25.06.2018 - Металл и топливо. Уран

Когда говорят о радиоактивном металле, всегда вспоминают уран. Конечно же, это не самый радиоактивно опасный элемент и далеко не самый дорогой, однако его известность превосходит другие «фонящие» металлы. Исторически уран известен достаточно давно, однако до 1939 года – момента открытия теории деления ядер – уран представлял интерес только для узкого круга химиков и находил ограниченное применение для производства красок и стекла. Промышленность 21 века использует уран в качестве основного ядерного топлива.

Свое современное название уран получил в честь открытой незадолго до самого металла одноименной планеты, наиболее удаленной от Солнца. Как минерал, в природе уран встречается достаточно часто. Однако, в связи с радиоактивным распадом этого элемента (несколько рядов распада, в результате которого основа природного урана, смесь трёх изотопов: 238U, 235U и 234U превращается в стабильные изотопы 206Pb и 207Pb (изотопы свинца), непосредственное количество металла, пригодного к обработке, невелико. Кстати, именно радиоактивный распад урана играет важную роль в энергетике земной коры, являясь существенным источником глубинного тепла. Человечество научилось извлекать выгоду из самопроизвольного распада урана, наблюдая за осколками его деления при определении возраста пород и минералов.

В естественной среде, в составе минеральных руд, уран энергично мигрирует в любых водных растворах: холодных и горячих, в нейтральных и щелочных водах. Важную роль в геохимии уран играют окислительно-восстановительные реакции, поскольку в окислительной среде растворимость урана значительно выше, чем в восстановительной, в связи с чем восстановительная среда способствует осаждению урана из растворов с образованием промышленных скоплений (руды). Получение урана происходит также с применением воды, т.н. гидрометаллургическими методами: путём выщелачивания растворами серной (реже азотной) кислоты или содовыми растворами.

В свободном состоянии уран представляет собой металл светло-серого цвета, который медленно окисляется на воздухе, образуя диоксид (покрывается пленкой, но продолжает окисляться и далее). В порошкообразном состоянии уран пирофорен и горит ярким пламенем. Как уже говорилось, уран активно взаимодействует с водой, а также легко растворяется в соляной и азотной кислотах, (в серной, ортофосфорной и фтористоводородной кислотах – медленно). Со щелочами не взаимодействует, но при нагревании реагирует с галогенами, азотом, фосфором, образуя моносульфид урана, используемый в качестве ядерного топлива. Облучение потоком нейтронов (которое имеет место в ядерном реакторе) изменяет физико-механические свойства Урана: развивается ползучесть и повышается хрупкость, наблюдается деформация изделий, что заставляет использовать Уран в ядерных реакторах в виде различных урановых сплавов.

Все соединения урана, включая металлические сплавы, являются токсичными и опасными для человека. При попадании в организм Уран действует на все органы и ткани, являясь общеклеточным ядом. Признаки отравления обусловлены преимущественным поражением почек печени и желудочно-кишечного тракта. Молекулярный механизм действия Урана связан с его способностью подавлять активность ферментов в организме. Однако, естественное присутствие урана в микро-количествах обнаруживается во всех тканях растений, животных и человека (как, впрочем, и всех остальных природных элементов). Физическое содержание урана в теле человека необходимо для нормальной жизнедеятельности.

Таким образом, основными потребителями урана являются ядерная энергетика (ядерные реакторы, ядерные силовые установки) и военная промышленность (ядерное оружие). Природная или слабообогащенная смесь изотопов Урана применяется в стационарных реакторах атомных электростанций, продукт высокой степени обогащения - в ядерных силовых установках или в реакторах, работающих на быстрых нейтронах. 235U является источником ядерной энергии в ядерном оружии, а более редкий 238U служит источником вторичного ядерного горючего - плутония. Все остальные области использования урана (медицина, тяжелая промышленность) имеют резко подчинённое значение.

 

ООО "ПОЛТАВАТЕХНОПОСТАЧ" 2017

ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ