ვინ აღმოაჩინა ელემენტი ურანი. რატომ არის ურანი და მისი ნაერთები საშიში?

აღმოჩენა პლანეტარული მასშტაბით. ამას მეცნიერთა მიერ ურანის აღმოჩენა შეიძლება ეწოდოს. პლანეტა აღმოაჩინეს 1781 წელს.

მისი აღმოჩენა გახდა ერთ-ერთის დასახელების მიზეზი პერიოდული ცხრილის ელემენტები. ურანილითონი იზოლირებული იქნა ფისოვანი ნაზავიდან 1789 წელს.

ახალი პლანეტის ირგვლივ აჟიოტაჟი ჯერ კიდევ არ განელებულა, ამიტომ ახალი ნივთიერების დასახელების იდეა ზედაპირზე იდგა.

მე-18 საუკუნის ბოლოს არ არსებობდა რადიოაქტიურობის კონცეფცია. იმავდროულად, ეს არის ხმელეთის ურანის მთავარი საკუთრება.

მეცნიერები, რომლებიც მუშაობდნენ მასთან, გაუცნობიერებლად ექვემდებარებოდნენ რადიაციას. ვინ იყო პიონერი და რა სხვა თვისებები აქვს ელემენტს, შემდგომში გეტყვით.

ურანის თვისებები

ურანი - ელემენტი, აღმოაჩინა მარტინ კლაპროტმა. მან შეაერთა ფისი კაუსტიკით. შერწყმის პროდუქტი იყო არასრულად ხსნადი.

კლაპროტმა გააცნობიერა, რომ სავარაუდო და არ არის მინერალის შემადგენლობაში. შემდეგ მეცნიერმა ბლენდი გახსნა.

ხსნარიდან მწვანე ექვსკუთხედები ამოვარდა. ქიმიკოსმა მათ ყვითელი სისხლი, ანუ კალიუმის ჰექსაციანოფერატი გამოავლინა.

ხსნარიდან ნალექი ყავისფერი ნალექი. კლაპროტმა აღადგინა ეს ოქსიდი სელის ზეთით და კალცინირებული. შედეგი იყო ფხვნილი.

უკვე ყავისფერთან შერევით მომიწია მისი კალცინაცია. აგლომერირებულ მასაში ახალი ლითონის მარცვლები აღმოჩნდა.

მოგვიანებით გაირკვა, რომ ასე არ იყო სუფთა ურანიდა მისი დიოქსიდი. ელემენტი ცალკე მიიღეს მხოლოდ 60 წლის შემდეგ, 1841 წელს. და კიდევ 55 წლის შემდეგ, ანტუან ბეკერელმა აღმოაჩინა რადიოაქტიურობის ფენომენი.

ურანის რადიოაქტიურობაელემენტის ბირთვის უნარის გამო, დაიჭიროს ნეიტრონები და ფრაგმენტები. ამავე დროს, შთამბეჭდავი ენერგია გამოიყოფა.

იგი განისაზღვრება გამოსხივების და ფრაგმენტების კინეტიკური მონაცემებით. შესაძლებელია ბირთვების უწყვეტი დაშლის უზრუნველყოფა.

ჯაჭვური რეაქცია იწყება, როდესაც ბუნებრივი ურანი გამდიდრებულია მისი 235-ე იზოტოპით. ეს არ არის ისეთი, როგორც მეტალს დაემატა.

პირიქით, მადნიდან ამოღებულია დაბალრადიოაქტიური და არაეფექტური 238-ე ნუკლიდი, ისევე როგორც 234-ე.

მათ ნარევს ეწოდება ამოწურული, ხოლო დარჩენილ ურანს - გამდიდრებულს. ეს არის ზუსტად ის, რაც მრეწველებს სჭირდებათ. მაგრამ ამაზე ცალკე თავში ვისაუბრებთ.

ურანი ასხივებს, როგორც ალფა, ასევე ბეტა გამა სხივებით. ისინი აღმოაჩინეს ლითონის ეფექტის ხილვით შავში გახვეულ ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე.

ცხადი გახდა, რომ ახალი ელემენტი რაღაცას ასხივებდა. სანამ Curies იკვლევდნენ რა კონკრეტულად, მარიამ მიიღო რადიაციის დოზა, რამაც ქიმიკოსს სისხლის კიბო განუვითარდა, რისგანაც ქალი გარდაიცვალა 1934 წელს.

ბეტა გამოსხივებას შეუძლია გაანადგუროს არა მხოლოდ ადამიანის სხეული, არამედ თავად მეტალიც. რა ელემენტი წარმოიქმნება ურანისგან?პასუხი: - მოკლედ.

წინააღმდეგ შემთხვევაში მას პროტაქტინიუმი ეწოდება. აღმოაჩინეს 1913 წელს, მხოლოდ ურანის შესწავლის დროს.

ეს უკანასკნელი გადაიქცევა ბრევიუმად გარე ზემოქმედებისა და რეაგენტების გარეშე, მხოლოდ ბეტა დაშლისგან.

გარეგნულად ურანი - ქიმიური ელემენტი- ფერები მეტალის ბზინვარებით.

ასე გამოიყურება ყველა აქტინიდი, რომელსაც მიეკუთვნება ნივთიერება 92. ჯგუფი იწყება 90 ნომრით და მთავრდება 103 ნომრით.

სიის სათავეში დგას რადიოაქტიური ელემენტი ურანი, ვლინდება როგორც ჟანგვის აგენტი. ჟანგვის მდგომარეობები შეიძლება იყოს მე-2, მე-3, მე-4, მე-5, მე-6.

ანუ 92-ე მეტალი ქიმიურად აქტიურია. თუ ურანს ფხვნილად დაფქვავთ, ის სპონტანურად აალდება ჰაერში.

მისი ჩვეული ფორმით, ნივთიერება იჟანგება ჟანგბადთან შეხებისას და იფარება მოლურჯო ფილმით.

თუ ტემპერატურა 1000 გრადუს ცელსიუსამდე მიიყვანთ, ქიმ. ურანის ელემენტიდაკავშირება . წარმოიქმნება ლითონის ნიტრიდი. ეს ნივთიერება ყვითელი ფერისაა.

ჩაყარეთ წყალში და გაიხსნება, ისევე როგორც სუფთა ურანი. ყველა მჟავა ასევე კოროზირებს მას. ელემენტი ანაცვლებს წყალბადს ორგანული ელემენტებიდან.

ურანი ასევე უბიძგებს მას მარილის ხსნარებიდან, , , , . თუ ასეთი ხსნარი შეირყევა, 92-ე ლითონის ნაწილაკები დაიწყებენ ნათებას.

ურანის მარილებიარასტაბილურია, იშლება სინათლეში ან ორგანული ნივთიერებების არსებობისას.

ელემენტი ალბათ მხოლოდ გულგრილია ტუტეების მიმართ. მეტალი მათთან არ რეაგირებს.

ურანის აღმოჩენაარის სუპერმძიმე ელემენტის აღმოჩენა. მისი მასა შესაძლებელს ხდის ლითონის, უფრო სწორად, მასთან ერთად მინერალების გამოყოფას მადნიდან.

საკმარისია დააქუცმაცოთ და ჩაასხით წყალში. ჯერ ურანის ნაწილაკები დასახლდება. სწორედ აქ იწყება ლითონის მოპოვება. დეტალები შემდეგ თავში.

ურანის მოპოვება

მძიმე ნალექის მიღების შემდეგ, მრეწველები ასუფთავებენ კონცენტრატს. მიზანია ურანის ხსნარად გადაქცევა. გამოიყენება გოგირდის მჟავა.

გამონაკლისი კეთდება ტარისთვის. ეს მინერალი არ არის ხსნადი მჟავაში, ამიტომ გამოიყენება ტუტეები. სირთულეების საიდუმლო ურანის 4-ვალენტიან მდგომარეობაშია.

მჟავა გამორეცხვა ასევე არ მუშაობს,. ამ მინერალებში 92-ე მეტალი ასევე 4-ვალენტიანია.

მას მკურნალობენ ჰიდროქსიდით, რომელიც ცნობილია როგორც კაუსტიკური სოდა. სხვა შემთხვევებში, ჟანგბადის გაწმენდა კარგია. არ არის საჭირო გოგირდის მჟავას ცალკე შენახვა.

საკმარისია მადნის სულფიდური მინერალებით 150 გრადუსამდე გაცხელება და მასზე ჟანგბადის ნაკადის გაშვება. ეს იწვევს მჟავას წარმოქმნას, რომელიც ჩამოირეცხება ურანი.

ქიმიური ელემენტი და მისი გამოყენებადაკავშირებულია ლითონის სუფთა ფორმებთან. მინარევების მოსაშორებლად გამოიყენება სორბცია.

იგი ხორციელდება იონგამცვლელ ფისებზე. ასევე შესაფერისია ექსტრაქცია ორგანული გამხსნელებით.

რჩება მხოლოდ ხსნარში ტუტის დამატება ამონიუმის ურანატების დასალექად, აზოტის მჟავაში დაშლა და დაქვემდებარებაში.

შედეგი იქნება 92-ე ელემენტის ოქსიდები. ისინი თბება 800 გრადუსამდე და ამცირებენ წყალბადით.

საბოლოო ოქსიდი გარდაიქმნება ურანის ფტორიდი, საიდანაც სუფთა ლითონი მიიღება კალციუმ-თერმული შემცირებით. როგორც ხედავთ, ეს არ არის მარტივი. რატომ ვცდილობთ ასე?

ურანის გამოყენება

92-ე მეტალი არის ბირთვული რეაქტორების მთავარი საწვავი. მჭლე ნარევი შესაფერისია სტაციონარულისთვის, ხოლო ელექტროსადგურებისთვის გამოიყენება გამდიდრებული ელემენტი.

235-ე იზოტოპი ასევე არის ბირთვული იარაღის საფუძველი. მეორადი ბირთვული საწვავის მიღება ასევე შესაძლებელია ლითონის 92-დან.

აქ ღირს კითხვის დასმა, რა ელემენტად გარდაიქმნება ურანი?. მისი 238-ე იზოტოპიდან, , არის კიდევ ერთი რადიოაქტიური, სუპერმძიმე ნივთიერება.

სულ 238-ზე ურანიდიდი ნახევარი ცხოვრება, გრძელდება 4,5 მილიარდი წელი. ასეთი გრძელვადიანი განადგურება იწვევს ენერგიის დაბალ ინტენსივობას.

თუ გავითვალისწინებთ ურანის ნაერთების გამოყენებას, მისი ოქსიდები სასარგებლოა. ისინი გამოიყენება მინის ინდუსტრიაში.

ოქსიდები მოქმედებს როგორც საღებავები. შეიძლება მიიღოთ ღია ყვითელიდან მუქ მწვანემდე. მასალა ფლუორესცირდება ულტრაიისფერ სხივებში.

ეს თვისება გამოიყენება არა მხოლოდ ჭიქებში, არამედ ურანის მინანქრებშიც. მათში ურანის ოქსიდები მერყეობს 0,3-დან 6%-მდე.

შედეგად, ფონი უსაფრთხოა და არ აღემატება 30 მიკრონს საათში. ურანის ელემენტების ფოტოუფრო სწორად, მისი მონაწილეობით პროდუქტები ძალიან ფერადია. შუშისა და ჭურჭლის ბზინვარება იპყრობს თვალს.

ურანის ფასი

კილოგრამი გაუმდიდრებელი ურანის ოქსიდისთვის ისინი დაახლოებით 150 დოლარს იძლევიან. პიკური მნიშვნელობები დაფიქსირდა 2007 წელს.

მაშინ ღირებულებამ კილოგრამზე 300 დოლარს მიაღწია. ურანის მადნების დამუშავება 90-100 ჩვეულებრივი ერთეულის ფასადაც მომგებიანი დარჩება.

ვინ აღმოაჩინა ელემენტი ურანი, არ იცოდა რა იყო მისი მარაგები დედამიწის ქერქში. ახლა ისინი დათვლილია.

მსხვილი საბადოები მომგებიანი საწარმოო ფასით ამოიწურება 2030 წლისთვის.

თუ ახალი საბადოები არ არის აღმოჩენილი, ან ლითონის ალტერნატივა არ არის ნაპოვნი, მისი ღირებულება გაიზრდება.

ურანი(ლათ. ურანი), u, მენდელეევის პერიოდული სისტემის III ჯგუფის რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი, ეკუთვნის ოჯახს. აქტინიდები,ატომური ნომერი 92, ატომური მასა 238,029; ლითონის. ბუნებრივი U. შედგება სამი იზოტოპის ნარევისაგან: 238 u - 99,2739% ნახევარგამოყოფის პერიოდით t 1 / 2 = 4,51 10 9 წელი, 235 u - 0,7024% (t 1 / 2 = 7,13 10 8 წელი) და 234 u – 0,0057% (t 1 / 2 = 2,48 10 5 წელი). 11 ხელოვნური რადიოაქტიური იზოტოპიდან 227-დან 240-მდე მასობრივი რიცხვებით, გრძელვადიანი არის 233 u (t 1 / 2 = 1,62 10 5 წელი); იგი მიიღება თორიუმის ნეიტრონული დასხივებით. 238 u და 235 u ორი რადიოაქტიური სერიის წინაპრები არიან.

ისტორიული ცნობა. U. გაიხსნა 1789 წელს. ქიმიკოსმა M.G. Klaproth-მა და დაარქვა მას პლანეტა ურანის პატივსაცემად, აღმოჩენილი ვ. ჰერშელი 1781 წელს მეტალის მდგომარეობაში უ.1841 წელს ფრანგებმა მიიღეს. ქიმიკოსი E. Peligo Ucl 4-ის კალიუმის მეტალთან შემცირების დროს. თავდაპირველად უ.-ს მიენიჭა ატომური მასა 120 და მხოლოდ 1871 წელს დ.ი. მენდელეევიმივედი დასკვნამდე, რომ ეს მნიშვნელობა უნდა გაორმაგდეს.

დიდი ხნის განმავლობაში ურანი მხოლოდ ქიმიკოსთა ვიწრო წრეს აინტერესებდა და შეზღუდული იყო საღებავებისა და მინის წარმოებაში. ფენომენის აღმოჩენით რადიოაქტიურობაუ.1896 წელს და რადიუმი 1898 წელს დაიწყო ურანის მადნების სამრეწველო დამუშავება რადიუმის მოპოვებისა და გამოყენების მიზნით სამეცნიერო კვლევებსა და მედიცინაში. 1942 წლიდან, 1939 წელს ბირთვული დაშლის ფენომენის აღმოჩენის შემდეგ , მთავარ ბირთვულ საწვავად იქცა უ.

გავრცელება ბუნებაში. U. დამახასიათებელი ელემენტია დედამიწის ქერქის გრანიტის ფენისა და დანალექი გარსისთვის. ურანის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) არის 2,5 10 -4% წონით, მჟავე ცეცხლოვან ქანებში 3,5 10 -4%, თიხებსა და ფიქლებში 3,2 10 -4%, ძირითად ქანებში 5 · 10 -5% , მანტიის ულტრაბაზისურ ქანებში 3 · 10 -7%. U. ენერგიულად მიგრირებს ცივ და ცხელ, ნეიტრალურ და ტუტე წყლებში მარტივი და რთული იონების, განსაკუთრებით კარბონატული კომპლექსების სახით. რედოქს რეაქციები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ურანის გეოქიმიაში, რადგან ურანის ნაერთები, როგორც წესი, ძალიან ხსნადია ჟანგვის გარემოს მქონე წყლებში და ცუდად ხსნადი შემცირების გარემოს მქონე წყლებში (მაგალითად, წყალბადის სულფიდი).

ცნობილია ურანის 100-მდე მინერალი; მათგან 12 სამრეწველო მნიშვნელობისაა . გეოლოგიური ისტორიის მანძილზე დედამიწის ქერქში ნახშირბადის შემცველობა მცირდებოდა რადიოაქტიური დაშლის გამო; ეს პროცესი დაკავშირებულია Pb და He ატომების დაგროვებასთან დედამიწის ქერქში. ნახშირბადის რადიოაქტიური დაშლა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს დედამიწის ქერქის ენერგეტიკაში, რაც ღრმა სითბოს მნიშვნელოვანი წყაროა.

ფიზიკური თვისებები. U. ფერით ჰგავს ფოლადს და ადვილად დასამუშავებელია. მას აქვს სამი ალოტროპული მოდიფიკაცია - a, b და g ფაზური ტრანსფორმაციის ტემპერატურებით: a ® b 668,8 ± 0,4 ° C, b® g 772,2 ± 0,4 ° C; a-ფორმას აქვს რომბისებრი გისოსი ა= 2.8538 å, ბ= 5.8662 å, თან= 4,9557 å), b-ფორმა - ტეტრაგონალური გისოსი (720 °C-ზე ა = 10,759 , ბ= 5.656 å), გ-ფორმა - სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსი (850°c-ზე a = 3.538 å). U.-ის სიმკვრივე a-ფორმაში (25°c) 19.05 ± 0.2 გ/სმ 3 , ტ pl 1132 ± 1°С; ტკიპ 3818 °C; თბოგამტარობა (100–200°c), 28.05 სამ/(მ· TO) , (200–400 °c) 29.72 სამ/(მ· TO) ; სპეციფიკური თბოტევადობა (25°c) 27,67 კჯ/(კგ· TO) ; ელექტრული წინაღობა ოთახის ტემპერატურაზე არის დაახლოებით 3 10 -7 ომ· სმ, 600°c-ზე 5.5 10 -7 ომ· სმ;აქვს ზეგამტარობა 0,68 ± 0.02K; სუსტი პარამაგნიტური, სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობა ოთახის ტემპერატურაზე 1.72 · 10 -6.

ნახშირბადის მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია მის სისუფთავეზე და მექანიკურ და თერმული დამუშავების რეჟიმებზე. დრეკადობის მოდულის საშუალო მნიშვნელობა ჩამოსხმული U. 20.5 10 -2 მნ/მ 2 ჭიმვის სიმტკიცე ოთახის ტემპერატურაზე 372–470 მნ/მ 2 , სიძლიერე იზრდება b - და g - ფაზებიდან გამკვრივების შემდეგ; ბრინელის საშუალო სიმტკიცე 19,6–21,6 10 2 მნ/მ 2 .

დასხივება ნეიტრონული ნაკადით (რომელიც ხდება ბირთვული რეაქტორი) ცვლის ურანის ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს: ვითარდება ცოცხალი და იზრდება სისუსტე, შეინიშნება პროდუქტების დეფორმაცია, რაც აიძულებს ურანის გამოყენებას ბირთვულ რეაქტორებში ურანის სხვადასხვა შენადნობების სახით.

U. - რადიოაქტიური ელემენტი.ბირთვები 235 u და 233 u იშლება სპონტანურად, ისევე როგორც ნელი (თერმული) და სწრაფი ნეიტრონების დაჭერისას 508 10 -24 ეფექტური დაშლის ჯვრის კვეთით. სმ 2 (508 ბეღელი) და 533 10 -24 სმ 2 (533 ბეღელი) შესაბამისად. 238u ბირთვის დაშლა მხოლოდ სწრაფი ნეიტრონების დაჭერისას მინიმუმ 1 ენერგიით. მევ;ნელი ნეიტრონების დაჭერისას 238 u იქცევა 239 pu , რომლის ბირთვული თვისებები უახლოვდება 235 u-ს. Კრიტიკული U.-ის მასა (93,5% 235 u) წყალხსნარებში 1-ზე ნაკლებია კგ,ღია ბურთისთვის - დაახლოებით 50 კგ, რეფლექტორიანი ბურთისთვის - 15 - 23 კგ;კრიტიკული მასა 233 u – კრიტიკული მასის დაახლოებით 1/3 235 u.

ქიმიური თვისებები. ატომის გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია U. 7 ს 2 6 დ 1 5 ვ 3 . U. არის რეაქტიული ლითონი, ნაერთებში ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს + 3, + 4, + 5, + 6, ზოგჯერ + 2; ყველაზე სტაბილური ნაერთებია u (iv) და u (vi). ჰაერში ის ნელა იჟანგება ზედაპირზე დიოქსიდის ფირის წარმოქმნით, რომელიც არ იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. ფხვნილ მდგომარეობაში U. პიროფორია და იწვის კაშკაშა ალით. ჟანგბადთან ერთად ის ქმნის დიოქსიდს uo 2, ტრიოქსიდს uo 3 და შუალედური ოქსიდების დიდ რაოდენობას, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია u 3 o 8. ამ შუალედურ ოქსიდებს აქვთ თვისებები uo 2 და uo 3-თან ახლოს. მაღალ ტემპერატურაზე uo 2-ს აქვს ჰომოგენურობის ფართო დიაპაზონი uo 1.60-დან uo 2.27-მდე. 500-600°c-ზე ფტორთან ერთად წარმოქმნის ტეტრაფტორს (მწვანე ნემსის ფორმის კრისტალებს, წყალში და მჟავებში ოდნავ ხსნადი) და ჰექსაფტორიდ uf 6 (თეთრი კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ამაღლდება დნობის გარეშე 56,4°c-ზე); გოგირდთან - მთელი რიგი ნაერთები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ჩვენ (ბირთვული საწვავი). როდესაც ურანი რეაგირებს წყალბადთან 220°C-ზე, მიიღება ჰიდრიდი uh 3; აზოტით 450-დან 700 °C-მდე ტემპერატურაზე და ატმოსფერული წნევით - ნიტრიდი u 4 n 7, აზოტის უფრო მაღალი წნევით და იგივე ტემპერატურაზე შეგიძლიათ მიიღოთ un, u 2 n 3 და un 2; ნახშირბადთან ერთად 750-800°c - uc მონოკარბიდი, uc 2 დიკარბიდი და ასევე u 2 c 3; ლითონებთან ქმნის სხვადასხვა ტიპის შენადნობებს . U. ნელა რეაგირებს მდუღარე წყალთან და წარმოქმნის uo 2 და h 2, წყლის ორთქლთან - ტემპერატურულ დიაპაზონში 150–250 ° C; ხსნადი ჰიდროქლორინის და აზოტის მჟავებში, ოდნავ ხსნადი კონცენტრირებულ ჰიდროქლორინის მჟავაში. U (vi) ხასიათდება ურანილის იონის წარმოქმნით uo 2 2 +; ურანილის მარილები ყვითელი ფერისაა და ძალიან ხსნადია წყალში და მინერალურ მჟავებში; მარილები u (iv) არის მწვანე და ნაკლებად ხსნადი; ურანილის იონს ძალზედ შეუძლია კომპლექსური ფორმირება წყალხსნარებში როგორც არაორგანულ, ისე ორგანულ ნივთიერებებთან ერთად; ტექნოლოგიისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანია კარბონატული, სულფატი, ფტორი, ფოსფატი და სხვა კომპლექსები. ცნობილია ურანატების დიდი რაოდენობა (ურანის მჟავას მარილები, რომლებიც არ არის იზოლირებული სუფთა სახით), რომელთა შემადგენლობა იცვლება წარმოების პირობების მიხედვით; ყველა ურანატს აქვს წყალში დაბალი ხსნადობა.

U. და მისი ნაერთები რადიაციული და ქიმიურად ტოქსიკურია. მაქსიმალური დასაშვები დოზა (MAD) პროფესიული ექსპოზიციისთვის 5 remწელს.

ქვითარი. U. მიიღება ურანის მადნებიდან, რომელიც შეიცავს 0,05–0,5% u. მადნები პრაქტიკულად არ არის გამდიდრებული, გარდა რადიუმის გამოსხივების საფუძველზე რადიომეტრიული დახარისხების შეზღუდული მეთოდისა, რომელიც ყოველთვის თან ახლავს ურანს. ძირითადად, მადნები ირეცხება გოგირდის, ზოგჯერ აზოტის მჟავების ან სოდა ხსნარებით, ურანის გადატანით მჟავე ხსნარში uo 2 so 4 ან რთული ანიონების სახით 4-, ხოლო სოდა ხსნარში - 4-ის სახით. -. ხსნარებიდან და რბილობებიდან ურანის ამოღებისა და კონცენტრირებისთვის, აგრეთვე მინარევებისაგან მისი გასაწმენდად გამოიყენება იონგამცვლელ ფისებზე სორბცია და ორგანული გამხსნელებით (ტრიბუტილფოსფატი, ალკილფოსფორის მჟავები, ამინები) მოპოვება. შემდეგ, ამონიუმის ან ნატრიუმის ურანატები ან u (oh) 4 ჰიდროქსიდი იშლება ხსნარებიდან ტუტეს დამატებით. მაღალი სისუფთავის ნაერთების მისაღებად ტექნიკური პროდუქტები იხსნება აზოტმჟავაში და ექვემდებარება რაფინირების ოპერაციებს, რომელთა საბოლოო პროდუქტებია uo 3 ან u 3 o 8; ეს ოქსიდები მცირდება 650-800°c-ზე წყალბადით ან დისოცირებული ამიაკით uo 2-მდე, რასაც მოჰყვება მისი გარდაქმნა uf 4-ად 500-600°c-ზე აირისებრი წყალბადის ფტორიდით დამუშავებით. uf 4 ასევე შეიძლება მიღებულ იქნას კრისტალური ჰიდრატის uf 4 · nh 2 o ხსნარებიდან ჰიდროფლუორმჟავასთან დალექვით, რასაც მოჰყვება პროდუქტის გაუწყლოება 450°C-ზე წყალბადის ნაკადში. მრეწველობაში uf 4-დან ურანის მიღების ძირითადი მეთოდია მისი კალციუმ-თერმული ან მაგნიუმ-თერმული შემცირება ურანის გამოსავლით 1,5 ტონამდე წონით ღუმელების სახით, ჯოხები იხვეწება ვაკუუმ ღუმელში.

ურანის ტექნოლოგიაში ძალიან მნიშვნელოვანი პროცესია მისი 235 u იზოტოპის გამდიდრება ბუნებრივი შინაარსის მადნებში ან ამ იზოტოპის იზოლირება მისი სუფთა სახით. , ვინაიდან ეს არის 235 u, რომელიც არის მთავარი ბირთვული საწვავი; ეს ხდება გაზის თერმული დიფუზიის, ცენტრიდანული და სხვა მეთოდებით, რომლებიც ეფუძნება 235 u და 238 u მასების სხვაობას; გამოყოფის პროცესებში ურანი გამოიყენება აქროლადი ჰექსაფტორიდი uf 6 სახით. მაღალ გამდიდრებული ნახშირბადის ან იზოტოპების მიღებისას მხედველობაში მიიღება მათი კრიტიკული მასები; ყველაზე მოსახერხებელი გზა ამ შემთხვევაში არის ურანის ოქსიდების შემცირება კალციუმით; შედეგად მიღებული წიდა, კაო, ადვილად გამოიყოფა ნახშირბადისგან მჟავებში დაშლის გზით.

ფხვნილი ნახშირორჟანგის, კარბიდების, ნიტრიდების და სხვა ცეცხლგამძლე ნაერთების მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდები.

განაცხადი. ლითონის U ან მისი ნაერთები ძირითადად გამოიყენება ბირთვულ საწვავად ბირთვული რეაქტორები.ნახშირბადის იზოტოპების ბუნებრივი ან დაბალ გამდიდრებული ნარევი გამოიყენება ატომური ელექტროსადგურების სტაციონარულ რეაქტორებში; მაღალ გამდიდრებული პროდუქტი გამოიყენება ატომური ელექტროსადგურებიან სწრაფ ნეიტრონულ რეაქტორებში. 235 u არის ბირთვული ენერგიის წყარო ბირთვული იარაღები. 238 u ემსახურება მეორადი ბირთვული საწვავის - პლუტონიუმის წყაროს.

ვ.მ.კულიფეევი.

ურანი ორგანიზმში. კვალი რაოდენობით (10 -5 –10 -5%) გვხვდება მცენარეთა, ცხოველთა და ადამიანის ქსოვილებში. მცენარის ფერფლში (მიწაში U შემცველობა დაახლოებით · 10 -4), მისი კონცენტრაციაა 1,5 · 10 -5%. ურანს უდიდესი რაოდენობით აგროვებს ზოგიერთი სოკო და წყალმცენარე (ეს უკანასკნელი აქტიურად მონაწილეობს ურანის ბიოგენურ მიგრაციაში წყლის ჯაჭვის გასწვრივ - წყლის მცენარეები - თევზი - ადამიანი). U. ცხოველებისა და ადამიანების სხეულში საკვებითა და წყლით ხვდება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში, ჰაერით სასუნთქ გზებში და ასევე კანისა და ლორწოვანი გარსების მეშვეობით. U. ნაერთები შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში - ხსნადი ნაერთების შემომავალი რაოდენობის დაახლოებით 1% და ნაკლებად ხსნადი არაუმეტეს 0,1%; შესაბამისად 50% და 20% შეიწოვება ფილტვებში. U. არათანაბრად ნაწილდება ორგანიზმში. ძირითადი საცავი (დეპონირებისა და დაგროვების ადგილები) არის ელენთა, თირკმელები, ჩონჩხი, ღვიძლი და ცუდად ხსნადი ნაერთების ჩასუნთქვისას ფილტვები და ბრონქოფილტვის ლიმფური კვანძები. U. (კარბონატების და ცილებთან კომპლექსების სახით) არ ცირკულირებს სისხლში დიდი ხნის განმავლობაში. U შემცველობა ცხოველებისა და ადამიანების ორგანოებსა და ქსოვილებში არ აღემატება 10 -7-ს წ/წ. ამრიგად, პირუტყვის სისხლი შეიცავს 1 10 -8 გ/მლ,ღვიძლი 8 10 -8 წ/წ,კუნთები 4 10 -8 წ/წ,ელენთა 9 10 -8 წ/წ. U შემცველობა ადამიანის ორგანოებში არის: ღვიძლში 6 10 -9 წ/წ, ფილტვებში 6 10 -9 –9 10 -9 გ/გ, ელენთაში 4.7 10 -9 წ/წ, სისხლში 4 10 -9 გ/მლ,თირკმელებში 5.3 10 -9 (კორტიკალური შრე) და 1.3 10 -9 წ/წ(მედულარული შრე), ძვლებში 1 10 -9 წ/წ, ძვლის ტვინში 1 10 -9 წ/წ, თმაში 1.3 10 -7 წ/წ. ძვლოვან ქსოვილში შემავალი U. იწვევს მის მუდმივ დასხივებას (ჩონჩხიდან U.-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 300 დღეები) . U-ს ყველაზე დაბალი კონცენტრაცია ტვინსა და გულშია (10-10 წ/წ). U.-ის დღიური მიღება საკვებიდან და სითხეებიდან – 1.9 10 -6 გ, სჰაერი – 7 10 -9 გ. U-ს ყოველდღიური გამოყოფა ადამიანის ორგანიზმიდან არის: შარდით 0,5 · 10 -7 -5 · 10 -7, განავლით - 1,4 · 10 -6 -1,8 · 10 -6 გ, სთმა – 2 10 -8 გ.

რადიაციული დაცვის საერთაშორისო კომისიის თანახმად, ადამიანის ორგანიზმში U-ის საშუალო შემცველობა არის 9·10 -8 გ. ეს მნიშვნელობა შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა რეგიონში. ითვლება, რომ U აუცილებელია ცხოველებისა და მცენარეების ნორმალური ცხოვრებისთვის, მაგრამ მისი ფიზიოლოგიური ფუნქციები არ არის დაზუსტებული.

G. P. გალიბინი.

ტოქსიკური ეფექტი ურანი განპირობებულია მისი ქიმიური თვისებებით და დამოკიდებულია ხსნადობაზე: ურანი და ურანის სხვა ხსნადი ნაერთები უფრო ტოქსიკურია. ურანითა და მისი ნაერთებით მოწამვლა შესაძლებელია ურანის ნედლეულის მოპოვებისა და გადამუშავების საწარმოებში და სხვა სამრეწველო ობიექტებში, სადაც ის გამოიყენება ტექნოლოგიური პროცესი. როდესაც ის სხეულში შედის, ის გავლენას ახდენს ყველა ორგანოსა და ქსოვილზე, არის ზოგადი უჯრედული შხამი. მოწამვლის ნიშნები პირველ რიგში განპირობებულია თირკმლის დაზიანება (პროტეინის და შაქრის გამოჩენა შარდში, შემდგომში ოლიგურია) , ასევე ზიანდება ღვიძლი და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი. არსებობს მწვავე და ქრონიკული მოწამვლა; ეს უკანასკნელი ხასიათდება თანდათანობითი განვითარებით და ნაკლებად მძიმე სიმპტომებით. ქრონიკული ინტოქსიკაციის დროს შესაძლებელია ჰემატოპოეზის, ნერვული სისტემის დარღვევა და ა.შ.. მიჩნეულია, რომ უ-ის მოქმედების მოლეკულური მექანიზმი დაკავშირებულია ფერმენტების აქტივობის დათრგუნვის უნართან.

მოწამვლის პრევენცია: ტექნოლოგიური პროცესების უწყვეტობა, დალუქული აღჭურვილობის გამოყენება, ჰაერის დაბინძურების პრევენცია, ჩამდინარე წყლების დამუშავება წყლის ობიექტებში ჩაშვებამდე, თაფლი. მუშაკთა ჯანმრთელობის მდგომარეობის მონიტორინგი და გარემოში U-ისა და მისი ნაერთების დასაშვები შემცველობის ჰიგიენური სტანდარტების დაცვა.

V.F. კირილოვი.

ნათ.:რადიოაქტიურობის დოქტრინა. ისტორია და თანამედროვეობა, რედ. ბ.მ.კედროვა, მ., 1973; პეტროსიანც ა.მ., სამეცნიერო კვლევებიდან ბირთვულ მრეწველობამდე, მ., 1970; ემელიანოვი V.S., Evstyukhin A.I., ბირთვული საწვავის მეტალურგია, მ., 1964; Sokursky Yu. N., Sterlin Ya. M., Fedorchenko V. A., Uranium and its alloys, M., 1971; Evseeva L. S., Perelman A. I., Ivanov K. E., Uranium Geochemistry in hypergenetic zone, 2nd ed., M., 1974; ურანის ნაერთების ფარმაკოლოგია და ტოქსიკოლოგია, [ტრანზ. ინგლისურიდან], ტ.2, M., 1951; გუსკოვა V.N., ურანი. რადიაციულ-ჰიგიენური მახასიათებლები, მ., 1972; ანდრეევა ო.ს., ოკუპაციური ჰიგიენა ურანთან და მის ნაერთებთან მუშაობისას, მ., 1960; ნოვიკოვი იუ.ვ., გარე გარემოში ურანის შემცველობის შესწავლის ჰიგიენური საკითხები და მისი გავლენა სხეულზე, მ., 1974 წ.

ურანი არის რადიოაქტიური ლითონი. ბუნებაში, ურანი შედგება სამი იზოტოპისგან: ურანი-238, ურანი-235 და ურანი-234. სტაბილურობის ყველაზე მაღალი დონე ურანი-238-შია დაფიქსირებული.

ურანის რადიოაქტიური დაშლა

რადიოაქტიური დაშლა არის ატომური ბირთვების შემადგენლობის ან შინაგანი სტრუქტურის უეცარი ცვლილების პროცესი, რომელიც ხასიათდება არასტაბილურობით. ამ შემთხვევაში გამოიყოფა ელემენტარული ნაწილაკები, გამა სხივები და/ან ბირთვული ფრაგმენტები. რადიოაქტიური ნივთიერებები შეიცავს რადიოაქტიურ ბირთვს. რადიოაქტიური დაშლის შედეგად წარმოქმნილი შვილობილი ბირთვი ასევე შეიძლება გახდეს რადიოაქტიური და გარკვეული დროის შემდეგ განიცდის დაშლას. ეს პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ არ წარმოიქმნება რადიოაქტიურობის გარეშე სტაბილური ბირთვი. ე. რეზერფორდმა 1899 წელს ექსპერიმენტულად დაამტკიცა, რომ ურანის მარილები ასხივებენ სამი სახის სხივებს:

• α-სხივები - დადებითად დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი
• β-სხივები - უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი
• γ-სხივები არ ქმნიან გადახრებს მაგნიტურ ველში.

ურანის რადიოაქტიურობა

ბუნებრივი რადიოაქტიურობა არის ის, რაც განასხვავებს რადიოაქტიურ ურანს სხვა ელემენტებისაგან. ურანის ატომები, მიუხედავად ნებისმიერი ფაქტორისა და პირობებისა, თანდათან იცვლება. ამ შემთხვევაში უხილავი სხივები გამოიყოფა. გარდაქმნების შემდეგ, რომლებიც ხდება ურანის ატომებთან, მიიღება განსხვავებული რადიოაქტიური ელემენტი და პროცესი მეორდება. ის გაიმეორებს იმდენჯერ, რამდენჯერაც საჭიროა არარადიოაქტიური ელემენტის მისაღებად. მაგალითად, ტრანსფორმაციის ზოგიერთ ჯაჭვს აქვს 14-მდე ეტაპი. ამ შემთხვევაში, შუალედური ელემენტია რადიუმი, ხოლო ბოლო ეტაპი არის ტყვიის ფორმირება. ეს ლითონი არ არის რადიოაქტიური ელემენტი, ამიტომ გარდაქმნების სერია წყდება. თუმცა, ურანის მთლიანად ტყვიად გარდაქმნას რამდენიმე მილიარდი წელი სჭირდება.
რადიოაქტიური ურანის საბადო ხშირად იწვევს მოწამვლას საწარმოებში, რომლებიც მონაწილეობენ ურანის ნედლეულის მოპოვებასა და გადამუშავებაში. ადამიანის ორგანიზმში ურანი არის ზოგადი უჯრედული შხამი. ის უპირველეს ყოვლისა გავლენას ახდენს თირკმელებზე, მაგრამ ასევე მოქმედებს ღვიძლზე და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტზე.
ურანს არ აქვს სრულიად სტაბილური იზოტოპები. ყველაზე გრძელი სიცოცხლის პერიოდი შეინიშნება ურანი-238-ზე. ურანი-238-ის ნახევრად დაშლა ხდება 4,4 მილიარდი წლის განმავლობაში. მილიარდ წელზე ცოტა ნაკლები, ურანი-235-ის ნახევრად დაშლა ხდება - 0,7 მილიარდი წელი. ურანი-238 იკავებს ბუნებრივი ურანის მთლიანი მოცულობის 99%-ზე მეტს. მისი კოლოსალური ნახევარგამოყოფის პერიოდის გამო, ამ ლითონის რადიოაქტიურობა არ არის მაღალი; მაგალითად, ალფა ნაწილაკები ვერ შეაღწევენ ადამიანის კანის რქოვან შრეში. მთელი რიგი კვლევების შემდეგ, მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ რადიაციის მთავარი წყარო თავად ურანი კი არ არის, არამედ მის მიერ წარმოქმნილი რადონის გაზი, ისევე როგორც მისი დაშლის პროდუქტები, რომლებიც ადამიანის სხეულში სუნთქვის დროს ხვდება.

; ატომური ნომერი 92, ატომური მასა 238,029; ლითონის. ბუნებრივი ურანი შედგება სამი იზოტოპის ნარევისგან: 238 U - 99,2739% ნახევარგამოყოფის პერიოდით T ½ = 4,51 10 9 წელი, 235 U - 0,7024% (T ½ = 7,13 10 8 წელი) და 234 U - 005 U - 00. ½ = 2.48 · 10 5 წელი).

11 ხელოვნური რადიოაქტიური იზოტოპიდან, რომელთა მასობრივი რიცხვი 227-დან 240-მდეა, გრძელვადიანი არის 233 U (T ½ = 1,62·10 5 წელი); იგი მიიღება თორიუმის ნეიტრონული დასხივებით. 238 U და 235 U ორი რადიოაქტიური სერიის წინაპრები არიან.

ისტორიული ცნობა.ურანი აღმოაჩინა 1789 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა M.G.Klaproth-მა და დაარქვა მას პლანეტა ურანის პატივსაცემად, რომელიც აღმოაჩინა W. Herschel-მა 1781 წელს. მეტალის მდგომარეობაში ურანი მიიღო 1841 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა E. Peligo-მ რედუქციის დროს. UCl 4-ის კალიუმის მეტალთან ერთად. თავდაპირველად, ურანს მიენიჭა ატომური მასა 120 და მხოლოდ 1871 წელს D.I. მენდელეევი მივიდა დასკვნამდე, რომ ეს მნიშვნელობა უნდა გაორმაგებულიყო.

დიდი ხნის განმავლობაში ურანი მხოლოდ ქიმიკოსთა ვიწრო წრეს აინტერესებდა და შეზღუდული იყო საღებავებისა და მინის წარმოებაში. 1896 წელს ურანში რადიოაქტიურობის და 1898 წელს რადიუმის ფენომენის აღმოჩენით, დაიწყო ურანის საბადოების სამრეწველო დამუშავება სამეცნიერო კვლევებსა და მედიცინაში რადიუმის მოპოვებისა და გამოყენების მიზნით. 1942 წლიდან, 1939 წელს ბირთვული დაშლის აღმოჩენის შემდეგ, ურანი გახდა მთავარი ბირთვული საწვავი.

ურანის გავრცელება ბუნებაში.ურანი დედამიწის ქერქის გრანიტის ფენისა და დანალექი გარსისთვის დამახასიათებელი ელემენტია. ურანის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) არის 2,5 10 -4% მასის მიხედვით, მჟავე ცეცხლოვან ქანებში 3,5 10 -4%, თიხებსა და ფიქლებში 3,2 10 -4%, ძირითად ქანებში 5 ·10 -5% , მანტიის ულტრაბაზისურ ქანებში 3·10 -7%. ურანი ენერგიულად მიგრირებს ცივ და ცხელ, ნეიტრალურ და ტუტე წყლებში მარტივი და რთული იონების სახით, განსაკუთრებით კარბონატული კომპლექსების სახით. რედოქს რეაქციები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ურანის გეოქიმიაში, რადგან ურანის ნაერთები, როგორც წესი, ძალიან ხსნადია ჟანგვის გარემოს მქონე წყლებში და ცუდად ხსნადი შემცირების გარემოს მქონე წყლებში (მაგალითად, წყალბადის სულფიდი).

ცნობილია ურანის 100-მდე მინერალი; მათგან 12 სამრეწველო მნიშვნელობისაა. გეოლოგიური ისტორიის მანძილზე ურანის შემცველობა დედამიწის ქერქში მცირდება რადიოაქტიური დაშლის გამო; ეს პროცესი დაკავშირებულია Pb და He ატომების დაგროვებასთან დედამიწის ქერქში. ურანის რადიოაქტიური დაშლა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს დედამიწის ქერქის ენერგიაში, არის ღრმა სითბოს მნიშვნელოვანი წყარო.

ურანის ფიზიკური თვისებები.ურანი ფერით ფოლადის მსგავსია და ადვილად დასამუშავებელია. მას აქვს სამი ალოტროპული მოდიფიკაცია - α, β და γ ფაზური ტრანსფორმაციის ტემპერატურებით: α → β 668,8 °C, β → γ 772,2 °C; α-ფორმას აქვს რომბისებრი გისოსი (a = 2,8538Å, b = 5,8662Å, c = 4,9557Å), β ფორმას აქვს ტეტრაგონალური გისოსი (720 °C a = 10,759Å, b = 5,656Å). γ-ფორმა - სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსი (850 °C a = 3,538 Å). ურანის სიმკვრივე α-ფორმაში (25 °C) არის 19,05 გ/სმ 3; t pl 1132 °C; დუღილის წერტილი 3818 °C; თბოგამტარობა (100-200 °C), 28,05 W/(m K), (200-400 °C) 29,72 W/(m K); სპეციფიკური თბოტევადობა (25 °C) 27,67 კჯ/(კგ K); სპეციფიკური ელექტრული წინაღობა ოთახის ტემპერატურაზე არის დაახლოებით 3·10 -7 ohm·cm, 600 °C-ზე 5,5·10 -7 ohm·cm; აქვს ზეგამტარობა 0,68 K-ზე; სუსტი პარამაგნიტური, სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობა ოთახის ტემპერატურაზე 1.72·10 -6.

ურანის მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია მის სისუფთავეზე და მექანიკური და თერმული დამუშავების რეჟიმებზე. ჩამოსხმული ურანის ელასტიურობის მოდულის საშუალო მნიშვნელობა არის 20,5·10 -2 მნ/მ 2; ჭიმვის სიმტკიცე ოთახის ტემპერატურაზე 372-470 მნ/მ2; სიძლიერე იზრდება β- და γ-ფაზებიდან გამკვრივების შემდეგ; ბრინელის საშუალო სიმტკიცე 19,6-21,6·10 2 მნ/მ 2.

ნეიტრონული ნაკადის დასხივება (რომელიც ხდება ბირთვულ რეაქტორში) ცვლის ურანის ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს: ვითარდება მცოცავი და იზრდება სისუსტე, შეინიშნება პროდუქტების დეფორმაცია, რაც აიძულებს ურანის გამოყენებას ბირთვულ რეაქტორებში სხვადასხვა ურანის სახით. შენადნობები.

ურანი არის რადიოაქტიური ელემენტი. ბირთვები 235 U და 233 U იშლება სპონტანურად, ისევე როგორც ნელი (თერმული) და სწრაფი ნეიტრონების დაჭერისას ეფექტური დაშლის კვეთით 508 10 -24 სმ 2 (508 ბეღელი) და 533 10 -24 სმ 2 (533 ბეღელი). ) შესაბამისად. 238 U ბირთვის დაშლა მხოლოდ სწრაფი ნეიტრონების დაჭერისას, რომელთა ენერგია მინიმუმ 1 მევ-ია; ნელი ნეიტრონების დაჭერისას 238 U იქცევა 239 Pu-ად, რომლის ბირთვული თვისებები უახლოვდება 235 U-ს. ურანის კრიტიკული მასა (93,5% 235 U) წყალხსნარებში 1 კგ-ზე ნაკლებია, ღია ბურთისთვის - დაახლოებით 50. კგ, ბურთისთვის რეფლექტორით - 15-23 კგ; კრიტიკული მასა 233 U არის 235 U კრიტიკული მასის დაახლოებით 1/3.

ურანის ქიმიური თვისებები.ურანის ატომის გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია არის 7s 2 6d l 5f 3. ურანი რეაქტიული ლითონია, ნაერთებში ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს +3, +4, + 5, +6, ზოგჯერ +2; ყველაზე სტაბილური ნაერთებია U (IV) და U (VI). ჰაერში ის ნელა იჟანგება ზედაპირზე ოქსიდის (IV) ფირის წარმოქმნით, რომელიც არ იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. ფხვნილ მდგომარეობაში, ურანი პიროფორია და იწვის კაშკაშა ალით. ჟანგბადთან ერთად ის აყალიბებს ოქსიდს (IV) UO 2, ოქსიდს (VI) UO 3 და დიდი რაოდენობით შუალედური ოქსიდები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია U 3 O 8. ამ შუალედურ ოქსიდებს აქვთ UO 2 და UO 3 მსგავსი თვისებები. მაღალ ტემპერატურაზე UO 2-ს აქვს ჰომოგენურობის ფართო დიაპაზონი UO 1.60-დან UO 2.27-მდე. 500-600 ° C ტემპერატურაზე ფტორთან ერთად იგი ქმნის UF 4 ტეტრაფტორს (მწვანე ნემსის ფორმის კრისტალები, ოდნავ ხსნადი წყალში და მჟავებში) და UF 6 ჰექსაფტორიდს (თეთრი კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ამაღლდება დნობის გარეშე 56,4 ° C ტემპერატურაზე); გოგირდთან - მთელი რიგი ნაერთები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია აშშ (ბირთვული საწვავი). როდესაც ურანი ურთიერთქმედებს წყალბადთან 220 °C ტემპერატურაზე, მიიღება ჰიდრიდი UH 3; აზოტით 450-დან 700 ° C-მდე ტემპერატურაზე და ატმოსფერული წნევით - U 4 N 7 ნიტრიდი; აზოტის უფრო მაღალი წნევით და იმავე ტემპერატურაზე, შეგიძლიათ მიიღოთ UN, U 2 N 3 და UN 2; ნახშირბადით 750-800 °C - მონოკარბიდი UC, დიკარბიდი UC 2, ასევე U 2 C 3; ლითონებთან ერთად ქმნის სხვადასხვა ტიპის შენადნობებს. ურანი ნელა რეაგირებს მდუღარე წყალთან და ქმნის UO 2 nH 2, წყლის ორთქლთან - 150-250 ° C ტემპერატურის დიაპაზონში; ხსნადი ჰიდროქლორინის და აზოტის მჟავებში, ოდნავ ხსნადი კონცენტრირებულ ჰიდროქლორინის მჟავაში. U(VI) ხასიათდება ურანილის იონის UO 2 2+ წარმოქმნით; ურანილის მარილები ყვითელი ფერისაა და ძალიან ხსნადია წყალში და მინერალურ მჟავებში; U(IV) მარილები მწვანეა და ნაკლებად ხსნადი; ურანილის იონს ძალზედ შეუძლია კომპლექსური ფორმირება წყალხსნარებში როგორც არაორგანულ, ისე ორგანულ ნივთიერებებთან ერთად; ტექნოლოგიისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანია კარბონატული, სულფატი, ფტორი, ფოსფატი და სხვა კომპლექსები. ცნობილია ურანატების დიდი რაოდენობა (ურანის მჟავას მარილები, რომლებიც არ არის იზოლირებული სუფთა სახით), რომელთა შემადგენლობა იცვლება წარმოების პირობების მიხედვით; ყველა ურანატს აქვს წყალში დაბალი ხსნადობა.

ურანი და მისი ნაერთები რადიაციული და ქიმიურად ტოქსიკურია. მაქსიმალური დასაშვები დოზა (MAD) პროფესიული ექსპოზიციისთვის არის 5 რემ წელიწადში.

ურანის მიღება.ურანი მიიღება ურანის მადნებიდან, რომელიც შეიცავს 0,05-0,5% U. მადნები პრაქტიკულად არ არის გამდიდრებული, გარდა რადიუმის γ-გამოსხივების საფუძველზე შეზღუდული რადიომეტრიული დახარისხების მეთოდისა, რომელიც ყოველთვის თან ახლავს ურანს. ძირითადად, მადნები ირეცხება გოგირდის, ზოგჯერ აზოტის მჟავების ან სოდა ხსნარებით ურანის მჟავე ხსნარში UO 2 SO 4 ან რთული ანიონების სახით 4- სახით, ხოლო სოდა ხსნარში - 4 სახით. -. ხსნარებიდან და რბილობებიდან ურანის ამოღებისა და კონცენტრირებისთვის, აგრეთვე მინარევებისაგან მისი გასაწმენდად გამოიყენება იონგამცვლელ ფისებზე სორბცია და ორგანული გამხსნელებით (ტრიბუტილფოსფატი, ალკილფოსფორის მჟავები, ამინები) ექსტრაქცია. შემდეგ, ამონიუმის ან ნატრიუმის ურანატები ან U(OH) 4 ჰიდროქსიდი იშლება ხსნარებიდან ტუტეს დამატებით. მაღალი სისუფთავის ნაერთების მისაღებად ტექნიკური პროდუქტები იხსნება აზოტმჟავაში და ექვემდებარება რაფინირების გაწმენდის ოპერაციებს, რომელთა საბოლოო პროდუქტებია UO 3 ან U 3 O 8; ეს ოქსიდები მცირდება 650-800 °C-ზე წყალბადით ან დისოცირებული ამიაკით UO 2-მდე, რასაც მოჰყვება მისი გადაქცევა UF 4-ად 500-600 °C-ზე ფტორ წყალბადის გაზით დამუშავებით. UF 4 ასევე შეიძლება მიღებულ იქნეს კრისტალური ჰიდრატის UF 4 nH 2 O ხსნარებიდან ფლუორმჟავასთან დალექვით, რასაც მოჰყვება პროდუქტის გაუწყლოება 450 °C-ზე წყალბადის ნაკადში. მრეწველობაში UF 4-დან ურანის მიღების ძირითადი მეთოდია მისი კალციუმ-თერმული ან მაგნიუმ-თერმული შემცირება ურანის გამოყოფით 1,5 ტონამდე წონით ღუმელების სახით, ღუმელები იხვეწება ვაკუუმურ ღუმელებში.

ურანის ტექნოლოგიაში ძალიან მნიშვნელოვანი პროცესია მისი 235 U იზოტოპის გამდიდრება მადნებში ბუნებრივ შემცველობაზე ან ამ იზოტოპის სუფთა სახით იზოლაცია, ვინაიდან 235 U არის მთავარი ბირთვული საწვავი; ეს კეთდება გაზის თერმული დიფუზიის, ცენტრიდანული და სხვა მეთოდებით, რომლებიც ეფუძნება 238 U და 235 U მასების განსხვავებას; გამოყოფის პროცესებში ურანი გამოიყენება აქროლადი ჰექსაფტორიდი UF 6 სახით. მაღალ გამდიდრებული ურანის ან იზოტოპების მიღებისას მხედველობაში მიიღება მათი კრიტიკული მასები; ყველაზე მოსახერხებელი მეთოდი ამ შემთხვევაში არის ურანის ოქსიდების შემცირება კალციუმით; მიღებული CaO წიდა ადვილად გამოიყოფა ურანისგან მჟავებში დაშლის გზით. ფხვნილი ურანის, ოქსიდის (IV), კარბიდების, ნიტრიდების და სხვა ცეცხლგამძლე ნაერთების მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდები.

ურანის გამოყენება.ურანის ლითონი ან მისი ნაერთები ძირითადად გამოიყენება ბირთვულ საწვავად ბირთვულ რეაქტორებში. ურანის იზოტოპების ბუნებრივი ან დაბალ გამდიდრებული ნარევი გამოიყენება ატომური ელექტროსადგურების სტაციონარულ რეაქტორებში, მაღალ გამდიდრებული პროდუქტი გამოიყენება ატომურ ელექტროსადგურებში ან სწრაფ ნეიტრონებზე მომუშავე რეაქტორებში. 235 U არის ბირთვული ენერგიის წყარო ბირთვულ იარაღში. 238 U ემსახურება მეორადი ბირთვული საწვავის - პლუტონიუმის წყაროს.

ურანი ორგანიზმში.ის მიკრორაოდენობებში (10 -5 -10 -8%) გვხვდება მცენარეთა, ცხოველთა და ადამიანის ქსოვილებში. მცენარის ფერფლში (ურანის შემცველობით დაახლოებით 10 -4% ნიადაგში) მისი კონცენტრაციაა 1,5·10 -5%. ურანს უდიდესი რაოდენობით აგროვებს ზოგიერთი სოკო და წყალმცენარე (ეს უკანასკნელი აქტიურად მონაწილეობს ურანის ბიოგენურ მიგრაციაში წყლის ჯაჭვის გასწვრივ - წყლის მცენარეები - თევზი - ადამიანი). ურანი ცხოველებისა და ადამიანების ორგანიზმში საკვებითა და წყლით ხვდება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში, ჰაერით სასუნთქ გზებში, აგრეთვე კანისა და ლორწოვანი გარსების მეშვეობით. ურანის ნაერთები შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში - ხსნადი ნაერთების შემომავალი რაოდენობის დაახლოებით 1% და ნაკლებად ხსნადი არაუმეტეს 0,1%; შესაბამისად 50% და 20% შეიწოვება ფილტვებში. ურანი ორგანიზმში არათანაბრად ნაწილდება. ძირითადი საცავი (დეპონირებისა და დაგროვების ადგილები) არის ელენთა, თირკმელები, ჩონჩხი, ღვიძლი და ცუდად ხსნადი ნაერთების ჩასუნთქვისას ფილტვები და ბრონქულ-ფილტვის ლიმფური კვანძები. ურანი (კარბონატების და ცილებთან კომპლექსების სახით) დიდი ხნის განმავლობაში არ ცირკულირებს სისხლში. ურანის შემცველობა ცხოველებისა და ადამიანების ორგანოებსა და ქსოვილებში არ აღემატება 10 -7 გ/გ-ს. ამრიგად, პირუტყვის სისხლი შეიცავს 1·10 -8 გ/მლ, ღვიძლი 8·10 -8 გ/გ, კუნთები 4·10 -11 გ/გ, ელენთა 9·10 8-8 გ/გ. ურანის შემცველობა ადამიანის ორგანოებშია: ღვიძლში 6·10 -9 გ/გ, ფილტვებში 6·10 -9 -9·10 -9 გ/გ, ელენთაში 4,7·10 -7 გ/გ. , სისხლში 4-10 -10 გ/მლ, თირკმელებში 5,3·10 -9 (კორტიკალური შრე) და 1,3·10 -8 გ/გ (მედულარული შრე), ძვლებში 1·10 -9 გ/გ. , ძვლის ტვინში 1-10 -8 გ/გ, თმაში 1,3·10 -7 გ/გ. ძვლოვან ქსოვილში შემავალი ურანი იწვევს მის მუდმივ დასხივებას (ჩონჩხიდან ურანის ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 300 დღეა). ურანის ყველაზე დაბალი კონცენტრაცია ტვინსა და გულშია (10-10 გ/გ). ურანის დღიური მიღება საკვებთან და სითხეებთან ერთად არის 1,9·10-6 გ, ჰაერით – 7·10-9 გ, ურანის ყოველდღიური გამოყოფა ადამიანის ორგანიზმიდან არის: შარდით 0,5·10-7 – 5·10 – 7 გ, განავლით - 1,4·10 -6 -1,8·10 -6 გ, თმით - 2·10 -8 გ.

რადიაციული დაცვის საერთაშორისო კომისიის მონაცემებით, ადამიანის ორგანიზმში ურანის საშუალო შემცველობა არის 9·10 -5 გ, ეს მნიშვნელობა შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა რეგიონში. ითვლება, რომ ურანი აუცილებელია ცხოველებისა და მცენარეების ნორმალური ფუნქციონირებისთვის.

ურანის ტოქსიკური მოქმედება განისაზღვრება მისი ქიმიური თვისებებით და დამოკიდებულია ხსნადობაზე: ურანი და ურანის სხვა ხსნადი ნაერთები უფრო ტოქსიკურია. ურანისა და მისი ნაერთებით მოწამვლა შესაძლებელია ურანის ნედლეულის მოპოვებისა და გადამუშავების საწარმოებში და სხვა სამრეწველო ობიექტებში, სადაც ის გამოიყენება ტექნოლოგიურ პროცესში. როდესაც ის სხეულში შედის, ურანი ზემოქმედებს ყველა ორგანოსა და ქსოვილზე, არის ზოგადი უჯრედული შხამი. მოწამვლის ნიშნები გამოწვეულია თირკმელების პირველადი დაზიანებით (შარდში ცილის და შაქრის გამოჩენა, შემდგომი ოლიგურია); ასევე ზიანდება ღვიძლი და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი. არსებობს მწვავე და ქრონიკული მოწამვლა; ეს უკანასკნელი ხასიათდება თანდათანობითი განვითარებით და ნაკლებად მძიმე სიმპტომებით. ქრონიკული ინტოქსიკაციის დროს შესაძლებელია ჰემატოპოეზის, ნერვული სისტემის დარღვევა და ა.შ.. ითვლება, რომ ურანის მოქმედების მოლეკულური მექანიზმი დაკავშირებულია ფერმენტების აქტივობის დათრგუნვის უნართან.

როდესაც პერიოდული ცხრილის რადიოაქტიური ელემენტები აღმოაჩინეს, ადამიანმა საბოლოოდ გამოიყენა ისინი. ეს მოხდა ურანთან. გამოიყენებოდა როგორც სამხედრო, ასევე მშვიდობიანი მიზნებისთვის. ურანის მადანი გადამუშავდა, შედეგად მიღებული ელემენტი გამოიყენებოდა საღებავებისა და ლაქების და მინის მრეწველობაში. მას შემდეგ რაც აღმოაჩინა მისი რადიოაქტიურობა, დაიწყო მისი გამოყენება რამდენად სუფთა და ეკოლოგიურად სუფთაა ეს საწვავი? ამაზე ჯერ კიდევ განიხილება.

ბუნებრივი ურანი

ურანი ბუნებაში სუფთა სახით არ არსებობს - ის მადნებისა და მინერალების შემადგენელი ნაწილია. ურანის ძირითადი საბადოებია კარნოტიტი და პიჩბლენდი. ასევე, ამ სტრატეგიული მინერალის მნიშვნელოვანი საბადოები აღმოჩნდა იშვიათ მიწებსა და ტორფის მინერალებში - ორტიტი, ტიტანიტი, ცირკონი, მონაზიტი, ქსენოტიმი. ურანის საბადოები გვხვდება ქანებში მჟავე გარემოში და სილიციუმის მაღალი კონცენტრაციით. მისი თანმხლები არიან კალციტი, გალენა, მოლიბდენიტი და ა.შ.

მსოფლიო დეპოზიტები და რეზერვები

დღემდე მრავალი საბადოა გამოკვლეული დედამიწის ზედაპირის 20 კილომეტრიან ფენაში. ყველა მათგანი შეიცავს დიდი რაოდენობით ტონა ურანს. ამ რაოდენობას შეუძლია კაცობრიობას ენერგია მიაწოდოს მრავალი ასეული წლის განმავლობაში. წამყვანი ქვეყნები, რომლებშიც ურანის საბადო ყველაზე დიდი მოცულობითაა ნაპოვნი, არის ავსტრალია, ყაზახეთი, რუსეთი, კანადა, სამხრეთ აფრიკა, უკრაინა, უზბეკეთი, აშშ, ბრაზილია, ნამიბია.

ურანის სახეები

რადიოაქტიურობა განსაზღვრავს ქიმიური ელემენტის თვისებებს. ბუნებრივი ურანი შედგება სამი იზოტოპისგან. ორი მათგანი რადიოაქტიური სერიის დამფუძნებელია. ურანის ბუნებრივი იზოტოპები გამოიყენება ბირთვული რეაქციებისა და იარაღის საწვავის შესაქმნელად. ურანი-238 ასევე ემსახურება როგორც ნედლეულს პლუტონიუმ-239-ის წარმოებისთვის.

ურანის იზოტოპები U234 არის U238-ის შვილობილი ნუკლიდები. ისინი აღიარებულია, როგორც ყველაზე აქტიური და უზრუნველყოფენ ძლიერ გამოსხივებას. U235 იზოტოპი 21-ჯერ სუსტია, თუმცა ის წარმატებით გამოიყენება ზემოაღნიშნული მიზნებისთვის - მას აქვს დამატებითი კატალიზატორების გარეშე მხარდაჭერის უნარი.

ბუნებრივის გარდა, არსებობს ურანის ხელოვნური იზოტოპებიც. დღეს მათგან 23 ცნობილია, მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია U233. იგი გამოირჩევა ნელი ნეიტრონების გავლენით გააქტიურების უნარით, დანარჩენს კი სწრაფი ნაწილაკები სჭირდება.

მადნის კლასიფიკაცია

მიუხედავად იმისა, რომ ურანი გვხვდება თითქმის ყველგან - ცოცხალ ორგანიზმებშიც კი - ფენა, რომელშიც ის გვხვდება, შეიძლება განსხვავდებოდეს ტიპის მიხედვით. მოპოვების მეთოდებიც ამაზეა დამოკიდებული. ურანის საბადო კლასიფიცირდება შემდეგი პარამეტრების მიხედვით:

1. ფორმირების პირობები - ენდოგენური, ეგზოგენური და მეტამორფოგენური მადნები.
2. ურანის მინერალიზაციის ბუნება არის პირველადი, დაჟანგული და შერეული ურანის მადნები.
3. მინერალების აგრეგატი და მარცვლის ზომა - მადნის მსხვილმარცვლოვანი, საშუალომარცვლიანი, წვრილმარცვლოვანი, წვრილმარცვლოვანი და დისპერსიული ფრაქციები.
4. მინარევების სარგებლობა - მოლიბდენი, ვანადიუმი და ა.შ.
5. მინარევების შემადგენლობაა კარბონატი, სილიკატი, სულფიდი, რკინის ოქსიდი, კაუსტობიოლიტი.

იმისდა მიხედვით, თუ როგორ არის კლასიფიცირებული ურანის საბადო, არსებობს მისგან ქიმიური ელემენტის მოპოვების მეთოდი. სილიკატს ამუშავებენ სხვადასხვა მჟავებით, კარბონატ-სოდის ხსნარებით, კაუსტობიოლიტი მდიდრდება წვის შედეგად, ხოლო რკინის ოქსიდი დნება აფეთქებულ ღუმელში.

როგორ მოიპოვება ურანის საბადო?

როგორც ნებისმიერ სამთო ბიზნესში, არსებობს გარკვეული ტექნოლოგია და მეთოდები ქანიდან ურანის მოპოვებისთვის. ყველაფერი ასევე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი იზოტოპი მდებარეობს ლითოსფეროს ფენაში. ურანის საბადო მოიპოვება სამი გზით. ეკონომიკურად მიზანშეწონილია ელემენტის გამოყოფა კლდიდან, როცა მისი შემცველობა 0,05-0,5%-ია. არსებობს მაღაროს, კარიერის და გამორეცხვის მეთოდები. თითოეული მათგანის გამოყენება დამოკიდებულია იზოტოპების შემადგენლობასა და კლდის სიღრმეზე. ურანის მადნის კარიერის მოპოვება შესაძლებელია არაღრმა საბადოებში. რადიაციის ზემოქმედების რისკი მინიმალურია. აღჭურვილობის პრობლემა არ არის - ფართოდ გამოიყენება ბულდოზერები, მტვირთავები და ნაგავსაყრელები.

მაღაროს მოპოვება უფრო რთულია. ეს მეთოდი გამოიყენება, როდესაც ელემენტი ჩნდება 2 კილომეტრამდე სიღრმეზე და ეკონომიურად მომგებიანია. კლდე უნდა შეიცავდეს ურანის მაღალ კონცენტრაციას, რათა ღირდეს მისი მოპოვება. ადიტი უზრუნველყოფს მაქსიმალურ უსაფრთხოებას, ეს გამოწვეულია ურანის მადნის მიწისქვეშა მოპოვებით. მუშები უზრუნველყოფილნი არიან სპეციალური ტანსაცმლით და სამუშაო საათები მკაცრად შეზღუდულია. მაღაროები აღჭურვილია ლიფტებით და გაძლიერებული ვენტილაცია.

გაჟონვა - მესამე მეთოდი - ყველაზე სუფთაა გარემოსდაცვითი და სამთო კომპანიის თანამშრომლების უსაფრთხოების თვალსაზრისით. გაბურღული ჭაბურღილების სისტემის მეშვეობით ხდება სპეციალური ქიმიური ხსნარის ამოტუმბვა. ფორმირებაში იხსნება და გაჯერებულია ურანის ნაერთებით. შემდეგ ხსნარი ამოტუმბულია და იგზავნება გადამამუშავებელ ქარხნებში. ეს მეთოდი უფრო პროგრესულია, ის იძლევა ეკონომიკური ხარჯების შემცირების საშუალებას, თუმცა არსებობს მთელი რიგი შეზღუდვები მის გამოყენებასთან დაკავშირებით.

დეპოზიტები უკრაინაში

ქვეყანა აღმოჩნდა იმ ელემენტის საბადოების იღბლიანი მფლობელი, საიდანაც იგი მზადდება, პროგნოზების მიხედვით, უკრაინის ურანის მადნები 235 ტონამდე ნედლეულს შეიცავს. ამჟამად დადასტურებულია მხოლოდ საბადოები, რომლებიც შეიცავს დაახლოებით 65 ტონას. გარკვეული თანხა უკვე შემუშავებულია. ურანის ნაწილი გამოიყენებოდა ქვეყანაში, ნაწილი კი ექსპორტზე გადიოდა.

მთავარ საბადოდ ითვლება კიროვოგრადის ურანის მადნის რაიონი. ურანის შემცველობა დაბალია - 0,05-დან 0,1%-მდე კლდეზე ტონაზე, ამიტომ მასალის ღირებულება მაღალია. შედეგად, მიღებული ნედლეულის გაცვლა ხდება რუსეთში მზა საწვავის ღეროებში ელექტროსადგურებისთვის.

მეორე დიდი საბადო არის ნოვოკონსტანტინოვსკოე. კლდეში ურანის შემცველობამ შესაძლებელი გახადა ღირებულების თითქმის 2-ჯერ შემცირება კიროვოგრადთან შედარებით. თუმცა, 90-იანი წლებიდან მოყოლებული, არანაირი განვითარება არ განხორციელებულა, დაიტბორა ყველა მაღარო. რუსეთთან პოლიტიკური ურთიერთობების გაუარესების გამო უკრაინა შესაძლოა საწვავის გარეშე დარჩეს

რუსული ურანის საბადო

ურანის წარმოების თვალსაზრისით, რუსეთის ფედერაცია მეხუთე ადგილზეა მსოფლიოს სხვა ქვეყნებს შორის. ყველაზე ცნობილი და ძლიერია ხიაგდინსკოე, კოლიჩკანსკოე, ისტოჩნოიე, კორეტკონდინსკოე, ნამარუსკოე, დობრინსკოე (ბურიატიის რესპუბლიკა), არგუნსკოე, ჟერლოვოიე. ჩიტას რაიონში მოპოვებული რუსული ურანის 93% მოიპოვება (ძირითადად კარიერის და მაღაროს მეთოდით).

ცოტა განსხვავებული ვითარებაა ბურიატიისა და კურგანის საბადოებთან დაკავშირებით. ურანის საბადო რუსეთში ამ რეგიონებში დეპონირებულია ისე, რომ იგი იძლევა ნედლეულის მოპოვების საშუალებას გაჟონვის გზით.

საერთო ჯამში, რუსეთში 830 ტონა ურანის საბადოა პროგნოზირებული, დაახლოებით 615 ტონა დადასტურებული მარაგია. ეს არის ასევე საბადოები იაკუტიაში, კარელიაში და სხვა რეგიონებში. ვინაიდან ურანი არის სტრატეგიული გლობალური ნედლეული, რიცხვები შეიძლება იყოს არაზუსტი, რადგან მონაცემების დიდი ნაწილი კლასიფიცირებულია და მასზე წვდომა მხოლოდ ადამიანთა გარკვეულ კატეგორიას აქვს.