Jun
30
2015

Уран


В нормальных условиях радиоактивный элемент уран – это металл, имеющий большую атомную (молекулярную) массу – 238,02891 г/моль. По этому показателю он занимает второе место, т.к. тяжелее него только плутоний. Получение урана связано с последовательным выполнением целого ряда технологических операций:

  • концентрирование породы, её дробление и осаждение тяжелых фракций в воде
  • выщелачивание концентрата или кислородная продувка
  • перевод урана в твёрдое состояние (оксид либо тетрафторид UF4)
  • получение уранилнитрата UO2(NO3)2 путем растворения сырья в азотной кислоте
  • кристаллизация и прокаливание до получения оксида UO3
  • восстановление водородом до получения UO2
  • получение тетрафторида UF4 путем добавления газообразного фтористого водорода
  • восстановление металлического урана при помощи магния или кальция

уран металл

Минералы урана

Наиболее распространенные минералы U:

  • Настуран (уранинит) – самый известный оксид, который называют «тяжелой водой»
  • Карнотит
  • Тюямунит
  • Торбернит
  • Самарскит
  • Браннерит
  • Казолит
  • Клевеит

Производство урана

По данным российской компании Росатом, входящей в число мировых лидеров глобального уранового рынка,  всего на планете в 2014 году было добыто свыше 3 тысяч тонн урана. При этом, по словам представителей горнорудного дивизиона данной госкорпорации, объем российских запасов этого металла составляет 727,2 тысяч тонн (3-е место в мире), что гарантирует бесперебойную поставку необходимого сырья в течение многих десятилетий.

Уран: химические свойства

Основные химические свойства урана представлены в таблице:

Уран: химические свойства

Элемент U, подобно кюрию и плутонию, является искусственно получаемым элементом семейства актиноидов. Его химические свойства во многом схожи с характеристиками фольфрама, молибдена и хрома. Для урана характерна переменная валентность, а также склонность к образованию (UO2)+2 – уранила, являющегося комплексным ионом.

Методы обогащение урана

Как известно, природный U содержит 3 изотопа:

  • 238U (99,2745%)
  • 235U (0,72%)
  • 234U (0,0055%)

Под обогащением урана понимается увеличение в металле доли изотопа 235U – единственного, который способен на самостоятельную цепную ядерную реакцию.

Чтобы понять, как обогащают уран, необходимо учитывать степень его обогащения:

  • содержание 0,72% – может использоваться в некоторых энергетических реакторах
  • 2-5% – применяется в большинстве энергетических реакторов
  • до 20% (низкообогащенный) – для экспериментальных реакторов
  • более 20% (высокообогащенный или оружейный) – ядерные реакторы, оружие.

Как обогащают уран? Существует множество методов обогащения урана, но наиболее применимыми являются следующие:

  • электромагнитный – разгон элементарных частиц в специальном ускорителе и их закручивание в магнитном поле
  • аэродинамический – продувка газообразного урана через специальные сопла
  • газовое центрифугирование – находящийся в центрифуге урановый газ движется и по инерции отталкивает тяжелые молекулы к стенкам центрифуги
  • газодиффузионный метод обогащения урана – «просеивание» легких изотопов урана через мелкие поры специальных мембран

Где используется уран?

Где используется уран?

Основная сфера применения урана – топливо для ядерных реакторов, реакторов атомных электростанций, ядерных силовых установок. Кроме этого, изотоп 235U используется в ядерном оружии, в то время как необогащенный металл с высокой долей 238U позволяет получать вторичное ядерное топливо – плутоний.

Leave a Reply


Рубрики



Архив блога