Uranus (element)

Izotop	Prevalență _	Jumătate de viață	Canal de dezintegrare	Produs de degradare
232 U	sinteză.	68,9 ani	SD	-
232 U	sinteză.	68,9 ani	α	228th _
233 U	urme de cantități	1.592⋅10 5 ani	SD	-
233 U	urme de cantități	1.592⋅10 5 ani	α	229th _
234 U	0,005%	2.455⋅10 5 ani	SD	-
234 U	0,005%	2.455⋅10 5 ani	α	230th _
235 U	0,720%	7.04⋅10 8 ani	SD	-
235 U	0,720%	7.04⋅10 8 ani	α	231th _
236 U	urme de cantități	2.342⋅10 7 ani	SD	-
236 U	urme de cantități	2.342⋅10 7 ani	α	232th _
238 U	99,274%	4.468⋅10 9 ani	α	234th _
			SD	-
			β − β −	238 Pu

92	Uranus
U238,0289
5f 3 6d 1 7s 2

Uraniu ( U , lat. Uraniu ; denumire veche - uraniu [ 4] ) - un element chimic al grupului al 3-lea (conform clasificării învechite - un subgrup lateral al celui de-al treilea grup, IIIB) din a șaptea perioadă a sistemului periodic a elementelor chimice ale lui D. I. Mendeleev , cu număr atomic 92.

Aparține familiei actinidelor .

Substanța simplă uraniu este un metal alb-argintiu slab radioactiv .

Uraniul nu are izotopi stabili . Cei mai des întâlniți izotopi ai uraniului sunt uraniul-238 (are 146 neutroni , în uraniul natural este de 99,3%) și uraniu-235 (143 neutroni, conținutul în uraniu natural este de 0,7204% [5] ).

Istorie

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oxidul de uraniu natural a fost folosit pentru a face vase galbene. Așadar, lângă Napoli, a fost găsit un fragment de sticlă galbenă care conține 1% oxid de uraniu și datează din anul 79 d.Hr. e. [6] Prima dată importantă din istoria uraniului este 1789, când filozoful și chimistul german Martin Heinrich Klaproth a redus „pământul” galben-auriu extras din minereul de pitchblendă săsească la o substanță asemănătoare metalului negru. În cinstea celei mai îndepărtate planete cunoscute atunci (descoperită de Herschel cu opt ani mai devreme), Klaproth, considerând noua substanță un element , a numit-o uraniu (prin aceasta a vrut să susțină propunerea lui Johann Bode de a numi noua planetă „ Uranus ”. în loc de „Steaua lui George”, așa cum a sugerat Herschel). Timp de cincizeci de ani, uraniul lui Klaproth a fost catalogat ca metal . Abia în 1841, chimistul francez Eugene Peligot (1811-1890) a demonstrat că, în ciuda luciului metalic caracteristic , uraniul lui Klaproth nu este un element, ci un oxid UO 2 . În 1840, Peligo a reușit să obțină o substanță simplă uraniu - un metal greu de oțel gri - și să-i determine greutatea atomică. Următorul pas important în studiul uraniului a fost făcut în 1874 de D. I. Mendeleev . Pe baza sistemului periodic pe care l-a dezvoltat , el a plasat uraniul în celula cea mai îndepărtată a tabelului său. Anterior , greutatea atomică a uraniului era considerată egală cu 120. Mendeleev a dublat această valoare. După 12 ani, predicția sa a fost confirmată de experimentele chimistului german J. Zimmermann [7] .

În 1804, chimistul german Adolf Gehlen a descoperit fotosensibilitatea unei soluții de clorură de uranil în eter [8] ; inventatorul francez Abel Niepce de Saint-Victor a încercat să folosească această proprietate în fotografie în 1857, dar a descoperit că sărurile de uraniu emit un fel de radiații invizibile care expun materiale sensibile la lumină; în acel moment, această observație a trecut neobservată.

În 1896, în timp ce studia uraniul, omul de știință francez Antoine Henri Becquerel a descoperit accidental degradarea radioactivă . În același timp, chimistul francez Henri Moissan a reușit să dezvolte o metodă de obținere a uraniului metalic pur. În 1899, Ernest Rutherford a descoperit că radiația preparatelor de uraniu este neuniformă, că există două tipuri de radiații - razele alfa și beta . Ele poartă o sarcină electrică diferită ; departe de aceeași gamă în substanță și capacitate de ionizare . În mai 1900, Paul Villard a descoperit un al treilea tip de radiație, razele gamma .

Rutherford a efectuat în 1907 primele experimente pentru a determina vârsta mineralelor în studiul uraniului și toriului radioactiv pe baza teoriei radioactivității pe care a creat-o împreună cu Frederick Soddy .

În 1938, fizicienii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann au descoperit un fenomen imprevizibil care se întâmplă cu nucleul uraniului atunci când este iradiat cu neutroni . Captând un neutron liber, nucleul izotopului de uraniu 235 U este împărțit și se eliberează o energie suficient de mare (pe un nucleu de uraniu), în principal sub forma energiei cinetice a fragmentelor și a radiațiilor. Mai târziu, teoria acestui fenomen a fost fundamentată de Lise Meitner și Otto Frisch și independent de Gottfried von Droste și Siegfried Flügge [9] . Această descoperire a fost sursa utilizării atât pașnice, cât și militare a energiei intra-atomice.

În 1939-1940, Yu. B. Khariton și Ya. B. Zeldovich au arătat pentru prima dată teoretic că, cu o ușoară îmbogățire a uraniului natural cu uraniu-235, este posibil să se creeze condiții pentru fisiunea continuă a nucleelor atomice, că este de a da procesului un caracter în lanț .

La 2 decembrie 1942, ipoteza posibilității procesului de transformare a uraniului în plutoniu a fost demonstrată experimental în SUA .

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de uraniu este : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 5f 1 7s .

Uraniul este un metal lucios alb-argintiu, foarte greu, ușor radioactiv . În forma sa pură, este puțin mai moale decât oțelul , maleabil , flexibil și are puține proprietăți paramagnetice . Punct de topire 1132,3 °C [10] [11] . Uraniul are trei modificări cristaline:

α-U (stabil până la 667,7 °C), sistem rombic , grup spațial C mcm , parametrii celulei a = 0,2858 nm , b = 0,5877 nm , c = 0,4955 nm , Z = 4 ;
β-U (stabil de la 667,7 °C la 774,8 °C), singonie tetragonală , grup spațial P42/mnm , parametrii celulei a = 1,0759 nm , c = 0,5656 nm , Z = 30 ;
γ-U (există de la 774,8 °C până la punctul de topire la 1132,2 °C), sistem cubic (rețea centrată pe corp), grup spațial I m 3 m , parametrii celulei a = 0,3524 nm , Z = 2 .

Proprietăți chimice

[12] [13]

Stari de oxidare caracteristice

Uraniul poate prezenta stări de oxidare de la +3 la +6 în soluții apoase; în afara contactului cu apa, se observă și o stare de oxidare de +2 [2] . Cele mai tipice stări de oxidare sunt +4 și +6.

Stare de oxidare	Oxid	Hidroxid	Caracter	Forma	Notă
+3	Nu exista	Nu exista	--	U3 + , UH3	Agent reducător puternic, înlocuiește hidrogenul din apă [2]
+4	UO 2	Nu exista	De bază	UO2 , halogenuri
+5	Nu exista	Nu exista	--	Halogenuri	Disproporționat în apă
+6	UO 3	UO2 (OH ) 2	amfoter	UO 2 2+ (uranil) UO 4 2- (uranat) U 2 O 7 2- (diuranat)	Rezistent la aer si apa

În plus , există un oxid U3O8 . Starea de oxidare în ea este formal fracționată, dar în realitate este un oxid mixt de uraniu (IV) și (VI).

Este ușor de observat că, în ceea ce privește setul de stări de oxidare și compuși caracteristici, uraniul este aproape de elementele din subgrupa a 4-a (VIB) ( crom , molibden , wolfram ). Din această cauză, a fost clasificat în acest subgrup pentru o lungă perioadă de timp (" blurring of periodicity ").

Proprietățile unei substanțe simple

Din punct de vedere chimic, uraniul este foarte activ. Se oxidează rapid în aer și este acoperit cu o peliculă de oxid irizat. Pulberea fină de uraniu este piroforică - se aprinde spontan în aer, se aprinde la o temperatură de 150-175 ° C, formând U 3 O 8 . Reacțiile uraniului metalic cu alte nemetale sunt prezentate în tabel.

Metaloid	Termeni	Produs
F2 _	+20 °C, furtunoasă	UV 6
Cl2 _	180 °C pentru pământ, 500-600 °C pentru compact	Un amestec de UCl4 , UCl5 , UCl6
Br2 _	650 °C, calm	UBr 4
eu 2	350 °C, calm	UI 3 , UI 4
S	250-300 °C silențios 500 °C pornit	US2 , U2S3 _ _ _
Se	250-300 °C silențios 500 °C pornit	Utilizare 2 , U 2 Se 3
N 2	450-700 °C același sub presiune N 1300 °C	U 4 N 7 UN 2 UN
P	600-1000°C	U 3 P 4
C	800-1200°C	UC, UC2

Interacționează cu apa, înlocuind hidrogenul, lent la temperaturi scăzute și rapid la temperaturi ridicate, precum și în timpul măcinarii fine a pulberii de uraniu:

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

În acizii neoxidanți, uraniul se dizolvă, formând săruri UO 2 sau U 4+ (se eliberează hidrogen). Cu acizi oxidanți (azot, sulfuric concentrat) uraniul formează sărurile corespunzătoare ale uranilului UO 2 2+ .

Uraniul nu interacționează cu soluțiile alcaline.

Cu tremurări puternice, particulele de metal de uraniu încep să strălucească.

Compuși ai uraniului(III)

Sărurile de uraniu (III) (în principal halogenuri) sunt agenți reducători. În aer, la temperatura camerei, sunt de obicei stabile, dar când sunt încălzite, se oxidează la un amestec de produse. Clorul le oxidează la UCl 4 . Ele formează soluții roșii instabile, în care prezintă proprietăți reducătoare puternice:

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

Halogenurile de uraniu (III) se formează în timpul reducerii halogenurilor de uraniu (IV) cu hidrogen:

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

(550-590°C)

sau iodură de hidrogen:

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

(500°C)

şi de asemenea sub acţiunea halogenurei de hidrogen asupra hidrurii de uraniu UH 3 .

În plus, există hidrură de uraniu (III ) UH3 . Se poate obține prin încălzirea pulberii de uraniu în hidrogen la temperaturi de până la 225 °C, iar peste 350 °C se descompune. Majoritatea reacțiilor sale (de exemplu, reacția cu vaporii de apă și acizii) pot fi considerate formal ca o reacție de descompunere urmată de reacția uraniului metalic:

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

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

Compuși ai uraniului(IV)

Uraniul (IV) formează săruri verzi care sunt ușor solubile în apă (cu excepția oxalaților și carbonaților ). Ele sunt ușor oxidate la uraniu (VI).

Compuși ai uraniului (V)

Compușii uraniului (V) sunt instabili și ușor disproporționați în soluție apoasă:

\mathsf{2UO_2Cl \rightarrow UO_2Cl_2 + UO_2}

Clorura de uraniu V, în picioare, parțial disproporționează:

\mathsf{2UCl_5 \rightarrow UCl_4 + UCl_6}

și desparte parțial clorul:

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

Compuși ai uraniului(VI)

Starea de oxidare +6 corespunde oxidului de UO 3 . În acizi, se dizolvă pentru a forma compuși ai cationului uranil UO 2 2+ :

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

Cu bazele UO 3 (asemănătoare cu CrO 3 , MoO 3 şi WO 3 ) formează diverşi anioni uranat (în primul rând diuranat U 2 O 7 2- ). Acestea din urmă, însă, sunt obținute mai des prin acțiunea bazelor asupra sărurilor de uranil:

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

Dintre compușii de uraniu(VI) care nu conțin oxigen, sunt cunoscuți doar hexaclorura UCl6 și fluorura UF6 . Acesta din urmă joacă un rol important în separarea izotopilor de uraniu.

În aer și în soluții apoase, compușii de uraniu (VI) sunt cei mai stabili dintre compușii de uraniu.

Sărurile de uranil, cum ar fi clorura de uranil, se descompun în lumină puternică sau în prezența compușilor organici.

Uraniul formează și compuși organouranici .

Izotopi

Proprietățile radioactive ale unor izotopi de uraniu (izotopii naturali sunt evidențiați cu caractere aldine) [14] :

Numar de masa	Jumătate de viață	Principalul tip de dezintegrare
233	1,59⋅10 5 ani	α
234	2,45⋅10 5 ani	α
235	7.13⋅10 8 ani	α
236	2,39⋅10 7 ani	α
237	6,75 zile	β −
238	4,47⋅10 9 ani	α
239	23.54 minute	β −
240	14 ore	β −

Uraniul natural constă dintr-un amestec de trei izotopi : 238 U ( abundența izotopică 99,2745%, timpul de înjumătățire T 1/2 = 4,468⋅10 9 ani ), 235 U (0,7200%, T 1/2 = 7,04⋅10 8 ani ) și 234 U (0,0055%, T 1/2 = 2,455⋅10 5 ani ) [14] . Ultimul izotop nu este primar, ci radiogenic; face parte din seria radioactivă 238 U [15] .

Radioactivitatea uraniului natural se datorează în principal izotopilor 238 U și nuclidului său fiu 234 U. În echilibru, activitățile lor specifice sunt egale. Activitatea specifică a izotopului 235 U în uraniul natural este de 21 de ori mai mică decât activitatea lui 238 U.

În prezent, sunt cunoscuți 25 de izotopi radioactivi artificiali ai uraniului cu numere de masă de la 214 la 242. fisiune sub influența neutronilor termici , ceea ce îl face un combustibil promițător pentru reactoarele nucleare. Cel mai lung izotop al uraniului care nu se găsește în natură este 236 U , cu un timp de înjumătățire de 2,39⋅107 ani .

Izotopii de uraniu 238 U și 235 U sunt progenitorii a două serii radioactive . Elementele finale ale acestor serii sunt izotopii de plumb 206Pb și 207Pb .

În condiții naturale, izotopii 234 U, 235 U și 238 U sunt distribuiți în principal cu o abundență relativă de 234 U : 235 U : 238 U = 0,0054 : 0,711 : 99,283 . Aproape jumătate din radioactivitatea uraniului natural se datorează izotopului 234 U, care, după cum sa menționat deja, se formează în timpul descompunerii a 238 U. Raportul conținutului de 235 U : 238 U, spre deosebire de alte perechi de izotopi iar indiferent de capacitatea mare de migrare a uraniului, se caracterizează prin constanță geografică: 238 U / 235 U = 137,88 . Valoarea acestui raport în formațiunile naturale nu depinde de vârsta lor. Numeroase măsurători naturale au arătat fluctuațiile sale nesemnificative. Deci, în rulouri, valoarea acestui raport în raport cu standardul variază în intervalul 0,9959–1,0042 [16] , în săruri - 0,996–1,005 [17] . În mineralele cu conținut de uraniu (nasturan, negru de uraniu, cirtolit, minereuri de pământuri rare), valoarea acestui raport variază între 137,30-138,51, iar diferența dintre formele U IV și U VI nu a fost stabilită [18] ; în sfenă - 138,4 [19] . La unii meteoriți s-a dezvăluit o deficiență a izotopului 235 U. Cea mai scăzută concentrație a acestuia în condiții terestre a fost găsită în 1972 de către cercetătorul francez Buzhigues în Oklo în Africa (un depozit din Gabon ). Astfel, uraniul natural conține 0,720% uraniu 235 U, în timp ce în Oklo este de 0,557% [20] . Aceasta a confirmat ipoteza existenței unui reactor nuclear natural , care a provocat arderea izotopului 235 U. Ipoteza a fost înaintată de oamenii de știință americani George Wetrill , Mark Ingram și Paul Kuroda , care au descris procesul înapoi în 1956 [21] . În plus, reactoare nucleare naturale au fost găsite în aceleași districte: Okelobondo, Bangombe și altele. În prezent, sunt cunoscute 17 reactoare nucleare naturale, care sunt grupate în mod obișnuit sub numele umbrelă „ Reactor nuclear natural Oklo ”.

Fiind în natură

Uraniul este elementul cel mai mare numărat care apare în mod natural în cantități de greutate [22] . Conținutul în scoarța terestră este de 0,00027% (greutate), Concentrația în apa de mare este de 3,2 µg/l [5] (după alte surse, 3,3 10 -7 % [23] ). Cantitatea de uraniu din litosferă este estimată la 3 sau 4·10 −4 % [24] .

Cea mai mare parte a uraniului se găsește în roci acide cu un conținut ridicat de siliciu . O masă semnificativă de uraniu este concentrată în rocile sedimentare, în special bogate în materie organică. În cantități mari, ca impuritate, uraniul este prezent în toriu și mineralele pământurilor rare ( alanit (Ca,LREE,Th) 2 (Al,Fe +3 ) 3 [SiO 4 ][Si 2 O 7 ]OOH, monazit (La ,Ce) PO4 , zircon ZrSiO4 , xenotime YPO4 etc. ) . Cele mai importante minereuri de uraniu sunt pitchblenda (smoala de uraniu, uraninit ) și carnotita . Principalele minerale satelit ale mineralelor de uraniu sunt molibdenita MoS 2 , galena PbS , cuarțul SiO 2 , calcitul CaCO 3 , hidromuscovit etc.

Mineral	Compoziția principală a mineralului	Conținut de uraniu, %
uraninit	UO2 , UO3 + Th02 , CeO2 _	65-74
Carnotite	K2 ( U02 ) 2 ( VO4 ) 22H20 _ _ _ _	~50
Cazolit	PbO2U03Si02H2O _ _ _ _ _ _ _ _	~40
Samarskit	(Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th) (Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6	3.15-14
brannerita	(U, Ca, Fe, Y , Th ) 3Ti5O15	40
Tuyamunit	CaO2UO3V2O5nH2O _ _ _ _ _ _ _ _	50-60
zeynerit	Cu ( U02 ) 2 ( As04 ) 2nH20	50-53
Otenită	Ca ( U02 ) 2 ( P04 ) 2nH20 _ _	~50
Schrekingerit	Ca 3 NaUO 2 (CO 3 ) 3 SO 4 (OH) 9H 2 O	25
Ouranophanes	CaO UO22SiO26H2O _ _ _ _ _	~57
Fergusonit	(Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O 4	0,2-8
Thorbernit	Cu ( U02 ) 2 ( P04 ) 2nH20 _ _	~50
coffinit	U(Si04 ) ( OH) 4	~50

Principalele forme de uraniu găsite în natură sunt uranitul, smoala de gudron și negru de uraniu. Ele diferă doar prin formele de apariție; există o dependență de vârstă: uraninitul este prezent mai ales în rocile antice (precambriene), pitchblenda - vulcanogenă și hidrotermală - în principal în formațiunile paleozoice și mai tinere de temperatură înaltă și medie; negru de uraniu - în principal în formațiuni tinere - Cenozoice și mai tinere - în principal în roci sedimentare cu temperatură joasă .

Depozite

Vezi și minerit de uraniu .

Cantitatea de uraniu din scoarța terestră este de aproximativ 1000 de ori mai mare decât cantitatea de aur, de 30 de ori mai mare decât argintul, în timp ce acest indicator este aproximativ egal cu cel al plumbului și zincului. O parte considerabilă a uraniului este dispersată în sol, roci și apa de mare. Doar o parte relativ mică este concentrată în depozitele în care conținutul acestui element este de sute de ori mai mare decât conținutul său mediu în scoarța terestră [25] . Conform unei estimări din 2015, rezervele mondiale explorate de uraniu în zăcăminte se ridică la peste 5,7 milioane de tone [26] [27] .

Cele mai mari rezerve de uraniu, ținând cont de depozitele de rezervă, sunt: Australia , Kazahstan (locul I în producție mondial ), Canada (locul doi în producție ), Rusia . Conform unei estimări din 2015, zăcămintele rusești conțin aproximativ 507.800 de tone de rezerve de uraniu (9% din rezervele sale mondiale) [26] [27] ; aproximativ 63% dintre ele sunt concentrate în Republica Sakha (Yakutia) . Principalele zăcăminte de uraniu din Rusia sunt: Streltsovskoye, Oktyabrskoye, Antey, Malo-Tulukuevskoye, Argunskoye molibden-uraniu în roci vulcanice ( Zabaikalsky Krai ), Dalmatovskoye uraniu în gresie (regiunea Kurgan), Khiagdastone uraniu ( Republica Burdtia de Sud) aur-uraniu în metasomatite și uraniu nordic în metasomatite (Republica Yakutia) [28] . În plus, multe zăcăminte de uraniu mai mici și apariții de minereu au fost identificate și evaluate [29] .

Nu.	Numele domeniului	Țară	Rezerve, t	Operator de depozit	începutul dezvoltării
unu	Khorasanul de Nord	Kazahstan	200 000	Kazatomprom	2008
2	Râul MacArthur	Australia	160 000	cameco	1999
3	lacul de trabucuri	Canada	135 000	cameco
patru	Elkon de Sud	Rusia	112 600	Atomredmetzoloto
5	Inkai	Kazahstan	75 900	Kazatomprom	2007
6	Streltsovskoye	Rusia	50.000	Atomredmetzoloto
7	Zoovch Ovoo	Mongolia	50.000	AREVA
opt	Moinkum	Kazahstan	43 700	Kazatomprom , AREVA
9	Mardai	Mongolia	22 000	Khan Resources , Atomredmetzoloto , Guvernul Mongoliei
zece	Irkol	Kazahstan	18 900	Kazatomprom , China Guangdong Nuclear Power Co	2009
unsprezece	Ape Galbene	Ucraina	12 000	VostGok	1959
12	Barajul Olimpic	Australia			1988
13	Rossing	Namibia			1976
13	Stăpânire	Africa de Sud			2007
13	Ranger	Australia			1980

Obținerea

Prima etapă a producției de uraniu este concentrarea. Roca este zdrobită și amestecată cu apă. Componentele substanței grele în suspensie se depun mai repede. Dacă roca conține minerale primare de uraniu, acestea precipită rapid: acestea sunt minerale grele. Mineralele secundare de uraniu sunt mai ușoare, caz în care roca sterilă grea se depune mai devreme. (Cu toate acestea, este departe de a fi întotdeauna gol; poate conține multe elemente utile, inclusiv uraniu).

Următoarea etapă este leșierea concentratelor, transferul uraniului în soluție. Aplicați leșiere acidă și alcalină. Primul este mai ieftin, deoarece acidul sulfuric este folosit pentru extragerea uraniului . Dar dacă în materia primă inițială, ca, de exemplu, în smoala de uraniu , uraniul este în stare tetravalentă, atunci această metodă nu este aplicabilă: uraniul tetravalent practic nu se dizolvă în acid sulfuric. În acest caz, trebuie fie să se recurgă la leșierea alcalină, fie să se preoxideze uraniul la starea hexavalentă.

Nu utilizați leșierea acidă și, în cazurile în care concentratul de uraniu conține dolomit sau magnezit , reacționează cu acid sulfuric. În aceste cazuri, se utilizează sodă caustică ( hidroxid de sodiu ).

Problema leșierii uraniului din minereuri este rezolvată prin purjarea cu oxigen. Un amestec de minereu de uraniu și minerale sulfurate încălzit la 150°C este alimentat cu un curent de oxigen . În același timp, din mineralele sulfuroase se formează acidul sulfuric , care elimină uraniul.

În etapa următoare, uraniul trebuie izolat selectiv din soluția rezultată. Metodele moderne - extracția și schimbul de ioni - permit rezolvarea acestei probleme.

Soluția conține nu numai uraniu, ci și alți cationi . Unele dintre ele se comportă în anumite condiții la fel ca uraniul: sunt extrase cu aceiași solvenți organici , depuse pe aceleași rășini schimbătoare de ioni și precipită în aceleași condiții. Prin urmare, pentru izolarea selectivă a uraniului, trebuie să folosiți multe reacții redox pentru a scăpa de unul sau altul însoțitor nedorit în fiecare etapă. Pe rășinile schimbătoare de ioni moderne, uraniul este eliberat foarte selectiv.

Metodele de schimb și extracție de ioni sunt, de asemenea, bune, deoarece vă permit să extrageți destul de complet uraniul din soluții sărace (conținutul de uraniu este de zecimi de gram pe litru).

După aceste operațiuni, uraniul este transferat în stare solidă - într-unul dintre oxizi sau în tetrafluorura de UF4 . Dar acest uraniu trebuie încă purificat de impurități cu o secțiune transversală mare de captare termică a neutronilor - bor , cadmiu , hafniu . Conținutul lor în produsul final nu trebuie să depășească sute de miimi și milioane de procente. Pentru a elimina aceste impurități, un compus de uraniu pur comercial este dizolvat în acid azotic . În acest caz, se formează azotat de uranil UO2 (NO3 ) 2 , care, la extracția cu tributil fosfat și alte substanțe, este purificat suplimentar în condițiile dorite. Apoi această substanță este cristalizată (sau peroxidul precipitat UO 4 ·2H 2 O) și începe să se aprindă cu grijă. În urma acestei operațiuni, se formează trioxid de uraniu UO 3 , care este redus cu hidrogen la UO 2 .

Dioxidul de uraniu UO 2 la o temperatură de 430 până la 600 °C este expus la fluorură de hidrogen gazoasă pentru a obține tetrafluorura UF 4 [30] . Uraniul metalic este redus din acest compus cu ajutorul calciului sau magneziului .

Aplicație

Combustibil nuclear

Cel mai utilizat este izotopul de uraniu 235 U , în care este posibilă o reacție nucleară în lanț autosusținută de fisiune nucleară prin neutroni termici. Prin urmare, acest izotop este folosit ca combustibil în reactoarele nucleare , precum și în armele nucleare . Separarea izotopului 235 U de uraniul natural este o problemă tehnologică dificilă (vezi separarea izotopilor ).

Iată câteva cifre pentru un reactor de 1000 MW care funcționează la 80% sarcină și generează 7000 GWh pe an. Funcționarea unui astfel de reactor pe parcursul anului necesită 20 de tone de combustibil uraniu cu un conținut de 3,5% 235 U, care se obține după îmbogățirea a aproximativ 153 de tone de uraniu natural.

Izotopul 238 U este capabil de fisiune sub influența bombardamentelor cu neutroni de înaltă energie , această caracteristică este folosită pentru a crește puterea armelor termonucleare (se folosesc neutroni generați de o reacție termonucleară).

Ca urmare a captării neutronilor urmată de dezintegrarea β, 238 U se poate transforma în 239 Pu , care este apoi folosit ca combustibil nuclear .

Uraniul-233 , produs artificial în reactoare din toriu ( toriul-232 captează un neutron și se transformă în toriu-233, care se descompune în protactiniu-233 și apoi în uraniu-233), poate deveni în viitor un combustibil nuclear comun pentru energia nucleară. centrale (deja acum există reactoare care folosesc acest nuclid drept combustibil, de exemplu, KAMINI în India ) și producția de bombe atomice ( masă critică aproximativ 16 kg).

Uraniul-233 este, de asemenea, cel mai promițător combustibil pentru motoarele de rachete nucleare în fază gazoasă .

Capacitatea de generare a căldurii a uraniului

Utilizarea deplină a energiei potențiale conținute de uraniu este încă imposibilă din punct de vedere tehnic. Cantitatea de energie utilă de uraniu eliberată într-un reactor nuclear este caracterizată de conceptul de adâncime de ardere . Adâncimea de ardere este energia totală dată de un kilogram de uraniu pe toată durata de funcționare în reactor, de la combustibil proaspăt până la eliminare. Adâncimea de ardere este de obicei măsurată în unități, cum ar fi megawați-oră de energie termică eliberată per kilogram de combustibil (MWh/kg). Uneori este dat în termeni de uraniu din reactor al îmbogățirii care este încărcat în reactor, neținând cont de uraniul sărăcit din sterilul instalațiilor de îmbogățire, iar uneori în termeni de uraniu natural.

Adâncimea de ardere este limitată de caracteristicile unui anumit tip de reactor, de integritatea structurală a matricei de combustibil și de acumularea de produși paraziți ai reacțiilor nucleare. Arderea în ceea ce privește uraniul natural în reactoarele de putere moderne atinge 10 MW zi/kg sau mai mult (adică 240 MW oră/kg sau mai mult). Pentru comparație, degajarea de căldură tipică a gazelor naturale este de 0,013 MWh/kg , adică de aproximativ 20.000 de ori mai puțin.

Există proiecte pentru o utilizare mult mai completă a uraniului prin transmutarea uraniului-238 în plutoniu. Cel mai dezvoltat este proiectul așa-numitului ciclu închis al combustibilului bazat pe reactoare cu neutroni rapizi . Sunt în curs de dezvoltare și proiecte bazate pe reactoare termonucleare hibride.

Fabricarea izotopilor artificiali

Izotopii de uraniu sunt materia primă pentru sinteza multor izotopi artificiali (instabili) utilizați în industrie și medicină. Cei mai cunoscuți izotopi artificiali sintetizați din uraniu sunt cei ai plutoniului . Multe alte elemente transuraniu sunt , de asemenea, derivate din uraniu.

În medicină, izotopul molibden-99 și- a găsit o largă aplicație , una dintre metodele de obținere care este izolarea uraniului din produsele de fisiune care apar în combustibilul nuclear iradiat.

Geologie

Principala aplicație a uraniului în geologie este determinarea vârstei mineralelor și rocilor pentru a determina succesiunea proceselor geologice. Aceasta este ramura geocronologiei numită datare radioizotopică . Rezolvarea problemei amestecării și a surselor de materie este de asemenea esențială.

Rezolvarea problemei se bazează pe ecuațiile dezintegrarii radioactive :

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

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

unde , sunt concentrațiile curente ale izotopilor de uraniu; și sunt constantele de dezintegrare ale lui 238 U și respectiv 235 U . $N_{^{238}\mathrm {U} }$ $N_{^{235}\mathrm {U} }$ $\lambda _{238}$ $\lambda _{235}$

Combinația lor este foarte importantă:

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

Aici

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

este raportul modern al concentrațiilor izotopilor de uraniu.

Datorită faptului că rocile conțin concentrații diferite de uraniu, acestea au radioactivitate diferită. Această proprietate este utilizată în analiza rocilor prin metode geofizice. Această metodă este cea mai utilizată în geologia petrolului pentru înregistrarea puțurilor , acest complex include, în special, înregistrarea cu raze gamma sau înregistrarea cu neutroni gamma, înregistrarea cu raze gamma și așa mai departe [31] . Cu ajutorul lor, rezervoarele și sigiliile sunt izolate [32] .

Alte utilizări

O mică adăugare de uraniu conferă o frumoasă fluorescență galben-verzuie sticlei (vezi sticla cu uraniu ) [33] .
Uranatul de sodiu Na 2 U 2 O 7 a fost folosit ca pigment galben în pictură [33] .
Compușii de uraniu au fost folosiți ca vopsele pentru vopsirea pe porțelan și pentru glazuri și emailuri ceramice (colorate în culori: galben, maro , verde și negru , în funcție de gradul de oxidare) [33] .
Unii compuși ai uraniului sunt fotosensibili [33] .
La începutul secolului al XX-lea, azotatul de uranil a fost utilizat pe scară largă pentru a îmbunătăți negativele și pentru a colora (nuanța) pozitive (printuri fotografice) maro [33] .
Carbura de uraniu -235 într-un aliaj cu carbură de niobiu și carbură de zirconiu este folosită ca combustibil pentru motoarele cu reacție nucleare (fluidul de lucru este hidrogen + hexan ).
Aliajele de fier și uraniu sărăcit (uraniu-238) sunt utilizate ca materiale magnetostrictive puternice .
Acetatul de uranil UO2 ( CH3COO ) 2 și acetatul de zinc-uranil Zn[(UO2 )3(CH3COO) 8 ] sunt utilizați în chimia analitică pentru analiza calitativă și cantitativă a cationilor de litiu și sodiu .

Uraniu sărăcit

După extracția 235U și 234U din uraniul natural, materialul rămas (uraniu-238) se numește „uraniu sărăcit” deoarece este sărăcit în izotopul 235. Potrivit unor rapoarte, aproximativ 560.000 de tone de hexafluorură de uraniu sărăcit (UF 6 ) sunt stocate în Statele Unite. Uraniul sărăcit este la jumătate mai radioactiv decât uraniul natural, în principal datorită eliminării a 234 U din acesta.

Deoarece principala utilizare a uraniului este producerea de energie, uraniul sărăcit este un produs cu utilizare redusă, cu valoare economică scăzută.

Uraniul sărăcit poate servi ca orice combustibil nuclear eficient numai în condiții extreme rare, de exemplu, într-un fascicul de neutroni rapizi. Ca atare, uraniul sărăcit este utilizat în reactoare cu neutroni rapidi , în reactoare de generare , precum și în armele termonucleare - elementele de uraniu sărăcit ca parte a unei încărcături termonucleare, nefiind necesare, de fapt, pentru o reacție de fuziune nucleară, pot furniza până la 80 % din energia totală de încărcare.

În condiții normale, utilizarea uraniului sărăcit se datorează în principal densității sale mari și costului relativ scăzut. Uraniul sărăcit este utilizat pentru protecția împotriva radiațiilor datorită secțiunii transversale extrem de ridicate de captare . Uraniul sărăcit este, de asemenea, folosit ca balast în aplicații aerospațiale, cum ar fi suprafețele de control a aeronavelor. Primele copii ale aeronavei Boeing-747 au conținut de la 300 la 500 kg de uraniu sărăcit în aceste scopuri (din 1981, Boeing folosește wolfram ) [34] . În plus, acest material este folosit în rotoarele giroscopului de mare viteză, volantele mari, ca balast în vehicule de coborâre în spațiu și iahturi de curse, mașini de Formula 1 și foraje petroliere .

Miezuri de proiectile care străpung armura

Cea mai cunoscută utilizare a uraniului sărăcit este ca miez pentru proiectile perforatoare . Densitatea sa mare (de trei ori mai grea decât oțelul) face din lingoul de uraniu întărit un instrument de penetrare a blindajului extrem de eficient, similar ca eficacitate cu tungstenul mai scump și puțin mai greu . Vârful greu de uraniu modifică și distribuția masei în proiectil, îmbunătățind stabilitatea aerodinamică a acestuia.

Aliaje similare de tip Stabilla sunt folosite în obuzele cu pene în formă de săgeată ale pieselor de artilerie de tancuri și antitanc.

Procesul de distrugere a armurii este însoțit de măcinarea semifabricatului de uraniu în praf și aprinderea lui în aer pe cealaltă parte a armurii (vezi Piroforicitate ). Aproximativ 300 de tone de uraniu sărăcit au rămas pe câmpul de luptă în timpul Operațiunii Desert Storm (în cea mai mare parte, acestea sunt rămășițele de obuze de la tunul de 30 mm GAU-8 al aeronavei de atac A-10 , fiecare obusă conține 272 g de aliaj de uraniu) . Tancurile americane M1A1 îmbunătățite echipate cu tunuri de 120 mm au luptat cu T-72 irakieni . În aceste bătălii, forțele americane au folosit obuze de uraniu sărăcit M829A1, care s-au dovedit a fi foarte eficiente. Proiectilul, supranumit „glonțul de argint”, era capabil să pătrundă echivalentul a 570 mm de blindaj de la o distanță de 2000 de metri, făcându-l eficient la distanță standard chiar și împotriva T-80 [35] .

Astfel de proiectile au fost folosite de trupele NATO în operațiuni de luptă din Kosovo [36] . După aplicarea acestora s-a discutat problema ecologică a contaminării cu radiații a teritoriului țării.

Uraniul sărăcit este folosit în armurile moderne ale tancurilor, cum ar fi tancul M-1 Abrams .

Acțiune fiziologică

În microcantități (10 -5 -10 -8 %) se găsește în țesuturile plantelor, animalelor și oamenilor. Se acumulează în cea mai mare măsură de către unele ciuperci și alge. Compușii uraniului sunt absorbiți în tractul gastrointestinal (aproximativ 1%), în plămâni - 50%. Principalele depozite din organism: splină , rinichi , schelet , ficat , plămâni și ganglioni limfatici bronho-pulmonari . Conținutul în organe și țesuturi ale oamenilor și animalelor nu depășește 10-7 g.

Uraniul și compușii săi sunt toxici . Aerosolii de uraniu și compușii săi sunt deosebit de periculoși. Pentru aerosolii compușilor de uraniu solubili în apă, MPC în aer este de 0,015 mg/m³, pentru formele insolubile de uraniu, MPC este de 0,075 mg/m³. Când intră în organism, uraniul acționează asupra tuturor organelor, fiind o otravă celulară generală. Uraniul, ca multe alte metale grele, se leagă aproape ireversibil de proteine, în primul rând de grupările sulfurate ale aminoacizilor, perturbând funcția acestora. Mecanismul molecular de acțiune al uraniului este legat de capacitatea sa de a inhiba activitatea enzimelor . În primul rând , rinichii sunt afectați ( proteinele și zahărul apar în urină, oligurie ). În cazul intoxicației cronice , sunt posibile tulburări hematopoietice și ale sistemului nervos.

Exploatarea uraniului

Conform „Cartei roșii de date despre uraniu” [27] emisă de OCDE , în 2005 au fost extrase 41.250 de tone de uraniu (35.492 de tone în 2003). Potrivit OCDE, în lume există 440 de reactoare comerciale și aproximativ 60 de reactoare științifice, care consumă 67.000 de tone de uraniu pe an. Aceasta înseamnă că extracția sa din zăcăminte a asigurat doar 60% din consumul său (în 2009, această pondere a crescut la 79% [37] ). Restul uraniului consumat de energie, sau 17,7%, provenea din surse secundare. Pentru 2016-2017, necesarul de combustibil nuclear, 449 de reactoare [1] [38] în funcțiune s-a ridicat la aceleași 65.000 de tone de uraniu. Sursele primare au furnizat aproximativ 85%, iar sursele secundare 15% (uraniu de calitate pentru arme, stocuri din prelucrarea combustibilului uzat și, de asemenea, datorită reîmbogățirii sterilului (reziduuri de la îmbogățirea inițială) [39] .

Note:

1 Nu includ 5 nave ale Atomflot cu 7 reactoare și 129 nave ale Marinei din diferite țări cu 177 reactoare la bord.

Exploatarea minieră în funcție de țară

În tone.

Nu.	Țară	anul 2005	Țară	anul 2009	Țară	anul 2012	Țară	2015	Țară	2017
unu	Canada	11 628	Kazahstan	14 020	Kazahstan	19 451	Kazahstan	23 800	Kazahstan	23 391
2	Australia	9516	Canada	10 173	Canada	9145	Canada	13 325	Canada	13 116
3	Kazahstan	4020	Australia	7982	Australia	5983	Australia	5654	Australia	5882
patru	Rusia	3570	Namibia	4626	Niger	4351	Niger	4116	Namibia	4224
5	Namibia	3147	Rusia	3564	Namibia	3258	Namibia	2993	Niger	3449
6	Niger	3093	Niger	3234	Uzbekistan	3000	Rusia	3055	Rusia	2917
7	Uzbekistan	2300	Uzbekistan	2429	Rusia	2993	Uzbekistan	2385	Uzbekistan	2404
opt	STATELE UNITE ALE AMERICII	1039	STATELE UNITE ALE AMERICII	1453	STATELE UNITE ALE AMERICII	1537	China	1616	China	1885
9	Ucraina	800	China	1200	China	1500	STATELE UNITE ALE AMERICII	1256	STATELE UNITE ALE AMERICII	940
zece	China	750	Ucraina	840	Ucraina	890	Ucraina	1200	Ucraina	550
unsprezece	Alte țări	1387	Alte țări	1251	Alte țări	6385	Alte țări	904	Alte țări	704
Total		41250		50772		58493		60304		59462

[40]

Exploatare minieră de către companie

În tone.

Nu.	Companie	2006	Companie	anul 2009	Companie	2011	Companie	2018
unu	cameco	8100 (24%)	Areva	8600 ▲ (19%)	Kazatomprom	8884 ▲ (19%)	Kazatomprom	11074 ▲ (26%)
2	Rio Tinto	7000 (21%)	cameco	8000 ▼ (18%)	Areva	8790 ▲ (19%)	ARMZ [1]	7289 ▲ (16%)
3	Areva	5000 (15%)	Rio Tinto	7900 ▲ (18%)	cameco	8630 ▲ (19%)	Orano/Areva [2]	5809 ▼ (13%)
patru	Kazatomprom	3800 (11%)	Kazatomprom	7500 ▲ (17%)	ARMZ [1]	7088 ▲ (15%)	cameco	4613 ▼ (11%)
5	ARMZ	3500 (10%)	ARMZ	4600 ▲ (10%)	Rio Tinto	4061 ▼ (9%)	CGN	3185 ▲ (7%)
6	BHP Billiton	3000 (9%)	BHP Billiton	2900 ▼ (6%)	BHP Billiton	3353 ▲ (7%)	BHP Billiton	3159 ▼ (7%)
7	Navoi MMC	2100 (4%)	Navoi MMC	2400 ▲ (5%)	Navoi MMC	3000 ▲ (6%)	Rio Tinto	2602 ▼ (6%)
opt	Uraniu Unu	1000 (3%)	Uraniu Unu	1400 ▲ (3%)	Energia Paladinului	2282 ▲ (5%)	Navoi	2404 ▼ (5%)
9	Heathgate	800 (2%)	Energia Paladinului	1200 ▲ (3%)	SOPamin	N/A ▲ (mai puțin de 1%)	Energie Asia	2204 ▲ (5%)
zece	Denison Mines	500 (1%)	Atomică generală	600 ▲ (1%)	CNNC	N/A ▲ (mai puțin de 1%)	CNNC	1983 ▬ (4%)
Total		34.800 (100%)		45 100 (100%)		peste 46.088 (100%)		44.322 (100%)

[40] [41]

Note de tabel:

1 Datele pentruARMZ Uranium Oneachiziționat în 2010. Din 2010, leșierea subterană a devenit principala metodă de extragere a uraniului. Pentru a garanta aprovizionarea pe termen lung cu materii prime pentru nevoile industriei în uraniu, Rosatom a achiziționat compania canadiană Uranium One și a consolidat activele de uraniu de înaltă performanță în Kazahstan și în alte țări pe baza acesteia. În ultimii 8 ani, producția de Uranium One a crescut de aproape 5 ori, ceea ce i-a permis să devină a patra cea mai mare companie de uraniu din lume. [42] 2 Orano SA(până în 2018Areva) - Redenumirea a fost făcută după ce Areva a fost în pragul falimentului, guvernul francez a păstrat un pachet de control[43].

Tot în 2012, au existat informații despre o posibilă fuziune a diviziilor de uraniu ale BHP Billiton și Rio Tinto și aducerea producției comune la 8.000 de tone pe an.

Uraniu din surse secundare

Sursele secundare sunt considerate în mod tradițional stocuri de arme nucleare, reprocesarea combustibilului uzat și reîmbogățirea sterilului (reziduuri de la îmbogățirea inițială). Re-îmbogățirea haldelor este critică (în mod reciproc și inalienabil) pentru utilizarea uraniului de calitate pentru arme în scopuri pașnice [44] .

La sfârșitul lunii iulie 1991, la Moscova, URSS și SUA au semnat Tratatul START-I.

Rusia a succedat URSS în decembrie 1991, dar și alte foste republici sovietice aveau arme nucleare.

La începutul anului 1992, în Rusia erau amplasate 961 de lansatoare (73% din total).

La 23 mai 1992, la Lisabona, Rusia, Statele Unite ale Americii, Ucraina, Kazahstan și Belarus au semnat un protocol adițional la START-1 ( Protocolul de la Lisabona ), conform căruia Ucraina, Kazahstan și Belarus s-au alăturat tratatului START-1. Toate focoasele disponibile pe teritoriul lor, s-au angajat să elimine sau să le transfere în Rusia.

La sfârșitul anului 1992, Rusia, din cauza refuzului Ucrainei de a respecta Protocolul de la Lisabona, s-a angajat să demonteze aproape jumătate din stocurile sale de arme nucleare (aproximativ 35% din stocurile URSS) și să transforme uraniul eliberat pentru arme în calitate de combustibil. metal. Statele Unite, la rândul lor, s-au angajat să achiziționeze acest material la prețurile pieței [45] .

Până la sfârșitul anului 1996, în întreg spațiul post-sovietic, Rusia a rămas singura țară inclusă în clubul nuclear , iar toate stocurile URSS au fost concentrate pe teritoriul său pentru prelucrarea ulterioară în conformitate cu tratatul START-1.

În același timp, a început reîmbogățirea haldelor de uraniu și prelucrarea combustibilului nuclear uzat . Planul de prelucrare prevedea începerea lucrărilor din haldele de nivelul depozitelor de categoria a III-a (ordinare) de la 0,05 la 0,1% rafinare sub 60%. Cu toate acestea, la mijlocul și sfârșitul anilor 1990, instalațiile de îmbogățire au început să reambogățească haldele pentru producția de diluanți în conformitate cu acordul HEU-LEU, din cauza instabilității combustibilului rezultat din haldele. [44] .

Acordul HEU-LEU a fost conceput pentru 20 de ani și s-a încheiat în 2013. În total, în cadrul programului, 14.446 de tone de uraniu slab îmbogățit au fost exportate din Rusia în Statele Unite:

conform tratatului START-II, 352 de tone din cele 500 prevăzute (în ciuda faptului că tratatul nu a intrat în vigoare din cauza retragerii Rusiei din tratat la 14 iunie 2002);
conform acordului START-I (intrat în vigoare la 5 decembrie 1994, expirat la 5 decembrie 2009) din partea rusă 500 de tone;
conform Tratatului START III (START) - acordul a fost semnat la 8 aprilie 2010 la Praga. Acordul a înlocuit START I, care a expirat în decembrie 2009 și este valabil până în 2021.

Mineritul în URSS

În URSS, principalele regiuni de minereu de uraniu au fost RSS Ucrainene (zăcămintele Zheltorechenskoye, Pervomayskoye și altele), RSS Kazah (Nord - zăcământ de minereu Balkashinsky și altele; Sud - zăcământ de minereu Kyzylsay și altele; Vostochny; toate aparțin în principal). la tipul vulcanogen-hidrotermal); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoye și alții); Regiunea Apelor Minerale Caucaziene ( Mina nr. 1 din Muntele Beshtau și Mina nr. 2 din Muntele Byk); Asia Centrală, în principal RSS-ul uzbec, cu mineralizare în șisturi negre, cu un centru în orașul Uchkuduk . Există multe apariții și manifestări mici de minereu.

Mineritul în Rusia

În Rusia, Transbaikalia a rămas principala regiune cu minereu de uraniu. Aproximativ 93% din uraniul rusesc este extras într-un depozit din teritoriul Trans-Baikal (lângă orașul Krasnokamensk ). Exploatarea este efectuată de Asociația de minerit și chimie de producție Priargunsky (PIMCU), care face parte din JSC Atomredmetzoloto (Uranium Holding) , folosind metoda minei .

Restul de 7% este obținut prin leșierea subterană a CJSC Dalur ( regiunea Kurgan ) și JSC Khiagda ( Buriatia ).

Minereurile rezultate și concentratul de uraniu sunt prelucrate la Uzina Mecanică Chepetsk.

În 2008, în ceea ce privește producția anuală de uraniu (aproximativ 3,3 mii de tone), Rusia s-a clasat pe locul 4 după Kazahstan. Consumul anual de uraniu în Rusia a fost de 16 mii tone și a constat în cheltuieli pentru propriile centrale nucleare în valoare de 5,2 mii tone, precum și pentru exportul de combustibili (5,5 mii tone) și uraniu slab îmbogățit (6 mii tone). tone) [46] .

Mineritul în Kazahstan

Aproximativ o cincime din rezervele mondiale de uraniu sunt concentrate în Kazahstan (21% și locul 2 în lume). Resursele totale de uraniu sunt de aproximativ 1,5 milioane de tone, din care aproximativ 1,1 milioane de tone pot fi extrase prin leșiere in situ [47] .

În 2009, Kazahstanul s-a clasat pe primul loc în lume în ceea ce privește exploatarea uraniului (au fost extrase 13.500 de tone) [48] .

Mineritul în Ucraina

Extracție și prelucrare - întreprinderea principală este Uzina de Mine și Procesare de Est din orașul Zhovti Vody .

Cost și rafinare

Companiile miniere furnizează uraniu sub formă de oxid de uraniu U 3 O 8 . În anii 1990, costul uraniului izotopic natural a fluctuat în jurul a 20 USD per kilogram [49] . Din 2004, prețul a început să crească rapid și a atins pentru scurt timp un vârf de 300 USD la mijlocul anului 2007, la fel de puternic scăzând la 100 USD până în 2009. După ce a actualizat un maxim local pe termen scurt de 140 USD în 2011, prețul a început să scadă. Din 2017, prețul s-a stabilizat la aproximativ 40 USD per kilogram de protoxid de azot natural de uraniu.

Potrivit lui Alexander Boytsov, vicepreședinte al grupului de uraniu, zăcămintele mondiale de categoria I cu un cost de producție de până la 40 USD/kg sunt aproape epuizate (2010). Până în 2030, depozitele mari cunoscute de categoria II, cu un cost de până la 80 USD/kg, vor fi epuizate, iar depozitele greu accesibile din categoria III cu un cost de producție de până la 130 USD/kg și mai mult vor începe fi dezvoltat [50] .

În toate etapele procesării minereurilor de uraniu, uraniul este purificat din impuritățile însoțitoare - elemente cu o secțiune transversală mare de captare a neutronilor (hafniu, bor, cadmiu etc.). Cele mai bune concentrate conțin 95-96%, altele doar 60-80% oxid de uraniu, iar restul este mai mult de 60% din diverse impurități. „În forma sa pură” un astfel de uraniu este nepotrivit ca combustibil nuclear [51] .

În general, în funcție de posibilitatea de rafinare, minereurile de uraniu sunt împărțite în

Categoria I - conținut super bogat peste 0,3%, rafinare 95-96% [1]
Categoria II - bogat conține de la 0,1 la 0,3%, rafinare 60-80%
Categoria a III-a - obișnuit de la 0,05 la 0,1%, rafinare mai puțin de 60%
Categoria IV - slabă de la 0,03 la 0,05%
Categoria V - în afara bilanțului mai puțin de 0,03% [52] .

1 Categoriile potrivite pentru producția de combustibil suntîngroșate

Vezi și

Note

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC ) // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Arhivat din original pe 5 februarie 2014.
↑ 1 2 3 4 Myasoedov B. F., Rakov E. G. Uraniu // Enciclopedia chimică : în 5 volume / Cap. ed. N. S. Zefirov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă , 1998. - V. 5: Triptofan - Iatrochimie. - S. 41-43. — 783 p. — 10.000 de exemplare. — ISBN 5-85270-310-9 .
↑ Structuri de cristal de uraniu . WebElements. Preluat la 10 august 2010. Arhivat din original la 29 august 2010.
↑ Uranus // Dicționar explicativ al limbii ruse / ed. Uşakov.
↑ 1 2 Elementul Uraniu . Thomas Jefferson National Accelerator Facility - Biroul de Educație Științifice. Preluat la 15 martie 2018. Arhivat din original la 17 martie 2018.
↑ Lide, 2004 , p. 4-33.
↑ Grenthe I., Drożdżyński J., Fujino T., Buck EC , Albrecht-Schmitt TE , Wolf S. F. Uraniu (engleză) . Preluat la 16 martie 2018. Arhivat din original la 18 ianuarie 2012.
↑ Gehlen AF Ueber die Farbenveränderungen der in Aether aufgelösten salzsauren Metallsalze durch das Sonnenlicht (Despre modificările de culoare cauzate de lumina soarelui în clorurile metalice dizolvate în eter) (germană) // Neues allgemeines Journal der Chemie. - 1804. - Bd. 3 , H.5 . - S. 566-574 . Arhivat din original pe 2 august 2018.
↑ Siegfried Flugge, Gottfried von Droste. Energetische Betrachtungen zu der Entstehung von Barium bei der Neutronenbestrahlung von Uran // Zeitschrift für Physikalische Chemie B. - 1939. - Vol. 4. - P. 274-280.
↑ Izotopi: proprietăți, producție, aplicare. În 2 volume / Ed. V. Yu. Baranova. - M. : FIZMATLIT, 2005. - T. 2. - ISBN 5-9221-0523-X .
↑ Uranus . Proprietățile elementelor chimice. Arhivat din original pe 11 iunie 2009. (Rusă)
↑ Chimie anorganică. - M . : Mir, 1966. - T. 2. - S. 206-223.
↑ Katz J., Rabinovich E. Chemistry of uranium. - M . : Editura de Literatură Străină, 1954.
↑ 1 2 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .
↑ Minereurile de uraniu conțin urme de uraniu-236 , care se formează din uraniu-235 în timpul captării neutronilor; minereurile de toriu conțin urme de uraniu-233 , care provine din toriu-232 după captarea neutronilor și două descompunere beta succesive. Cu toate acestea, conținutul acestor izotopi de uraniu este atât de scăzut încât poate fi detectat doar în măsurători speciale extrem de sensibile.
↑ Rosholt JN Fracționarea izotopică a uraniului legată de caracteristica rolului din Sandstone, Shirley Basin, Wyoming // Economic Geology. - 1964. - Vol. 59, nr. 4 . - P. 570-585.
↑ Rosholt JN Evoluția compoziției izotopice a uraniului și toriului în Profilele solului // Bull.Geol.Soc.Am.. - 1966. - Vol. 77, nr. 9 . - P. 987-1004.
↑ Chalov P.I. Fracționarea izotopică a uraniului natural. - Frunze: Ilim, 1975.
↑ Tilton GR Compoziția izotopică și distribuția plumbului, uraniului și toriu într-un granit precambrian // Bull. geol. soc. Am.. - 1956. - Vol. 66, nr. 9 . - P. 1131-1148.
↑ Shukolyukov Yu. A. Studii izotopice ale „reactorului nuclear natural” // Geochimie. - 1977. - Nr 7 . - S. 976-991 .
↑ Meshik A. Reactorul nuclear antic // În lumea științei. Geofizică. - 2006. - Nr 2 . Arhivat din original pe 20 octombrie 2007.
↑ Urme de elemente mai grele, în special plutoniu, au fost găsite în minereurile de uraniu; ele apar în natură ca urmare a anumitor reacții nucleare, cum ar fi captarea neutronilor de către nucleele de uraniu, precum și foarte rară descompunere dublă beta a uraniului-238.
↑ Date tehnice pentru elementul Uraniu din Tabelul Periodic . Preluat la 17 martie 2018. Arhivat din original la 17 martie 2018.
↑ Gaisinsky M. , Adlov Zh. Uranus // Dicționar radiochimic al elementelor. - Atomizdat, 1968.
↑ Exploatarea uraniului în lume (link inaccesibil) . Consultat la 13 decembrie 2011. Arhivat din original la 12 mai 2012. (Rusă)
↑ 1 2 World Uranium Mining 2016 (ing.) . Asociația Nucleară Mondială. Consultat la 3 noiembrie 2018. Arhivat din original la 20 iunie 2016.
↑ 1 2 3 OCDE NEA și AIEA, Uraniu 2016: Resurse, producție și cerere („Cartea roșie”).
↑ Uranus . Centru de informare și analiză „Mineral”. Consultat la 14 decembrie 2010. Arhivat din original la 16 mai 2013. (Rusă)
↑ Naumov S. S. Baza de materie primă a uraniului // Jurnalul minier. - 1999. - Nr. 12 . Arhivat din original pe 9 octombrie 2006.
↑ Uraniu // Biblioteca Populară de Elemente Chimice: [colecție]: în 2 cărți. Carte. 2. Argint - nilsborium și nu numai / [ed.-comp. V. V. Stanzo, M. B. Chernenko]. - Ed. al 2-lea, rev. şi suplimentare .. - M . : Nauka, 1977. - 519 p.
↑ Khmelevskoy V.K. Metode geofizice pentru studierea scoarței terestre. Universitatea Internațională a Naturii, Societății și Omului „Dubna”, 1997.
↑ Manual de geologie a petrolului și gazelor / Ed. Eremenko N. A. - M .: Nedra, 1984.
↑ 1 2 3 4 5 Uranus // Enciclopedia tehnică . - T. 24. stâlp. 596…597
↑ 747 Contragreutate ansamblu cozii . Boeing (1994). Consultat la 29 septembrie 2015. Arhivat din original la 4 martie 2016.
↑ „gloanțele de argint” cu uraniu: de ce nimănui nu-i place să lupte cu tancurile americane (rusă) , InoSMI.Ru (28 martie 2017). Arhivat din original pe 28 martie 2017. Preluat la 28 martie 2017.
↑ Pöllänen D., Ikäheimonen TK , Klemola S. , Vartti V.-P., Vesterbacka K., Ristonmaa S., Honkamaa T., Sipilä P., Jokelainen I., Kosunen A., Zilliacus R., Kettunen M. , Hokkanen M. Caracterizarea proiectilelor compuse din uraniu sărăcit // Jounal of Environmental Radioactivity. - 2003. - Vol. 64. - P. 133-142. Arhivat din original pe 20 iulie 2004.
↑ World Nuclear Association. Aprovizionarea cu uraniu. Arhivat pe 9 mai 2008 la Wayback Machine 2011.
↑ IAEA - Sistemul de informare a reactoarelor de putere . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original la 23 iulie 2018. (nedefinit)
↑ Uranium Supplies: Supply of Uranium - World Nuclear Association . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original pe 12 februarie 2013. (nedefinit)
↑ 1 2 Mineritul mondial de uraniu . Asociația Nucleară Mondială (2017). Preluat la 12 martie 2013. Arhivat din original la 13 iunie 2014.
^ World Uranium Mining - World Nuclear Association . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original la 23 octombrie 2020. (nedefinit)
↑ Institutul All-Rusian de Informații Științifice și Tehnice al Academiei Ruse de Științe, Moscova, Rusia. A. V. Balikhin. BAZĂ MINERALĂ ȘI MATERIALE PRIME A URANIUULUI: STARE ACTUALĂ ȘI PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE. REVIZIE // Kompleksnoe ispolʹzovanie mineralʹnogo syrʹâ/Utilizarea complexă a resurselor minerale/Mineraldik shikisattardy Keshendi Paidalanu. — 15-03-2019. - T. 1 , nr. 308 . - S. 36-50 . - doi : 10.31643/2019/6445.05 . Arhivat din original pe 22 ianuarie 2021.
↑ Areva devient Orano pour garder les pieds dans l'atome . Eliberarea . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original la 12 iunie 2018. (nedefinit)
↑ 1 2 PRoAtom - Înțelegerea complexului rusesc de îmbogățire a uraniului (partea 2) . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original la 29 august 2019. (nedefinit)
↑ Prelucrarea uraniului în lume - producție, metode și grad de îmbogățire, proprietăți chimice. Unde se folosește uraniul? — TeploEnergoRemont . Preluat la 1 septembrie 2019. Arhivat din original la 17 iunie 2021. (nedefinit)
↑ Mashkovtsev G. A. , Miguta A. K. , Shchetochkin V. N. Baza de resurse minerale și producția de uraniu în Siberia de Est și Orientul Îndepărtat // Resurse minerale ale Rusiei. Economie și Management. - 2008. - Nr. 1 . Arhivat din original pe 28 februarie 2012.
↑ Exploatarea uraniului în Kazahstan. Raportul lui Mukhtar Dzhakishev (link inaccesibil) . Preluat la 1 decembrie 2009. Arhivat din original la 15 mai 2013. (Rusă)
↑ Konyrova, K. Kazahstanul s-a clasat pe primul loc în exploatarea uraniului în lume (rus.) , agenția de știri TREND (30 decembrie 2009). Arhivat din original la 31 decembrie 2009. Consultat la 30 decembrie 2009.
↑ Tabel istoric al prețurilor Ux . Ux Consulting - Reporterul prețului combustibilului nuclear . Preluat la 24 august 2018. Arhivat din original la 25 august 2018. Prețurile de pe site sunt date în dolari pe liră
↑ Fighters A.V. Durabilitatea industriei globale a uraniului: provocarea vremurilor . Consultat la 23 decembrie 2011. Arhivat din original la 13 mai 2012. (nedefinit)
↑ Amirova U.K., Uruzbaeva N.A. Privire de ansamblu asupra dezvoltării pieței mondiale a uraniului // Universum: Economics and Jurisprudence: electron. științific revistă 2017. Nr 6(39). URL: http://7universum.com/en/economy/archive/item/4802 Arhivat la 30 decembrie 2018 la Wayback Machine (accesat la 29.12.2018)
↑ Minereu de uraniu: proprietăți, aplicații, extracție Arhivat 30 decembrie 2018 la Wayback Machine 8 decembrie 2017

Literatură

Uraniu, un element chimic // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
Manual de chimie și fizică / Editor-șef David R. Lide. - ediția a 84-a 2003-2004. — CRC Press, 2004.
Emsley J. Uranium // Elementele de construcție ale naturii: un ghid de la A la Z pentru elemente (engleză) . - Oxford : Oxford University Press , 2001. - P. 476-482. - ISBN 978-0-19-850340-8 .
Seaborg GT Uranium // Enciclopedia elementelor chimice (engleză) . - Skokie, Illinois : Reinhold Book Corporation, 1968. - P. 773-786.

Link -uri

Beckman, I. N. Uranus: [ arh. 25 iunie 2011 ]. — Viena, 2008.
Uraniu . elementele esențiale (engleză) . WebElements .
Uraniu // Biblioteca populară de elemente chimice. — Biblioteconomie și tehnologie electronică.
Secțiunea 6.0 Materiale nucleare . Întrebări frecvente privind armele nucleare . Arhiva armelor nucleare (20 februarie 1999) .
Leonov, Nikolai. Rusia a vândut SUA rezerve semnificative de uraniu pentru arme . - Centenar, 2011. - 9 martie.
Ce este uraniul? (engleză) . Asociația Nucleară Mondială .

Site-uri tematice

Bombă uriașă

Dicționare și enciclopedii

În cataloagele bibliografice
BNF : 119337333 GND : 4187153-4 J9U : 987007529652205171 LCCN : sh85141276 NDL : 00574039 NKC : ph126944

Compuși ai uraniului

Diuranat de amoniu ((NH 4 ) 2 U 2 O 7 )
Acetat de uranil ( UO2 ( CH3COO ) 2 )
Acetat de uranil zinc (ZnUO 2 (CH 3 COO) 4 )
Borhidrură de uraniu (U(BH 4 ) 4 )
Bromură de uraniu (III) ( UBr3 )
Bromură de uraniu (IV) (UBr 4 )
Bromură de uraniu (V) (UBr 5 )
Hidrură de uraniu (III) (UH 3 )
Hidroxid de uraniu (III) (U(OH) 3 )
Hidroxid de uranil (UO2 (OH ) 2 )
Diborura de uraniu (UB 2 )
disilicid de uraniu (USi 2 )
Disulfură de uraniu (US 2 )
Acid dironic ( H2U2O7 ) _ _ _
Iodură de uraniu (III) (UI 3 )
Iodură de uraniu (IV) (UI 4 )
Iodură de uraniu (V) (UI 5 )
Carbonat de uranil amoniu (UO 2 CO 3 2 (NH 4 ) 2 CO 3 )
Carbonat de uranil (UO 2 CO 3 )
Monoxid de uraniu (UO)
Monosulfura de uraniu (SUA)
Monofosfură de uraniu (UP)
Diuranat de sodiu (Na 2 U 2 O 7 )
Uranat de sodiu (Na 2 UO 4 )
Nitrat de uranil (UO 2 (NO 3 ) 2 )
Nitrură de uraniu (U 2 N 3 )
Nonoxid de tetrauraniu (U 4 O 9 )
Oxid de uraniu (IV) (UO 2 )
Oxid de uraniu(VI)-diuraniu(V) (U 3 O 8 )
Peroxid de uraniu (UO 4 )
Sulfat de uraniu (IV) (U( SO4 ) 2 )
Sulfat de uranil ( UO2SO4 )
Tridecaoxid de pentauran (U 5 O 13 )
Trioxid de uraniu (UO 3 )
Acid uranic ( H2UO4 ) _
Formiat de uranil (UO 2 (CHO 2 ) 2 )
Fosfat de uraniu (III) (U 2 (PO 4 ) 3 )
Fluorura de uraniu (III) ( UF3 )
Fluorura de uraniu (IV) ( UF4 )
Fluorura de uraniu (V) ( UF5 )
Fluorura de uraniu (VI) (UF 6 )
Fluorura de uranil (UO 2 F 2 )
Clorura de uraniu (III) ( UCl3 )
Clorura de uraniu (IV) ( UCl4 )
Clorura de uraniu (V) ( UCl5 )
Clorura de uraniu (VI) ( UCl6 )
Clorura de uranil ( UO2Cl2 )

Vezi și: minerale de uraniu

Sistem periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev

unu

opt

unu

În

P.m

A.m

Metale alcaline	metale alcalino-pământoase	Lantanide	Actinide	metale de tranziție
metale ușoare	Semimetale	nemetale	Halogeni	gaze nobile

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

Tehnologii nucleare

Inginerie

materiale

Combustibil nuclear
- A petrecut
- Materii prime
Ciclul combustibilului nuclear
Toriu
Uranus
- Îmbogățirea cu uraniu
- uraniu sărăcit
Plutoniu
Deuteriu
tritiu
Heliu-3
Litiu-6

Energia nucleară

Principalele subiecte	Reactor nuclear Centrală nucleară deseuri radioactive Fuziune termonucleară controlată centrală nucleară motor de rachetă nucleară Generator termoelectric cu radioizotopi
Generații de reactoare	unu 2 3 3++ patru
Tipuri de reactoare	După corp Tanc reactor nuclear Reactorul nuclear cu canal Omogen Prin regulament Apă - Răcită cu apă supercritică Apă-apă Fierbere în soluții sărate Apă grea - Apă grea Grafit - grafit-gaz Magnox cu combustibil granulat temperatură ultra-înaltă Apă de grafit (apă sub presiune/fierbe) asupra sărurilor topite Autoreglare a substanței active Reactor rapid cu neutroni cu lichid de răcire din metal lichid cu plumb Pe un val de alergare racit cu gaz SSTAR Integral sinteza inerțială

Medicina nucleara

imagistica medicala	Tomografie cu emisie de pozitroni Tomografie computerizată cu emisie de foton unic (SPECT) camera gama
Terapie	Radiobiologia tumorilor Tomoterapie Terapia cu protoni Brahiterapie Terapia de captare a neutronilor

Arme nucleare

Principii de funcționare	Explozie nucleara Factori dăunători ai unei explozii nucleare Proiecta arme termonucleare
Poveste	Crearea de arme nucleare STATELE UNITE ALE AMERICII URSS Germania Marea Britanie Franţa China Israel India Pakistan Coreea de Nord Argentina Brazilia Irak Iranul Spania Italia Suedia Africa de Sud Coreea de Sud Japonia cursa nucleară club nuclear
Armele nucleare și societatea	Razboi nuclear test nuclear Listă Transport Răspândirea Explozii nucleare pașnice URSS

Reactoarele de energie nucleară
Lista centralelor nucleare din lume
Reactoarele nucleare din Rusia
Accidente cu radiații

Energie

structura pe produse si industrii

Industria energetică :
electricitate

Tradiţional

Centrale termice	Centrală electrică în condensare (CPP) Centrala termica (CHP)
hidroenergie	Centrală hidroelectrică (HPP) Centrală cu hidrostocare (PSPP)
Atomic	Centrala nucleara (CNP) Centrală nucleară plutitoare (FNPP)

Alternativă

geotermal	Centrale geotermale (GeoTPP)
hidroenergie	Centrale hidroelectrice mici (SHPP) Centrale mareomotrice (TPP) centrale cu valuri Centrale osmotice
Putere eoliana	Centrale eoliene (WPP)
Însorit	Centrale solare (SPP)
Hidrogen	Centrale electrice pe hidrogen Instalatii de celule de combustibil
Bioenergie	Biocentrale (BioTES)
Malaya	Centrale diesel Centrale electrice cu piston pe gaz Turbine mici cu gaz Centrale electrice pe benzină

Rețea electrică

Furnizare de căldură :
energie termică

centralizat

Centrale combinate de căldură și energie (CHP)
Case de cazane
Centrale nucleare (CNP)
Centrale nucleare pentru alimentarea cu căldură (CNE)
Centrale geotermale (GeoTPP)
Biocentrale (BioTES)

descentralizate

Rețea de încălzire

Industria combustibilului :
combustibil

Fosil	Cărbune brun Cărbune Antracit șisturi petroliere Turbă
vegetal	Lemn de foc deseuri de lemn Biomasă
artificial	Cărbune Pelete Cocs ( cărbune , turbă , semi-cocs ) brichete de cărbune Deșeuri de cărbune

Nuclear

Uranus
Combustibil MOX
Snap-combustibil

Energie promițătoare :

Energie	Energia termonucleara energie spațială
Combustibil	Plutoniu Toriu Deuteriu tritiu Heliu-3 Bor-11

Portal: Energie