ir pats metalas. Koks elementas susidaro iš urano? Atsakymas: - brevy.

Priešingu atveju jis vadinamas protactinium. Atrastas 1913 m., kaip tik tyrinėjant uraną.

Pastarasis virsta breviumu be išorinio poveikio ir reagentų, tik nuo beta skilimo.

Išoriškai uranas – cheminis elementas- spalvos su metaliniu blizgesiu.

Taip atrodo visi aktinidai, kuriems priklauso 92 medžiaga. Grupė prasideda skaičiumi 90 ir baigiasi skaičiumi 103.

Stovi sąrašo viršuje radioaktyvusis elementas uranas, pasireiškia kaip oksidatorius. Oksidacijos būsenos gali būti 2, 3, 4, 5, 6.

Tai yra, 92-asis metalas yra chemiškai aktyvus. Jei uraną susmulkinsite į miltelius, jis savaime užsidegs ore.

IN įprasta forma medžiaga oksiduosis susilietus su deguonimi, pasidengdama vaivorykštės plėvele.

Jei padidinsite temperatūrą iki 1000 laipsnių Celsijaus, chem. urano elementas Prisijungti su . Susidaro metalo nitridas. Ši medžiaga yra geltonos spalvos.

Įmeskite jį į vandenį ir jis ištirps, kaip ir grynas uranas. Visos rūgštys ją taip pat ėsdina. Elementas išstumia vandenilį iš organinių elementų.

Uranas taip pat išstumia jį iš druskos tirpalai, , , , . Jei toks tirpalas bus supurtytas, 92-ojo metalo dalelės pradės švytėti.

Urano druskos nestabilus, suyra šviesoje arba esant organinėms medžiagoms.

Elementas galbūt tik abejingas šarmams. Metalas su jais nereaguoja.

Urano atradimas yra supersunkaus elemento atradimas. Jo masė leidžia iš rūdos izoliuoti metalą, o tiksliau su juo esančius mineralus.

Užtenka sutrinti ir supilti į vandenį. Urano dalelės nusės pirmiausia. Čia prasideda metalo kasyba. Išsami informacija kitame skyriuje.

Urano kasyba

Gavę sunkių nuosėdų, pramonininkai koncentratą išplauna. Tikslas yra paversti uraną į tirpalą. Naudojama sieros rūgštis.

Išimtis daroma dervai. Šis mineralas netirpsta rūgštyje, todėl naudojami šarmai. Sunkumų paslaptis yra 4-valentės urano būsenos.

Rūgščių išplovimas taip pat neveikia su,. Šiuose mineraluose 92-asis metalas taip pat yra 4-valentinis.

Tai apdorojama hidroksidu, žinomu kaip kaustinė soda. Kitais atvejais deguonies išvalymas yra geras. Atskirai sieros rūgšties kaupti nereikia.

Rūdą su sulfidiniais mineralais pakanka pašildyti iki 150 laipsnių ir nukreipti į ją deguonies srovę. Dėl to susidaro rūgštis, kuri nuplaunama Uranas.

Cheminis elementas ir jo taikymas siejamas su grynomis metalo formomis. Priemaišoms pašalinti naudojama sorbcija.

Jis atliekamas su jonų mainų dervomis. Taip pat tinka ekstrahavimas organiniais tirpikliais.

Belieka į tirpalą įpilti šarmo, kad nusodintų amonio uranatus, ištirpinti juos azoto rūgštyje ir paveikti.

Rezultatas bus 92-ojo elemento oksidai. Jie pašildomi iki 800 laipsnių ir redukuojami vandeniliu.

Galutinis oksidas paverčiamas urano fluoridas, iš kurio kalcio terminio redukavimo būdu gaunamas grynas metalas. , kaip matote, nėra paprasta. Kam taip stengtis?

Urano panaudojimas

92-asis metalas yra pagrindinis branduolinių reaktorių kuras. Stacionarioms tinka liesas mišinys, o elektrinėms naudojamas praturtintas elementas.

235-asis izotopas taip pat yra branduolinių ginklų pagrindas. Antrinį branduolinį kurą taip pat galima gauti iš metalo 92.

Čia verta užduoti klausimą, in į kokį elementą virsta uranas?. Iš 238-ojo izotopo , yra dar viena radioaktyvi, itin sunki medžiaga.

Pačiame 238-ajame uranas puiku pusė gyvenimo, trunka 4,5 milijardo metų. Toks ilgalaikis naikinimas lemia mažą energijos intensyvumą.

Jei svarstysime apie urano junginių naudojimą, jo oksidai yra naudingi. Jie naudojami stiklo pramonėje.

Oksidai veikia kaip dažikliai. Galima gauti nuo šviesiai geltonos iki tamsiai žalios. Medžiaga fluorescuoja ultravioletiniuose spinduliuose.

Ši savybė naudojama ne tik stiklinėms, bet ir urano glazūroms. Urano oksidų juose yra nuo 0,3 iki 6%.

Dėl to fonas yra saugus ir neviršija 30 mikronų per valandą. Urano elementų nuotrauka, tiksliau, produktai su jo dalyvavimu yra labai spalvingi. Akį traukia stiklo ir indų švytėjimas.

Urano kaina

Už kilogramą neprisodrinto urano oksido jie duoda apie 150 dolerių. Didžiausios vertės buvo pastebėtos 2007 m.

Tada kaina siekė 300 dolerių už kilogramą. Urano rūdos plėtra išliks pelninga net už 90-100 įprastinių vienetų kainą.

Kas atrado elementą uraną, nežinojo, kokios jo atsargos žemės plutoje. Dabar jie suskaičiuoti.

Dideli telkiniai su pelninga gamybos kaina bus išeikvoti iki 2030 m.

Jei naujų telkinių nebus rasta arba metalui alternatyvų, jo kaina padidės.

Urano panaudojimas technologijoje

Santrauka skyrius

Pagrindinės urano panaudojimo sritys.

Branduolinės energetikos plėtra. Pasiektas lygis ir perspektyvos. Šiems tikslams reikalingo urano kiekio įvertinimas.

Urano atsargos ir urano kasybos pramonė. Urano koncentratų gamybos lygis. Urano gamybos ir vartojimo plėtros tendencijos ir sąlygos.

Pagrindiniai junginių, metalo, urano lydinių, kuro elementų (FEL) ir kuro rinklių (FA) gamybos technologijos etapai (proceso etapai).

Uranas yra radioaktyvus elementas ir jo taikymo sritis daugiausia priklauso nuo jo izotopinės sudėties. Gamtinį uraną sudaro trys izotopai:

Gamtinio urano savitasis radioaktyvumas yra 0,67 mikrokiurie/g (padalijus beveik per pusę tarp U-234 ir U-238, U-235 įneša nedidelį indėlį). Gamtinis uranas yra pakankamai radioaktyvus, kad fotografinė plokštelė būtų eksponuojama maždaug per valandą.

Taip pat į senovės laikai(I a. pr. Kr.) natūralus urano oksidas buvo naudojamas geltonai keramikos glazūrai gaminti. Tarp Pompėjos ir Herkulano griuvėsių rasta keramikos šukių su geltona glazūra (kuriame yra daugiau nei 1 % urano oksido). Manoma, kad urano stiklas atsirado mažiausiai 79 mūsų eros metais, o tai datuojama mozaika, rasta romėnų viloje Posillipo kyšulyje Neapolio įlankoje (Italija) 1912 m., kurioje yra geltono stiklo, kuriame urano oksido kiekis yra maždaug 1 % (žr. pav. Papildomos medžiagos 3 skyriui). Pradedant vėlyvaisiais viduramžiais pikio mišinys (uranitas) buvo pradėtas kasti Habsburgų sidabro kasyklose netoli Jachymovo miesto Bohemijoje (dabar Jachymov, Čekija) ir buvo naudojamas kaip dažiklis vietinėje stiklo gamyboje.

Šiuolaikinėje istorijoje pirmieji technologiškai pagamintų urano junginių panaudojimo būdai taip pat buvo ruošiant spalvotas (daugiausia raudonos, oranžinės ir rudos) glazūras keramikai, taip pat gaminant urano stiklą, kuris yra geltonai žalios spalvos ir gali fluorescuoti. kai yra veikiamas saulės ar ultravioletinių spindulių.

Plačiai paplitęs urano stiklo gaminių gamyba Europoje prasidėjo XIX amžiaus 20–30-aisiais ir tęsėsi iki XX amžiaus 50-ųjų. Bohemijos meistras Josephas Riedlis sukūrė naujų atspalvių – geltonos ir žalios – stiklo lydymo metodą, o urano dažai suteikė jiems tokį paslaptingą švytėjimą. Riedlis užsiėmė urano stiklo gaminių gamyba 1830–1848 metais. 1830-aisiais Rusijoje Gusevskio gamykloje pradėtas gaminti naujas urano stiklas. Urano stiklams rekomenduojamos kalcio, cinko, bario kompozicijos, geriausia su didelis kiekis kalio ir boro, tai suteikia intensyvesnę stiklo fluorescenciją. Švino stiklai nefluorescuoja, nes sugeria ultravioletiniai spinduliai. Urano stiklams be fluorescencijos švino stiklo kompozicijos taip pat gali būti naudojamos, pavyzdžiui, papuošaluose, imituojant topazą – tokie stiklai turi geltona, panašus į topazą. Urano kiekis turėtų būti santykinai didelis, nes urano spalvinimo galia stiklo kompozicijose yra maža. Urano kiekis svyruoja nuo 0,3...1,5% UO 3 iki 4...6% UO 3. Tačiau įvedant didesnį urano oksidą, stiklo fluorescencija palaipsniui silpnėja. Uranas įvedamas į krūvį oksidų (UO 2, U 3 O 8 arba UO 3), natrio uranato (Na 2 UO 4 arba Na 2 U 2 O 7) arba uranilo nitrato pavidalu.

Šiuo metu Čekijoje gaminamas nedidelis urano stiklo ir iš jo pagamintų gaminių kiekis. Uranas taip pat įterpiamas į kai kurių tipų optinius stiklus, pavyzdžiui, geltonąjį borosilikatinį optinį stiklą ZhS19, kuriame yra 1,37% UO 3, arba žalią cinko fosfato optinį stiklą ZS7, kuriame yra 2,8% UO 3.

Dažniausiai naudojamas moderni technologija turi urano izotopą 235 U, kuriame galima savaime išsilaikanti grandininė branduolinė reakcija. Todėl šis izotopas naudojamas kaip kuras branduoliniuose reaktoriuose, taip pat branduoliniuose ginkluose. U 235 izotopo išskyrimas iš natūralaus urano yra sudėtinga technologinė problema. U-235 sodrinimo laipsnis branduoliniame kure atominėms elektrinėms svyruoja nuo 2-4,5%, ginklams - ne mažiau kaip 80%, o geriau - 90%. JAV ginklams tinkamas uranas-235 prisodrintas iki 93,5 %; pramonė pajėgi pagaminti 97,65% – tokios kokybės uranas naudojamas kariniam jūrų laivynui skirtuose reaktoriuose. 1998 m. Oak Ridge nacionalinės laboratorijos (ORNL) izotopų skyrius tiekė 93% U-235 po 53 USD/g.

Izotopas U 238 gali dalytis veikiamas bombardavimo su didelės energijos neutronais, ši savybė naudojama termobranduolinių ginklų galiai padidinti (naudojami termobranduolinės reakcijos generuojami neutronai). Termobranduolinėse galvutėse dažnai yra nusodinto urano sluoksnis, supantis pagrindinį termobranduolinį krūvį. Šis sluoksnis iš pradžių tarnauja kaip reakcijos masė, leidžianti stipriau suspausti detonacijos metu ir užbaigti termobranduolinę reakciją. Didelis didelės energijos neutronų srautas, atsirandantis dėl termobranduolinės reakcijos, sukelia U-238 skilimą, o tai padidina kovinės galvutės galią. Tokie ginklai klasifikuojami kaip ginklai, veikiantys pagal „skilimo-sintezės-skilimo“ schemą, atspindinčią tris iš eilės vykstančius sprogimo etapus. Energija, išsiskirianti galutinio nusodrintojo urano dalijimosi metu, sudaro didelę visos termobranduolinio įrenginio galios dalį. Pavyzdžiui, 77% iš 10,4 megatonų Ivy Mike'o termobranduolinio sprogimo 1952 m. atsirado dėl nusodinto urano dalijimosi. Kadangi nusodrintas uranas neturi kritinės masės, jo į termobranduolinį krūvį galima pridėti beveik neribotais kiekiais. 1961 m. SSRS caro bombos bandymo metu išlaisvinta galia buvo „tik“ 50 megatonų (90 % jos atsirado dėl pačios termobranduolinės reakcijos), nes nusodrintasis uranas paskutiniame surinkimo etape buvo pakeistas švinu. Jei būtų naudojamas nusodrintas uranas, sprogimo išeiga būtų 100 megatonų.

Svarbus šio urano izotopo panaudojimas yra plutonio-239 gamyba. Dėl neutronų gaudymo ir β skilimo 238 U gali būti paverčiami 239 Pu, kuris vėliau naudojamas kaip branduolinis kuras. Bet koks reaktorių kuras, kurio 235 izotopas turi natūralų arba iš dalies prisodrintą uraną, pasibaigus kuro ciklui turi tam tikrą plutonio dalį.

Išgavus U-235 iš natūralaus urano, likusi medžiaga vadinama „nusodrintu uranu“, nes jis yra išeikvotas 235-ajame izotope. JAV saugoma apie 560 tūkst. tonų nusodrintojo urano heksafluorido (UF 6), Rusijoje – apie 700 tūkst.

Nusodrintasis uranas yra perpus radioaktyvesnis už gamtinį uraną, daugiausia dėl to, kad iš jo pašalinamas U-234. Kadangi pagrindinis urano panaudojimas yra energijos gamyba, nusodrintas uranas yra nenaudingas produktas, turintis mažai ekonominės vertės. Nusodrintojo urano panaudojimo būdų paieška yra didelis iššūkis sodrinimo įmonėms.

Jo naudojimas daugiausia susijęs su dideliu urano tankiu ir santykinai maža kaina. Du svarbiausi nusodrintojo urano naudojimo būdai yra apsauga nuo radiacijos (kaip keista) ir kaip balastas aviacijos ir kosmoso srityse, pavyzdžiui, orlaivių valdymo paviršiuose. Kiekviename iki devintojo dešimtmečio vidurio pagamintame Boeing 747 lėktuve yra 400–1500 kg nusodrintojo urano, skirto šiam tikslui. Urano naudojimo civiliniuose orlaiviuose problema yra ta, kad avarijos atveju uranas sudega per ugnį ir patenka į aplinką oksido pavidalu. Kai 1977 metais Tenerifės oro uoste susidūrė du Boeing 747, per gaisrą sudegė 3000 kg urano. Kitas gerai žinomas tokio tipo avarijos atvejis, kai į aplinką pateko kranas, yra 1992 m. Amsterdamo nelaimė. Šiuo metu „Boeing“ ir „McDonnell-Douglas“ civiliniuose orlaiviuose nenaudoja urano atsvarų.

Nusodrintasis uranas daugiausia naudojamas naftos gręžiniuose smūginių strypų pavidalu (laidinio gręžimo atveju), jo svoris įsuka įrankį į gręžinius, užpildytus gręžimo skysčiu. Ši medžiaga taip pat naudojama greitaeigiuose giroskopų rotoriuose, dideliuose smagračiuose, kaip balastas kosminiuose nusileidimo įrenginiuose ir lenktyninėse jachtose. Kiek netikėtas pritaikymas – urano panaudojimas „Formulės 1“ lenktyniniuose automobiliuose Pagal taisykles minimalus automobilio svoris turėtų būti 600 kg, tačiau dizaineriai iš pradžių stengiasi kuo labiau sumažinti svorį, o vėliau jį padidinti. 600 kg, įdėjus nusodrintojo urano balastus ir pasiekiant geriausią balansą.

Tačiau labiausiai žinomas nusodrintojo urano panaudojimas yra šarvus pradurtų sviedinių šerdis (subkalibriniai sviediniai su itin sunkia šerdimi). Su tam tikru lydiniu su kitais metalais ir terminiu apdorojimu (lydymas 2% Mo arba 0,75-3,5% Ti, greitas metalo gesinimas, įkaitintas iki 850 °C vandenyje arba aliejuje, toliau 5 valandas išlaikant 450 °C temperatūroje) metalo urano. tampa kietesni ir stipresni už plieną (tempiamasis stipris > 1600 MPa). Kartu su dideliu tankiu sukietintas uranas itin efektyviai prasiskverbia į šarvus, savo efektyvumu panašų į daug brangesnį monokristalinį volframą. Šarvų naikinimo procesą lydi didžiosios urano dalies susmulkinimas į dulkes, dulkių prasiskverbimas į saugomą objektą ir užsidegimas ore iš kitos pusės. Per Dykumos audrą mūšio lauke liko apie 300 tonų nusodrintojo urano (daugiausia sviedinių liekanos iš A-10 atakos lėktuvo 30 mm GAU-8 pabūklo, kiekviename korpuse yra 272 g urano lydinio). JAV armija naudoja uraną sviediniuose 120 arba 105 mm tankų pabūkluose (M1 Abrams ir M60A3) ir 25 mm M242 pabūkluose, sumontuotuose M2 Bradley ir LAV-AT. Naudojamos urano šerdies kulkos (20, 25 ir 30 mm kalibro). Jūrų pėstininkų korpusas, JAV oro pajėgos ir karinis jūrų laivynas. Rusijos (sovietų) armija nusodrintą uraną tankų sviediniuose naudojo nuo aštuntojo dešimtmečio pabaigos, daugiausia 115 mm tanko T-62 pabūklui ir 125 mm pabūklui T-64, T-72, T-80. ir T-cisternos 90. Tankų pabūklų ir karinio jūrų laivyno pabūklų sviedinius, kuriuose yra nusodrintojo urano, taip pat naudoja Didžiosios Britanijos, Izraelio, Prancūzijos, Kinijos, Pakistano ir kt. Iš viso tokie ginklai gaminami 18 šalių.

Dėl didelio tankio nusodrintas uranas taip pat naudojamas šiuolaikiniuose tankų šarvuose („sumuštinio“ tarp dviejų šarvuočio plieno lakštų pavidalu), pavyzdžiui, M-1 Abrams tankuose (modifikacijos M1A1HA ir M1A2), pastatytuose po 1998 m.

Šiuo metu vyksta švino pakeitimas nusodrintu uranu gaminant liftų ir kranų atsvarus.

URANAS (pavadintas prieš pat atrastą Urano planetą; lot. uranas * a. uranas; n. Uranas; f. uranas; i. uranas), U, yra Mendelejevo periodinės sistemos III grupės radioaktyvus cheminis elementas, atominis skaičius 92, atominė masė 238.0289, priklauso aktinidams. Gamtinį uraną sudaro trijų izotopų mišinys: 238 U (99,282%, T 1/2 4 468,10 9 metai), 235 U (0,712%, T 1/2 0,704,10 9 metai), 234 U (0,006%, T 1). /2 0,244,10 6 metai). Taip pat žinoma 11 dirbtinių radioaktyvių urano izotopų, kurių masės skaičiai yra nuo 227 iki 240. 238 U ir 235 U yra dviejų natūralaus skilimo eilučių įkūrėjai, dėl kurių jie atitinkamai virsta stabiliais izotopais 206 Pb ir 207 Pb.

Uraną UO 2 pavidalu 1789 m. atrado vokiečių chemikas M. G. Klaprothas. Urano metalą 1841 metais gavo prancūzų chemikas E. Peligot. Ilgas laikas uranas buvo naudojamas labai ribotai ir tik 1896 m. atradus radioaktyvumą, buvo pradėtas jo tyrimas ir naudojimas.

Urano savybės

Laisvas uranas yra šviesiai pilkas metalas; žemesnėje nei 667,7°C jai būdinga ortorombinė (a=0,28538 nm, b=0,58662 nm, c=0,49557 nm) kristalinė gardelė (a-modifikacija), 667,7-774°C temperatūros diapazone - tetragonalinė (a = 9 nm. , c = 0,5656 nm, G modifikacija), esant aukštesnei temperatūrai – į kūną orientuota kubinė gardelė (a = 0,3538 nm, g modifikacija). Tankis 18700 kg/m 3, lydymosi temperatūra 1135°C, virimo temperatūra apie 3818°C, molinė šiluminė talpa 27,66 J/(mol.K), savitoji elektrinė varža 29,0,10 -4 (Ohm.m), šilumos laidumas 22,5 W/(m.K), linijinio plėtimosi temperatūros koeficientas 10,7,10 -6 K -1. Urano perėjimo į superlaidžią būseną temperatūra yra 0,68 K; silpnas paramagnetinis, specifinis magnetinis jautrumas 1.72.10 -6. Branduoliai 235 U ir 233 U dalijasi spontaniškai, taip pat gaudydami lėtus ir greitus neutronus, 238 U dalijasi tik pagavę greituosius (daugiau nei 1 MeV) neutronus. Užfiksavus lėtus neutronus, 238 U virsta 239 Pu. Kritinė urano masė (93,5 % 235 U) in vandeniniai tirpalai mažiau nei 1 kg, atviram kamuoliui apie 50 kg; 233 U kritinė masė yra maždaug 1/3 kritinės 235 U masės.

Ugdymas ir laikymas gamtoje

Pagrindinis urano vartotojas yra branduolinė energija (branduoliniai reaktoriai, atominės elektrinės). Be to, uranas naudojamas branduoliniams ginklams gaminti. Visos kitos urano naudojimo sritys yra griežtai antraeilės svarbos.

Pastaraisiais metais branduolinės energetikos tema tampa vis aktualesnė. Branduolinei energijai gaminti įprasta naudoti tokią medžiagą kaip uranas. Tai cheminis elementas, priklausantis aktinidų šeimai.

Šio elemento cheminis aktyvumas lemia tai, kad jis nėra laisvos formos. Jo gamybai naudojami mineraliniai dariniai, vadinami urano rūdomis. Juose koncentruojamas toks kuro kiekis, kuris leidžia šio cheminio elemento gavybą laikyti ekonomiškai racionalia ir pelninga. Šiuo metu mūsų planetos žarnyne šio metalo kiekis viršija aukso atsargas 1000 kartų(cm. ). Apskritai šio cheminio elemento nuosėdos dirvožemyje, vandens aplinkoje ir uolienose yra daugiau nei 5 milijonai tonų.

Laisvoje būsenoje uranas yra pilkai baltas metalas, kuriam būdingos 3 alotropinės modifikacijos: rombinės kristalinės, tetragoninės ir į kūną orientuotos kubinės gardelės. Šio cheminio elemento virimo temperatūra yra 4200 °C.

Uranas yra chemiškai aktyvi medžiaga. Ore šis elementas lėtai oksiduojasi, lengvai tirpsta rūgštyse, reaguoja su vandeniu, bet nesąveikauja su šarmais.

Urano rūdos Rusijoje paprastai klasifikuojamos pagal įvairių ženklų. Dažniausiai jie skiriasi išsilavinimu. Taip, yra endogeninės, egzogeninės ir metamorfogeninės rūdos. Pirmuoju atveju tai yra mineraliniai dariniai, susidarę veikiant aukšta temperatūra, drėgmė ir pegmatitas tirpsta. Egzogeninių urano mineralinių darinių susidaro paviršiaus sąlygomis. Jie gali susidaryti tiesiai ant žemės paviršiaus. Taip nutinka dėl požeminio vandens cirkuliacijos ir nuosėdų kaupimosi. Metamorfogeniniai mineraliniai dariniai atsiranda dėl iš pradžių išsklaidyto urano persiskirstymo.

Pagal urano kiekį šios natūralios formacijos gali būti:

• itin turtingas (daugiau nei 0,3 proc.);
• turtingas (nuo 0,1 iki 0,3%);
• privačių asmenų (nuo 0,05 iki 0,1 proc.);
• prastas (nuo 0,03 iki 0,05%);
• nebalansinis (nuo 0,01 iki 0,03 proc.).

Šiuolaikinis urano panaudojimas

Šiandien uranas dažniausiai naudojamas kaip kuras raketų varikliams ir branduoliniams reaktoriams. Atsižvelgiant į šios medžiagos savybes, ji taip pat skirta padidinti branduolinio ginklo galią. Šis cheminis elementas taip pat buvo naudojamas tapyboje. Jis aktyviai naudojamas kaip geltonos, žalios, rudos ir juodos spalvos pigmentai. Uranas taip pat naudojamas šarvus pradurtų sviedinių šerdims gaminti.

Urano rūdos kasimas Rusijoje: ko tam reikia?

Radioaktyviųjų rūdų gavyba vykdoma naudojant tris pagrindines technologijas. Jei rūdos telkiniai koncentruojami kuo arčiau žemės paviršiaus, tada joms išgauti įprasta naudoti atviros duobės technologiją. Tai apima buldozerių ir ekskavatorių, kurie kasa skyles, naudojimą didelis dydis ir sukrauti susidariusius mineralus į savivarčius. Tada jis siunčiamas į apdorojimo kompleksą.

Kai šis mineralinis darinys yra giliai, įprasta naudoti požeminės kasybos technologiją, kuri apima iki 2 kilometrų gylio kasyklą. Trečioji technologija labai skiriasi nuo ankstesnių. Išplovimas žemėje, siekiant sukurti urano telkinius, apima gręžinių gręžimą, per kurį uranas pumpuojamas į telkinius. sieros rūgšties. Toliau išgręžiamas kitas šulinys, reikalingas gautam tirpalui pumpuoti į žemės paviršių. Tada jis pereina sorbcijos procesą, kuris leidžia surinkti šio metalo druskas ant specialios dervos. Paskutinis SPV technologijos etapas – ciklinis dervos apdorojimas sieros rūgštimi. Šios technologijos dėka šio metalo koncentracija tampa maksimali.

Urano rūdos telkiniai Rusijoje

Rusija laikoma viena iš pasaulio lyderių urano rūdos gavybos srityje. Per pastaruosius kelis dešimtmečius Rusija pagal šį rodiklį nuolat buvo tarp 7 pirmaujančių šalių.

Didžiausi šių natūralių mineralinių darinių telkiniai yra:

Didžiausi urano gavybos telkiniai pasaulyje – pirmaujančios šalys

Australija laikoma urano gavybos lydere pasaulyje. Šioje valstybėje yra sutelkta daugiau nei 30% visų pasaulio rezervų. Didžiausi Australijos telkiniai yra „Olympic Dam“, „Beverly“, „Ranger“ ir „Honemoon“.

Pagrindinis Australijos konkurentas yra Kazachstanas, kuriame yra beveik 12% pasaulio kuro atsargų. Kanadoje ir Pietų Afrikoje yra po 11% pasaulio urano atsargų, Namibijoje – 8%, Brazilijoje – 7%. Pirmąjį septintuką uždaro Rusija su 5 proc. Į lyderių sąrašą taip pat įtrauktos tokios šalys kaip Namibija, Ukraina ir Kinija.

Didžiausi pasaulyje urano telkiniai yra:

Laukas	Šalis	Pradėkite apdorojimą
Olimpinė užtvanka	Australija	1988
Rossingas	Namibija	1976
McArthur upė	Kanada	1999
Inkai	Kazachstanas	2007
Dominija	pietų Afrika	2007
Rangeris	Australija	1980
Charasanas	Kazachstanas	2008

Urano rūdos atsargos ir gamybos apimtys Rusijoje

Ištirtos urano atsargos mūsų šalyje vertinamos daugiau nei 400 tūkst. Tuo pačiu metu prognozuojami ištekliai – daugiau nei 830 tūkst. 2017 metais Rusijoje yra 16 urano telkinių. Be to, 15 jų yra sutelkti Užbaikalėje. Pagrindinis urano rūdos telkinys laikomas Streltsovskoe rūdos telkiniu. Daugumoje vietinių telkinių gamyba vykdoma šachtos metodu.

• Uranas buvo atrastas dar XVIII a. 1789 metais vokiečių mokslininkui Martinui Klaprothui pavyko iš rūdos pagaminti į metalą panašų uraną. Įdomu tai, kad šis mokslininkas yra ir titano bei cirkonio atradėjas.
• Urano junginiai aktyviai naudojami fotografijos srityje. Šis elementas naudojamas teigiamiems nuspalvinti ir negatyvams sustiprinti.
• Pagrindinis skirtumas tarp urano ir kitų cheminiai elementai yra natūralus radioaktyvumas. Urano atomai laikui bėgant linkę keistis nepriklausomai. Tuo pačiu metu jie skleidžia žmogaus akiai nematomus spindulius. Šie spinduliai skirstomi į 3 tipus – gama, beta ir alfa spinduliuotę (žr.).