Uranus (elementti)

Uranus
←  Protactinium | Neptunium  →
92 Nd

U

(Uqh)
Jaksollinen elementtijärjestelmä92 U
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö
uraaninäyte
Atomin ominaisuudet
Nimi, symboli, numero Uraani / Uraani (U), 92
Ryhmä , jakso , lohko 3, 7,
f-elementti
Atomimassa
( moolimassa )
238.02891(3) [1]  a. e. m  ( g / mol )
Elektroninen konfigurointi [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2
Atomin säde klo 138
Kemiallisia ominaisuuksia
kovalenttinen säde klo 196 
Van der Waalsin säde klo 186 
Ionin säde (+6e) 80 (+4e) 97  pm
Elektronegatiivisuus 1,38 (Pauling-asteikko)
Elektrodin potentiaali U←U 4+ -1,38 V
U←U 3+ -1,66 V
U←U 2+ -0,1 V
Hapetustilat +2, +3, +4, +5, +6 [2]
Ionisaatioenergia
(ensimmäinen elektroni)
686,4 (7,11)  kJ / mol  ( eV )
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet
Tiheys ( n.a. ) 19,05 g/cm³
Sulamislämpötila 1405.5K _
Kiehumislämpötila 4404.2K _
Oud. sulamisen lämpöä 12,6 kJ/mol
Oud. haihtumislämpö 417 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti 27,67 [2]  J/(K mol)
Molaarinen tilavuus 12,5  cm³ / mol
Yksinkertaisen aineen kidehila
Hilarakenne ortorombinen
Hilan parametrit a = 2,854 Å ; b = 5,870 Å; c = 4,955 Å [3]

Muut ominaisuudet
Lämmönjohtokyky (300 K) 27,5 W/(m K)
Äänen nopeus 3155  m/s
CAS-numero 7440-61-1
Päästöspektri
pisimpään eläneet isotoopit
Isotooppi Yleisyys
_
Puolikas elämä Decay kanava Hajoamistuote
232 U syntetisaattori. 68,9 vuotta vanha SD -
α 228th _
233 U jälkiä 1,592⋅10 5  vuotta SD -
α 229th _
234 U 0,005 % 2,455⋅10 5  vuotta SD -
α 230th _
235 U 0,720 % 7.04⋅10 8  vuotta SD -
α 231th _
236 U jälkiä 2,342⋅10 7  vuotta SD -
α 232th _
238 U 99,274 % 4,468⋅10 9  vuotta α 234th _
SD -
β − β − 238 Pu
92 Uranus
U238.0289
5f 3 6d 1 7s 2

Uraani ( U , lat.  Uranium ; vanha nimi - uraani [4] ) - jaksollisen järjestelmän seitsemännen jakson 3. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kolmannen ryhmän sivualaryhmä  , IIIB) D. I. Mendelejevin kemiallisista alkuaineista , atominumerolla 92.

Kuuluu aktinidien perheeseen .

Yksinkertainen aine uraani on heikosti radioaktiivinen hopeanvalkoinen metalli .

Uraanilla ei ole stabiileja isotooppeja . Uraanin yleisimmät isotoopit ovat uraani-238 (sisältää 146 neutronia , luonnonuraanissa 99,3 %) ja uraani-235 (143 neutronia, luonnonuraanin pitoisuus on 0,7204 % [5] ).

Historia

Jo muinaisina aikoina luonnonuraanioksidia käytettiin keltaisten astioiden valmistukseen. Joten Napolin läheltä löydettiin keltaista lasia, joka sisälsi 1 % uraanioksidia ja joka on peräisin vuodelta 79 jKr. e. [6] Ensimmäinen tärkeä päivämäärä uraanin historiassa on vuosi 1789, jolloin saksalainen luonnonfilosofi ja kemisti Martin Heinrich Klaproth pelkisti Saxonin pikseosmalmista uutetun kullankeltaisen "maan" mustaksi metallimaiseksi aineeksi. Kaikkein kaukaisimman silloin tunnetun planeetan kunniaksi ( jonka Herschel löysi kahdeksan vuotta aiemmin), Klaproth, joka piti uutta ainetta alkuaineena , antoi sille uraaniksi (tällä hän halusi tukea Johann Boden ehdotusta nimetä uusi planeetta " Uranukseksi ") . "Georgin tähden" sijaan, kuten Herschel ehdotti). Viidenkymmenen vuoden ajan Klaprothin uraani oli listattu metalliksi . Vasta vuonna 1841 ranskalainen kemisti Eugene Peligot (1811-1890) osoitti, että Klaprothin uraani ei ole alkuaine, vaan UO 2 -oksidi tyypillisestä metallikiillosta huolimatta . Vuonna 1840 Peligo onnistui saamaan yksinkertaisen uraanin - raskaan teräksenharmaan metallin - ja määrittämään sen atomipainon. Seuraavan tärkeän askeleen uraanin tutkimuksessa teki vuonna 1874 D. I. Mendelejev . Kehittämänsä jaksollisen järjestelmän perusteella hän asetti uraanin pöytänsä kaukaisimpaan soluun. Aikaisemmin uraanin atomipainon katsottiin olevan 120. Mendelejev kaksinkertaisti tämän arvon. 12 vuoden kuluttua hänen ennustuksensa vahvistettiin saksalaisen kemistin J. Zimmermannin [7] kokeilla .

Vuonna 1804 saksalainen kemisti Adolf Gehlen löysi uranyylikloridin eetteriliuoksen valoherkkyyden [8] ; ranskalainen keksijä Abel Niepce de Saint-Victor yritti käyttää tätä ominaisuutta valokuvauksessa vuonna 1857, mutta havaitsi, että uraanisuolat lähettävät jonkinlaista näkymätöntä säteilyä, joka paljastaa valoherkät materiaalit; tuolloin tämä havainto jäi huomaamatta.

Vuonna 1896 ranskalainen tiedemies Antoine Henri Becquerel löysi uraania tutkiessaan vahingossa radioaktiivisen hajoamisen . Samaan aikaan ranskalainen kemisti Henri Moissan onnistui kehittämään menetelmän puhtaan metallisen uraanin saamiseksi. Vuonna 1899 Ernest Rutherford havaitsi, että uraanivalmisteiden säteily on epätasaista, että on olemassa kahdenlaisia ​​säteilyä - alfa- ja beetasäteitä . Niissä on erilainen sähkövaraus ; kaukana samasta vaihteluvälistä aineen ja ionisointikyvyn osalta . Toukokuussa 1900 Paul Villard löysi kolmannen säteilytyypin, gammasäteilyn .

Rutherford suoritti vuonna 1907 ensimmäiset kokeet mineraalien iän määrittämiseksi radioaktiivisen uraanin ja toriumin tutkimuksessa yhdessä Frederick Soddyn kanssa luoman radioaktiivisuusteorian perusteella.

Vuonna 1938 saksalaiset fyysikot Otto Hahn ja Fritz Strassmann löysivät arvaamattoman ilmiön, joka tapahtuu uraanin ytimelle, kun sitä säteilytetään neutroneilla . Vangitsemalla vapaan neutronin uraani-isotoopin 235 U ydin jaetaan ja vapautuu riittävän suuri energia (yksi uraaniydintä kohti), pääasiassa fragmenttien ja säteilyn liike-energiana. Myöhemmin tämän ilmiön teorian perustivat Lise Meitner ja Otto Frisch sekä itsenäisesti Gottfried von Droste ja Siegfried Flügge [9] . Tämä löytö oli sekä rauhanomaisen että sotilaallisen atominsisäisen energian lähde.

Vuosina 1939-1940 Yu. B. Khariton ja Ya. B. Zeldovich osoittivat ensimmäistä kertaa teoreettisesti, että luonnonuraania lievästi rikastamalla uraani-235:llä on mahdollista luoda olosuhteet atomiytimien jatkuvalle fissiolle. on antaa prosessille ketjuluonne .

2. joulukuuta 1942 hypoteesi mahdollisuudesta muuttaa uraani plutoniumiksi todistettiin kokeellisesti Yhdysvalloissa .

Fysikaaliset ominaisuudet

Uraaniatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on : 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 3 7 s .

Uraani on erittäin raskas, hieman radioaktiivinen , hopeanvalkoinen kiiltävä metalli . Puhtaassa muodossaan se on hieman pehmeämpi kuin teräs , muokattava , joustava ja sillä on vähän paramagneettisia ominaisuuksia. Sulamispiste 1132,3 °C [10] [11] . Uraanilla on kolme kiteistä muunnelmaa:

Kemialliset ominaisuudet

[12] [13]

Tyypilliset hapetustilat

Uraanin hapetusaste voi olla +3 - +6 vesiliuoksissa, ja sen ollessa kosketuksessa veden kanssa havaitaan myös hapetusaste +2 [2] . Tyypillisimmät hapetustilat ovat +4 ja +6.

Hapetustila Oksidi Hydroksidi Merkki Lomake Merkintä
+3 Ei ole olemassa Ei ole olemassa -- U 3+ , UH 3 Vahva pelkistävä aine, syrjäyttää vedyn vedestä [2]
+4 UO 2 Ei ole olemassa Perus UO 2 , halogenidit
+5 Ei ole olemassa Ei ole olemassa -- Halidit Suhteettoman suuri vedessä
+6 UO 3 UO 2 (OH) 2 amfoteerinen UO 2 2+ (uranyyli)
UO 4 2- (uranaatti)
U 2 O 7 2- (diuranaatti)
Kestää ilmaa ja vettä

Lisäksi siinä on oksidia U3O8 . Sen hapetusaste on muodollisesti murto-osa, mutta todellisuudessa se on uraanin (IV) ja (VI) sekaoksidi.

On helppo nähdä, että uraani on hapetusasteiden ja ominaisyhdisteiden osalta lähellä 4. (VIB) alaryhmän alkuaineita ( kromi , molybdeeni , volframi ). Tästä syystä se luokiteltiin tähän alaryhmään pitkään (" jaksollisuuden hämärtyminen ").

Yksinkertaisen aineen ominaisuudet

Kemiallisesti uraani on erittäin aktiivista. Se hapettuu nopeasti ilmassa ja on peitetty irisoivalla oksidikalvolla. Hieno uraanijauhe on pyroforista - syttyy itsestään ilmassa, syttyy 150-175 °C:n lämpötilassa muodostaen U 3 O 8 . Metallisen uraanin reaktiot muiden ei-metallien kanssa on esitetty taulukossa.

Ei-metallinen Ehdot Tuote
F2_ _ +20 °C, myrskyinen UV 6
Cl2_ _ 180 °C hiottuille,
500-600 °C tiivisteille
UCl4:n , UCl5 : n , UCl6 : n seos
Br2_ _ 650 °C, rauhallinen Ubr 4
minä 2 350 °C, rauhallinen UI 3 , UI 4
S 250-300 °C hiljainen
500 °C päällä
US 2 , U 2 S 3
Se 250-300 °C hiljainen
500 °C päällä
Käyttö 2 , U 2 Se 3
N 2 450-700 °C
sama paineessa N
1300 °C
U 4 N 7
YK 2
YK
P 600-1000°C U 3 P 4
C 800-1200 °C UC, UC2

Se on vuorovaikutuksessa veden kanssa ja syrjäyttää vetyä, hitaasti alhaisissa lämpötiloissa ja nopeasti korkeissa lämpötiloissa sekä uraanijauheen hienojauhatuksen aikana:

Ei-hapettavissa hapoissa uraani liukenee muodostaen UO 2- tai U 4+ -suoloja (vetyä vapautuu). Hapettavien happojen (typpi, väkevä rikki) kanssa uraani muodostaa vastaavia uranyyli UO 2 2+ -suoloja .

Uraani ei ole vuorovaikutuksessa alkaliliuosten kanssa.

Voimakkaalla ravistelulla uraanin metallihiukkaset alkavat hehkua.

Uraani(III)yhdisteet

Uraani(III)suolat (pääasiassa halogenidit) ovat pelkistäviä aineita. Huoneenlämmössä ne ovat yleensä stabiileja, mutta kuumennettaessa ne hapettuvat tuoteseokseksi. Kloori hapettaa ne UCl4: ksi . Ne muodostavat epästabiileja punaisia ​​liuoksia, joissa niillä on voimakkaita pelkistäviä ominaisuuksia:

Uraani(III)halogenideja muodostuu pelkistäessä uraani(IV)halogenideja vedyllä:

(550-590 °C)

tai vetyjodidi:

(500°C)

ja myös vetyhalogenidin vaikutuksesta uraanihydridiin UH ​​3 .

Lisäksi on uraani(III)hydridiä UH 3 . Sitä voidaan saada kuumentamalla uraanijauhetta vedyssä jopa 225 °C:n lämpötilassa, ja yli 350 °C se hajoaa. Suurin osa sen reaktioista (esimerkiksi reaktio vesihöyryn ja happojen kanssa) voidaan muodollisesti pitää hajoamisreaktiona, jota seuraa uraanimetallin reaktio:

Uraani(IV)yhdisteet

Uraani (IV) muodostaa vihreitä suoloja, jotka liukenevat helposti veteen (poikkeuksena oksalaatit ja karbonaatit ). Ne hapettuvat helposti uraaniksi (VI).

Uraani(V)-yhdisteet

Uraani(V)-yhdisteet ovat epästabiileja ja helposti epäsuhtaisia ​​vesiliuoksessa:

Uraanikloridi V, seisoessaan, on osittain epäsuhtainen:

ja hajottaa osittain klooria:

Uraani(VI)yhdisteet

Hapetusaste +6 vastaa UO 3 -oksidia . Hapoissa se liukenee muodostaen uranyylikationin UO 2 2+ yhdisteitä :

Emäksillä UO 3 (samanlainen kuin CrO 3 , MoO 3 ja WO 3 ) muodostaa erilaisia ​​uranaattianioneja (ensisijaisesti diuranaattia U 2 O 7 2- ). Viimeksi mainitut saadaan kuitenkin useammin emästen vaikutuksesta uranyylisuoloihin:

Uraani(VI)-yhdisteistä, jotka eivät sisällä happea, tunnetaan vain UCl 6 heksakloridi ja UF 6 fluoridi . Jälkimmäisellä on tärkeä rooli uraani-isotooppien erottamisessa.

Uraani(VI)yhdisteet ovat uraaniyhdisteistä stabiileimpia ilmassa ja vesiliuoksissa.

Uranyylisuolat, kuten uranyylikloridi, hajoavat kirkkaassa valossa tai orgaanisten yhdisteiden läsnä ollessa.

Uraani muodostaa myös organouraaniyhdisteitä .

Isotoopit

Joidenkin uraani-isotooppien radioaktiiviset ominaisuudet (luonnolliset isotoopit on korostettu lihavoidulla) [14] :

Massanumero Puolikas elämä Pääasiallinen hajoamistyyppi
233 1,59⋅10 5 vuotta α
234 2,45⋅10 5 vuotta α
235 7,13⋅10 8 vuotta α
236 2,39⋅10 7 vuotta α
237 6,75 päivää β −
238 4,47⋅10 9 vuotta α
239 23,54 minuuttia β −
240 14 tuntia β −

Luonnonuraani koostuu kolmen isotoopin seoksesta : 238 U ( isotooppien määrä 99,2745%, puoliintumisaika T 1/2 = 4,468⋅10 9 vuotta ), 235 U (0,7200%, T 1/2 = 7,04⋅10 8 vuotta ) ja 234 U (0,0055 %, T 1/2 = 2,455⋅10 5 vuotta ) [14] . Viimeinen isotooppi ei ole primaarinen, vaan radiogeeninen; se kuuluu radioaktiiviseen sarjaan 238 U [15] .

Luonnonuraanin radioaktiivisuus johtuu pääasiassa isotoopeista 238 U ja sen tytärnuklidista 234 U. Tasapainotilassa niiden ominaisaktiivisuus on sama. Luonnonuraanissa olevan isotoopin 235 U ominaisaktiivisuus on 21 kertaa pienempi kuin 238 U :n aktiivisuus.

Tällä hetkellä tunnetaan 25 uraanin keinotekoista radioaktiivista isotooppia , joiden massaluvut ovat 214 - 242. fissio lämpöneutronien vaikutuksesta , mikä tekee siitä lupaavan polttoaineen ydinreaktoreihin . Uraanin pisin elänyt isotooppi, jota ei löydy luonnosta, on 236 U ja puoliintumisaika 2,39⋅10 7 vuotta .

Uraani-isotoopit 238 U ja 235 U ovat kahden radioaktiivisen sarjan esi-isiä . Näiden sarjojen viimeiset elementit ovat lyijy - isotoopit 206Pb ja 207Pb .

Luonnollisissa olosuhteissa isotoopit 234 U, 235 U ja 238 U ovat pääasiassa jakautuneet suhteellisella runsaudella 234 U : 235 U : 238 U = 0,0054 : 0,711 : 99,283 . Lähes puolet luonnonuraanin radioaktiivisuudesta johtuu 234 U:n isotoopista , joka, kuten jo todettiin, muodostuu 238 U : n hajoamisen aikana . ja uraanin korkeasta vaeltamiskyvystä huolimatta sille on ominaista maantieteellinen pysyvyys: 238 U / 235 U = 137,88 . Tämän suhteen arvo luonnonmuodostelmissa ei riipu niiden iästä. Lukuisat luonnolliset mittaukset osoittivat sen merkityksettömät vaihtelut. Joten rullissa tämän suhteen arvo suhteessa standardiin vaihtelee välillä 0,9959-1,0042 [16] , suoloissa - 0,996-1,005 [17] . Uraanipitoisissa mineraaleissa (nasturaani, uraanimusta, sirtoliitti, harvinaisten maametallien malmit) tämän suhteen arvo vaihtelee välillä 137,30-138,51, eikä muotojen U IV ja U VI välistä eroa ole selvitetty [18] ; in sphene  - 138,4 [19] . Joissakin meteoriiteissa paljastui isotoopin 235 U puute, jonka alhaisimman pitoisuuden maanpäällisissä olosuhteissa löysi ranskalainen tutkija Buzhigues vuonna 1972 Oklossa Afrikassa (esiintymä Gabonissa ). Luonnonuraani sisältää siis 0,720 % uraania 235 U, kun taas Oklossa se on 0,557 % [20] . Tämä vahvisti hypoteesin luonnollisen ydinreaktorin olemassaolosta , joka aiheutti isotoopin 235 U palamisen. Hypoteesin esittivät amerikkalaiset tutkijat George Wetrill , Mark Ingram ja Paul Kuroda , jotka kuvasivat prosessia vuonna 1956 [21] . Lisäksi samoilta alueilta löytyi luonnollisia ydinreaktoreita: Okelobondo, Bangombe ja muut. Tällä hetkellä tunnetaan 17 luonnollista ydinreaktoria, jotka on yleisesti ryhmitelty kattonimen " Oklo Natural Nuclear Reactor " alle.

Luonnossa oleminen

Uraani on painoltaan suurin luonnossa esiintyvä alkuaine [22] . Maankuoren pitoisuus on 0,00027 % (paino), meriveden pitoisuus on 3,2 µg/l [5] (muiden lähteiden mukaan 3,3 10 -7 % [23] ). Uraanin määräksi litosfäärissä on arvioitu 3 tai 4,10 −4 % [24] .

Suurin osa uraanista löytyy happamista kivistä, joissa on korkea piipitoisuus . Merkittävä massa uraania on keskittynyt sedimenttikiviin, joissa on erityisen paljon orgaanista ainesta. Uraania on suuria määriä epäpuhtautena toriumissa ja harvinaisissa maametallien mineraaleissa ( allaniitti (Ca,LREE,Th) 2 (Al,Fe +3 ) 3 [SiO 4 ][Si 2 O 7 ]OOH, monatsiitti (La ,Ce)PO 4 , zirkon ZrSiO 4 , ksenotiimi YPO 4 jne .). Tärkeimmät uraanimalmit ovat pikisekoitus (uraanipiki, uraniniitti ) ja karnotiitti . Uraanimineraalien tärkeimmät satelliittimineraalit ovat molybdeniitti MoS 2 , galenia PbS, kvartsi SiO 2 , kalsiitti CaCO 3 , hydromuskoviitti jne.

Mineraali Mineraalin pääkoostumus Uraanipitoisuus, %
Uraniniitti UO 2 , UO 3 + ThO 2 , CeO 2 65-74
Karnotiitti K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 2 H 2 O ~50
Casolite PbO 2 UO 3 SiO 2 H 2 O ~40
Samarskit (Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th) (Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6 3.15-14
branneriitti (U, Ca, Fe, Y, Th) 3 Ti 5 O 15 40
Tuyamunit CaO 2UO 3 V 2 O 5 nH 2 O 50-60
zeyneriitti Cu(UO 2 ) 2 (AsO 4 ) 2 nH 2 O 50-53
Oteniitti Ca(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O ~50
Schrekingeriitti Ca 3 NaUO 2 (CO 3 ) 3 SO 4 (OH) 9H 2 O 25
Ouranophanes CaO UO 2 2SiO 2 6H 2 O ~57
fergusoniitti (Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O 4 0,2-8
Thorberniitti Cu(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O ~50
arkku U(SiO4 ) (OH) 4 ~50

Uraanin pääasialliset luonnossa esiintyvät muodot ovat uraniitti, pikisekoitus (tervapiki) ja uraanimusta. Ne eroavat vain esiintymismuodoista; on olemassa ikäriippuvuus: uraniniittia esiintyy pääasiassa muinaisissa (prekambrian) kiveissä, pikisekoituksia - vulkanogeenisiä ja hydrotermisiä - pääasiassa paleotsoisissa ja nuoremmissa korkean ja keskilämpötilan muodostelmissa; uraanimusta - pääasiassa nuorissa - kenozoisissa ja nuoremmissa - muodostumissa pääasiassa matalalämpöisissä sedimenttikivissä .

Talletukset

Katso myös uraanin louhinta .

Uraanin määrä maankuoressa on noin 1000 kertaa suurempi kuin kullan määrä, 30 kertaa suurempi kuin hopean määrä, kun taas tämä indikaattori on suunnilleen sama kuin lyijyn ja sinkin määrä. Huomattava osa uraanista on levinnyt maaperään, kiviin ja meriveteen. Vain suhteellisen pieni osa on keskittynyt esiintymiin, joissa tämän alkuaineen pitoisuus on satoja kertoja suurempi kuin sen keskimääräinen pitoisuus maankuoressa [25] . Vuoden 2015 arvion mukaan maailman tutkitut uraanivarannot esiintymissä ovat yli 5,7 miljoonaa tonnia [26] [27] .

Suurimmat uraanivarannot, kun otetaan huomioon reserviesiintymät, ovat: Australia , Kazakstan (ensimmäinen sija maailmassa tuotannossa ), Kanada (toinen sija tuotannossa ), Venäjä . Vuoden 2015 arvion mukaan Venäjän esiintymät sisältävät noin 507 800 tonnia uraanivarantoja (9 % sen maailman varastoista) [26] [27] ; noin 63 % niistä on keskittynyt Sakhan tasavaltaan (Jakutia) . Tärkeimmät uraaniesiintymät Venäjällä ovat: Streltsovskoye, Oktyabrskoje, Antey, Malo-Tulukuevskoye, Argunskoje molybdeeni-uraani vulkaanisissa kivissä ( Zabaikalsky Krai ), Dalmatovskoje uraani hiekkakivessä (Kurganin alue), Khiagda uraani hiekkakivissä (Buryatin tasavalta ) kulta-uraani metasomatiiteissa ja pohjoinen uraani metasomatiiteissa (Jakutian tasavalta) [28] . Lisäksi monia pienempiä uraaniesiintymiä ja malmiesiintymiä on tunnistettu ja arvioitu [29] .

Ei. Kenttä nimi Maa Varaukset, t Talletusoperaattori kehityksen alku
yksi Pohjois-Khorasan  Kazakstan 200 000 Kazatomprom 2008
2 MacArthur-joki  Australia 160 000 cameco 1999
3 sikarijärvi  Kanada 135 000 cameco
neljä Etelä Elkon  Venäjä 112 600 Atomredmetzoloto
5 Inkai  Kazakstan 75 900 Kazatomprom 2007
6 Streltsovskoje  Venäjä 50 000 Atomredmetzoloto
7 Zoovch Ovoo  Mongolia 50 000 AREVA
kahdeksan Moinkum  Kazakstan 43 700 Kazatomprom , AREVA
9 Mardai  Mongolia 22 000 Khan Resources , Atomredmetzoloto , Mongolian hallitus
kymmenen Irkol  Kazakstan 18 900 Kazatomprom , Kiina Guangdong Nuclear Power Co 2009
yksitoista Keltaiset vedet  Ukraina 12 000 VostGok 1959
12 Olympia pato  Australia 1988
13 Rossing  Namibia 1976
13 Valta  Etelä-Afrikka 2007
13 Ranger  Australia 1980

Haetaan

Uraanin tuotannon ensimmäinen vaihe on rikastaminen. Kivi murskataan ja sekoitetaan veteen. Raskaat suspendoituneet aineosat laskeutuvat nopeammin. Jos kivi sisältää primaarisia uraanimineraaleja, ne saostuvat nopeasti: nämä ovat raskaita mineraaleja. Toissijaiset uraanimineraalit ovat kevyempiä, jolloin raskas jätekivi laskeutuu aikaisemmin. (Se ei kuitenkaan ole aina todella tyhjä; se voi sisältää monia hyödyllisiä alkuaineita, mukaan lukien uraani).

Seuraava vaihe on rikasteiden liuotus, uraanin siirto liuokseen. Käytä happo- ja emäsliuotusta. Ensimmäinen on halvempi, koska rikkihappoa käytetään uraanin uuttamiseen . Mutta jos alkuperäisessä raaka-aineessa, kuten esimerkiksi uraanipiessä , uraani on neliarvoisessa tilassa, tämä menetelmä ei sovellu: neliarvoinen uraani ei käytännössä liukene rikkihappoon. Tässä tapauksessa on joko turvauduttava emäksiseen liuotukseen tai esihapetettava uraani kuusiarvoiseen tilaan.

Älä käytä happoliuotusta ja tapauksissa, joissa uraanirikaste sisältää dolomiittia tai magnesiittia , joka reagoi rikkihapon kanssa. Näissä tapauksissa käytetään kaustista soodaa ( natriumhydroksidia ).

Uraanin malmeista huuhtoutumisen ongelma ratkaistaan ​​happipuhdistuksella. Uraanimalmin ja sulfidimineraalien seosta, joka on kuumennettu 150 °C:seen , syötetään happivirralla . Samanaikaisesti rikkimineraaleista muodostuu rikkihappoa , joka huuhtelee ulos uraania.

Seuraavassa vaiheessa uraani on selektiivisesti eristettävä tuloksena olevasta liuoksesta. Nykyaikaiset menetelmät - uutto ja ioninvaihto  - mahdollistavat tämän ongelman ratkaisemisen.

Liuos ei sisällä vain uraania, vaan myös muita kationeja . Jotkut niistä käyttäytyvät tietyissä olosuhteissa samalla tavalla kuin uraani: ne uutetaan samoilla orgaanisilla liuottimilla, kerrostetaan samoille ioninvaihtohartseille ja saostuvat samoissa olosuhteissa. Siksi uraanin selektiiviseen eristämiseen on käytettävä monia redox-reaktioita, jotta jokaisessa vaiheessa päästään eroon yhdestä tai toisesta ei-toivotusta seuralaisesta. Nykyaikaisissa ioninvaihtohartseissa uraania vapautuu hyvin valikoivasti.

Ioninvaihto- ja uuttomenetelmät ovat myös hyviä, koska niiden avulla voidaan irrottaa uraani varsin täydellisesti huonoista liuoksista (uraanipitoisuus on gramman kymmenesosia litrassa).

Näiden toimenpiteiden jälkeen uraani siirretään kiinteään tilaan - johonkin oksideista tai UF 4 -tetrafluoridiksi . Mutta tämä uraani on vielä puhdistettava epäpuhtauksista, joilla on suuri termisen neutronien sieppauspoikkileikkaus - boori , kadmium , hafnium . Niiden pitoisuus lopputuotteessa ei saa ylittää prosentin sadat tuhannesosia ja miljoonasosia. Näiden epäpuhtauksien poistamiseksi kaupallisesti puhdas uraaniyhdiste liuotetaan typpihappoon . Tällöin muodostuu uranyylinitraattia UO 2 (NO 3 ) 2 , joka tributyylifosfaatilla ja eräillä muilla aineilla uuttamalla puhdistetaan lisäksi haluttuihin olosuhteisiin. Sitten tämä aine kiteytyy (tai saostuu peroksidi UO 4 · 2H 2 O) ja alkaa varovasti syttyä. Tämän toimenpiteen seurauksena muodostuu uraanitrioksidia UO 3 , joka pelkistyy vedyn avulla UO 2 :ksi .

Uraanidioksidi UO 2 lämpötilassa 430-600 °C altistetaan kaasumaiselle fluorivetylle, jolloin saadaan tetrafluoridi UF 4 [30] . Tästä yhdisteestä pelkistetään metallista uraania kalsiumin tai magnesiumin avulla .

Sovellus

Ydinpolttoaine

Yleisimmin käytetty uraani - isotooppi 235 U , jossa lämpöneutronien aiheuttama ydinfission itseään ylläpitävä ydinketjureaktio on mahdollinen. Siksi tätä isotooppia käytetään polttoaineena ydinreaktoreissa sekä ydinaseissa . Isotoopin 235 U erottaminen luonnonuraanista on vaikea teknologinen ongelma (ks . isotoopin erotus ).

Tässä muutamia lukuja 1000 MW:n reaktorista, joka toimii 80 %:n kuormalla ja tuottaa 7000 GWh vuodessa. Yhden tällaisen reaktorin käyttö vuoden aikana vaatii 20 tonnia uraanipolttoainetta, jonka pitoisuus on 3,5 % 235 U, joka saadaan noin 153 tonnin luonnonuraania rikastamalla.

Isotooppi 238 U pystyy halkeamaan suurienergisten neutronien pommituksen vaikutuksesta , tätä ominaisuutta käytetään lisäämään lämpöydinaseiden tehoa (käytetään lämpöydinreaktion synnyttämiä neutroneja).

Neutronien sieppauksen ja sen jälkeen β-hajoamisen seurauksena 238 U voi muuttua 239 Pu :ksi , jota sitten käytetään ydinpolttoaineena .

Toriumista keinotekoisesti reaktoreissa tuotettu uraani-233 ( torium-232 vangitsee neutronin ja muuttuu torium-233:ksi, joka hajoaa protaktiinumi-233 :ksi ja sitten uraani-233:ksi), voi tulevaisuudessa tulla yleinen ydinpolttoaine ydinvoimalle . laitokset (jo nyt on tätä nuklidia polttoaineena käyttäviä reaktoreita, esimerkiksi KAMINI Intiassa ) ja atomipommien tuotanto ( kriittinen massa noin 16 kg).

Uraani-233 on myös lupaavin polttoaine kaasufaasin ydinrakettimoottoreihin .

Uraanin lämmöntuotantokyky

Uraanin sisältämän potentiaalisen energian täysi hyödyntäminen on edelleen teknisesti mahdotonta. Ydinreaktorissa vapautuvan hyödyllisen uraanienergian määrää kuvaa palamissyvyyden käsite . Palamissyvyys on kilon uraania luovuttama kokonaisenergia reaktorin koko toiminta-ajalta tuoreesta polttoaineesta loppusijoitukseen. Palamissyvyys mitataan yleensä yksiköissä, kuten vapautuneen lämpöenergian megawattitunteina polttoainekiloa kohden (MWh/kg) . Joskus se on annettu reaktoriin ladattavan rikastuksen reaktoriuraanina, ottamatta huomioon rikastuslaitosten rikastusjätteen köyhdytettyä uraania , ja joskus luonnonuraanina.

Palamissyvyyttä rajoittavat tietyn tyyppisen reaktorin ominaisuudet, polttoainematriisin rakenteellinen eheys ja ydinreaktioiden loistuotteiden kerääntyminen. Luonnonuraanin palaminen nykyaikaisissa voimareaktoreissa saavuttaa 10 MW vrk/kg tai enemmän (eli 240 MW tunti/kg tai enemmän). Vertailun vuoksi maakaasun tyypillinen lämmön vapautuminen on 0,013 MWh/kg eli noin 20 000 kertaa vähemmän.

On olemassa hankkeita uraanin paljon täydellisemmästä käytöstä muuntamalla uraani-238 plutoniumiksi. Kehitetyin on nopeisiin neutronireaktoreihin perustuva ns. suljetun polttoainekierron projekti . Myös hybridilämpöydinreaktoreihin perustuvia hankkeita kehitetään.

Keinotekoisten isotooppien valmistus

Uraani-isotoopit ovat lähtöaineena monien teollisuudessa ja lääketieteessä käytettävien keinotekoisten (epästabiilien) isotooppien synteesiä. Tunnetuimmat uraanista syntetisoidut keinotekoiset isotoopit ovat plutoniumin isotoopit . Uraanista johdetaan myös monia muita transuraanialkuaineita .

Lääketieteessä isotooppi molybdeeni-99 on löytänyt laajan sovelluksen , yksi menetelmistä sen saamiseksi on uraanin eristäminen fissiotuotteista, joita esiintyy säteilytetyssä ydinpolttoaineessa.

Geologia

Uraanin pääasiallinen käyttökohde geologiassa on mineraalien ja kivien iän määrittäminen geologisten prosessien järjestyksen määrittämiseksi. Tämä on geokronologian haara, jota kutsutaan radioisotooppitunnistukseksi . Myös sekoittumis- ja ainelähteiden ongelman ratkaiseminen on olennaista.

Ongelman ratkaisu perustuu radioaktiivisen hajoamisen yhtälöihin :

missä ,   ovat uraani-isotooppien nykyiset pitoisuudet; ja  ovat 238 U:n ja 235 U : n vaimenemisvakiot .

Niiden yhdistelmä on erittäin tärkeä:

.

Tässä

 on uraani-isotooppipitoisuuksien nykyaikainen suhde.

Koska kivet sisältävät erilaisia ​​uraanipitoisuuksia, niillä on erilainen radioaktiivisuus. Tätä ominaisuutta käytetään kivianalyysissä geofysikaalisilla menetelmillä. Tätä menetelmää käytetään laajimmin öljygeologiassa kaivonhakkuissa , tämä kompleksi sisältää erityisesti gammasäteen kirjaamisen tai neutronigammalogauksen, gammasäteilyn kirjaamisen ja niin edelleen [ 31] . Niiden avulla säiliöt ja tiivisteet eristetään [32] .

Muut käyttötarkoitukset

Köyhdytetty uraani

Luonnonuraanista 235U ja 234U uuttamisen jälkeen jäljelle jäävää materiaalia (uraani-238) kutsutaan "köyhdytetyksi uraaniksi", koska se on köyhdytetty 235. isotooppissa. Joidenkin raporttien mukaan Yhdysvalloissa on varastoitu noin 560 000 tonnia köyhdytettyä uraaniheksafluoridia (UF 6 ). Köyhdytetty uraani on puolet niin radioaktiivista kuin luonnonuraani, mikä johtuu pääasiassa siitä, että siitä on poistettu 234 U.

Koska uraanin pääasiallinen käyttötarkoitus on energiantuotanto, köyhdytetty uraani on vähän käytetty tuote, jolla on alhainen taloudellinen arvo.

Köyhdytetty uraani voi toimia tehokkaana ydinpolttoaineena vain harvinaisissa ääriolosuhteissa, esimerkiksi nopeiden neutronien säteessä. Sellaisenaan köyhdytettyä uraania käytetään nopeissa neutronireaktoreissa , jalostusreaktoreissa ja myös lämpöydinaseissa - köyhdytetty uraanielementit osana lämpöydinvarausta, joka ei itse asiassa ole välttämätöntä ydinfuusioreaktiossa, voi tarjota jopa 80 % kokonaislatausenergiasta.

Normaaliolosuhteissa köyhdytetyn uraanin käyttö johtuu pääasiassa sen suuresta tiheydestä ja suhteellisen alhaisesta hinnasta. Köyhdytettyä uraania käytetään säteilysuojaukseen sen erittäin suuren talteenottopoikkileikkauksen vuoksi . Köyhdytettyä uraania käytetään myös painolastina ilmailusovelluksissa, kuten lentokoneiden ohjauspinnoilla. Boeing-747-koneen ensimmäiset kopiot sisälsivät 300-500 kg köyhdytettyä uraania näihin tarkoituksiin (Vuodesta 1981 lähtien Boeing on käyttänyt volframia ) [34] . Lisäksi tätä materiaalia käytetään nopeissa gyroskooppiroottoreissa, suurissa vauhtipyörissä, painolastina avaruuslaskeutumisajoneuvoissa ja kilpa-ajoneuvoissa, Formula 1 -autoissa ja öljynporauksessa .

Panssaria lävistävät ammuksen ytimet

Tunnetuin köyhdytetyn uraanin käyttötarkoitus on panssaria lävistävien ammusten ydin . Sen suuri tiheys (kolme kertaa raskaampi kuin teräs) tekee kovetetusta uraaniharkosta erittäin tehokkaan panssarin läpäisytyökalun, joka on samanlainen kuin kalliimpi ja hieman raskaampi volframi . Raskas uraanikärki muuttaa myös ammuksen massajakaumaa, mikä parantaa sen aerodynaamista vakautta.

Samanlaisia ​​Stabilla-tyyppisiä seoksia käytetään panssarivaunu- ja panssarintorjuntatykistökappaleiden nuolen muotoisissa höyhenkuorissa.

Panssarin tuhoamiseen liittyy uraaniaihion jauhaminen pölyksi ja sen syttäminen ilmassa panssarin toisella puolella (katso Pyroforicity ). Noin 300 tonnia köyhdytettyä uraania jäi taistelukentälle Operation Desert Storm aikana (suurin osa on jäännöksiä A-10- hyökkäyslentokoneen 30 mm:n GAU-8- tykistä , jokainen kuori sisältää 272 g uraaniseosta) . Parannetut amerikkalaiset M1A1-panssarivaunut, jotka oli varustettu 120 mm:n aseilla, taistelivat irakilaisia ​​T-72:ita vastaan . Näissä taisteluissa amerikkalaiset joukot käyttivät M829A1 köyhdytetyn uraanin kuoria, jotka osoittautuivat erittäin tehokkaiksi. Hopealuotiksi kutsuttu ammus kykeni läpäisemään 570 mm panssaria vastaavan määrän 2 000 metrin etäisyydeltä, mikä teki siitä tehokkaan vakioetäisyydellä jopa T-80 :ta vastaan ​​[35] .

Naton joukot käyttivät tällaisia ​​ammuksia taisteluissa Kosovossa [36] . Niiden soveltamisen jälkeen keskusteltiin maan alueen säteilysaastumisen ekologisesta ongelmasta.

Köyhdytettyä uraania käytetään nykyaikaisissa panssaripanssareissa, kuten M-1 Abrams -panssarivaunussa .

Fysiologinen toiminta

Mikromäärinä (10 -5 -10 -8  %) sitä löytyy kasvien, eläinten ja ihmisten kudoksissa. Se kerääntyy eniten joihinkin sieniin ja leviin. Uraaniyhdisteet imeytyvät ruoansulatuskanavassa (noin 1 %), keuhkoissa - 50%. Tärkeimmät varastot kehossa: perna , munuaiset , luuranko , maksa , keuhkot ja bronko- keuhkoimusolmukkeet . Pitoisuus ihmisten ja eläinten elimissä ja kudoksissa ei ylitä 10–7 g.

Uraani ja sen yhdisteet ovat myrkyllisiä . Uraanin ja sen yhdisteiden aerosolit ovat erityisen vaarallisia. Vesiliukoisten uraaniyhdisteiden aerosoleille MPC ilmassa on 0,015 mg/m³, liukenemattomien uraanimuotojen MPC on 0,075 mg/m³. Kun uraani joutuu kehoon, se vaikuttaa kaikkiin elimiin, koska se on yleinen solumyrkky. Uraani, kuten monet muut raskasmetallit, sitoutuu lähes peruuttamattomasti proteiineihin, ensisijaisesti aminohappojen sulfidiryhmiin häiriten niiden toimintaa. Uraanin molekyylivaikutusmekanismi liittyy sen kykyyn estää entsyymien toimintaa . Ensinnäkin se vaikuttaa munuaisiin ( proteiinia ja sokeria esiintyy virtsassa, oliguria ). Kroonisen myrkytyksen yhteydessä hematopoieettiset ja hermostohäiriöt ovat mahdollisia.

Uraanin louhinta

OECD :n julkaiseman "Uraniumin punaisen kirjan" [27] mukaan vuonna 2005 louhittiin 41 250 tonnia uraania (35 492 tonnia vuonna 2003). OECD:n mukaan maailmassa on 440 kaupallista reaktoria ja noin 60 tieteellistä reaktoria, jotka kuluttavat 67 000 tonnia uraania vuodessa. Tämä tarkoittaa, että sen talteenotosta saatiin vain 60 prosenttia sen kulutuksesta (vuonna 2009 osuus kasvoi 79 prosenttiin [37] ). Loput energiankulutuksesta, 17,7 %, tuli sekundäärilähteistä. Vuosina 2016-2017 ydinpolttoaineen tarve, 449 toimivaa [1] [38] reaktoria vastasi samaa 65 000 uraanitonnia. Primääriset lähteet tuottivat noin 85 % ja sekundääriset lähteet 15 % (aselaatuinen uraani, käytetyn polttoaineen käsittelystä saadut varastot ja myös rikastusjätteen uudelleenrikastamisesta (alkurikastuksen jäännökset) [39] .

Huomautuksia:

1  Ei sisällä 5 Atomflotin alusta, joissa on 7 reaktoria, ja 129 eri maiden laivaston alusta, joissa on 177 reaktoria.

Kaivostoiminta maittain

Tonneissa.

Ei. Maa 2005 vuosi Maa vuonna 2009 Maa vuosi 2012 Maa 2015 Maa 2017
yksi  Kanada 11 628  Kazakstan 14 020  Kazakstan 19 451  Kazakstan 23 800  Kazakstan 23 391
2  Australia 9516  Kanada 10 173  Kanada 9145  Kanada 13 325  Kanada 13 116
3  Kazakstan 4020  Australia 7982  Australia 5983  Australia 5654  Australia 5882
neljä  Venäjä 3570  Namibia 4626  Niger 4351  Niger 4116  Namibia 4224
5  Namibia 3147  Venäjä 3564  Namibia 3258  Namibia 2993  Niger 3449
6  Niger 3093  Niger 3234  Uzbekistan 3000  Venäjä 3055  Venäjä 2917
7  Uzbekistan 2300  Uzbekistan 2429  Venäjä 2993  Uzbekistan 2385  Uzbekistan 2404
kahdeksan  USA 1039  USA 1453  USA 1537  Kiina 1616  Kiina 1885
9  Ukraina 800  Kiina 1200  Kiina 1500  USA 1256  USA 940
kymmenen  Kiina 750  Ukraina 840  Ukraina 890  Ukraina 1200  Ukraina 550
yksitoista Muut maat 1387 Muut maat 1251 Muut maat 6385 Muut maat 904 Muut maat 704
Kaikki yhteensä 41250 50772 58493 60304 59462

[40]

Kaivostoiminta yrityksen mukaan

Tonneissa.

Ei. Maa Yhtiö 2006 Maa Yhtiö vuonna 2009 Maa Yhtiö 2011 Maa Yhtiö 2018
yksi 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 %)
neljä 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 %)
kahdeksan Uraani yksi 1000 (3 %) Uraani yksi 1400 (3 %) Paladin Energy 2282 (5 %) Navoi 2404 (5 %)
9 Heathgate 800 (2 %) Paladin Energy 1200 (3 %) SOPamin N/A (alle 1 %) Energia Aasia 2204 (5 %)
kymmenen Denisonin kaivokset 500 (1 %) Yleiset atomit 600 (1 %) CNNC N/A (alle 1 %) CNNC 1983 (4 %)
Kaikki yhteensä 34 800 (100 %) 45 100 (100 %) yli 46 088 (100 %) 44 322 (100 %)

[40] [41]

Taulukon huomautukset:

1   ARMZ-tiedoton vuonna 2010 hankittuUranium One . Vuodesta 2010 lähtien maanalaisesta kaivoksesta on tullut uraanin louhintamenetelmä. Taatakseen pitkän aikavälin raaka-ainetoimitukset uraanin teollisuuden tarpeisiin Rosatom osti kanadalaisen Uranium One -yhtiön ja yhdisti sen pohjalta korkean suorituskyvyn uraanivarallisuuden Kazakstanissa ja muissa maissa. Viimeisten 8 vuoden aikana Uranium Onen tuotanto on lisääntynyt lähes viisinkertaiseksi, minkä ansiosta siitä on tullut maailman neljänneksi suurin uraaniyhtiö. [42] 2  Orano SA(vuoteen 2018Areva) - Nimenmuutos tehtiin sen jälkeen, kun Areva oli konkurssin partaalla, Ranskan hallitus säilytti määräysvallan[43].

Myös vuonna 2012 oli tietoa BHP Billitonin ja Rio Tinton uraanitoimialojen mahdollisesta yhdistämisestä ja yhteistuotannon nostamisesta 8 000 tonniin vuodessa.

Uraani toissijaisista lähteistä

Toissijaisina lähteinä pidetään perinteisesti ydinasevarastoja, käytetyn polttoaineen jälleenkäsittelyä ja rikastusjätteen uudelleenrikastamista (alkurikastuksen jäännökset). Kaatopaikkojen uudelleenrikastaminen on kriittistä (keskinäisesti ja luovuttamattomasti) aselaatuisen uraanin käytölle rauhanomaisiin tarkoituksiin [44] .

Heinäkuun lopussa 1991 Moskovassa Neuvostoliitto ja USA allekirjoittivat START-I-sopimuksen.

Venäjä seurasi Neuvostoliittoa joulukuussa 1991, mutta myös muilla entisillä Neuvostoliiton tasavalloilla oli ydinaseita.

Vuoden 1992 alussa Venäjällä sijaitsi 961 kantorakettia (73 % kokonaismäärästä).

Toukokuun 23. päivänä 1992 Venäjä, Yhdysvallat, Ukraina, Kazakstan ja Valko-Venäjä allekirjoittivat Lissabonissa START-1:n lisäpöytäkirjan ( Lissabonin pöytäkirja ), jonka mukaan Ukraina, Kazakstan ja Valko-Venäjä liittyivät START-1-sopimukseen. Kaikki alueellaan käytettävissä olevat taistelukärjet sitoutuivat poistamaan tai siirtämään Venäjälle.

Koska Ukraina ei halunnut noudattaa Lissabonin pöytäkirjaa, Venäjä sitoutui vuoden 1992 lopussa purkamaan lähes puolet ydinasevarastoistaan ​​(noin 35 % Neuvostoliiton varastoista) ja prosessoimaan vapautuneen aselaatuisen uraanin polttoainelaatuiseksi. metalli. Yhdysvallat puolestaan ​​sitoutui ostamaan tämän materiaalin markkinahintaan [45] .

Vuoden 1996 loppuun mennessä Venäjä oli koko Neuvostoliiton jälkeisessä tilassa ainoa ydinkerhon maa , ja kaikki Neuvostoliiton varastot keskitettiin sen alueelle myöhempää käsittelyä varten START-1-sopimuksen mukaisesti.

Samaan aikaan aloitettiin uraanin kaatopaikkojen uudelleenrikastus ja käytetyn ydinpolttoaineen käsittely . Käsittelysuunnitelmassa määrättiin, että työt aloitetaan kaatopaikoista, joiden esiintymien taso oli III (tavallinen) 0,05 - 0,1 % jalostus alle 60 %. Kuitenkin 1990-luvun puolivälissä tai loppupuolella rikastuslaitokset alkoivat rikastaa kaatopaikkoja uudelleen laimennusaineiden tuotantoa varten HEU-LEU-sopimuksen mukaisesti, koska kaatopaikoista syntyvä polttoaine oli epävakaa. [44] .

HEU-LEU-sopimus oli suunniteltu 20 vuodeksi ja se päättyi vuonna 2013. Yhteensä ohjelman puitteissa vietiin Venäjältä Yhdysvaltoihin 14 446 tonnia vähän rikastettua uraania:

  • START-II-sopimuksen mukaan 352 tonnia määrätystä 500:sta (huolimatta siitä, että sopimus ei tullut voimaan Venäjän vetäydyttyä sopimuksesta 14.6.2002);
  • START-I- sopimuksen mukaisesti (voimaantulo 5. joulukuuta 1994, päättyi 5. joulukuuta 2009) Venäjän puolelta 500 tonnia;
  • START III -sopimuksen (START) mukaisesti - sopimus allekirjoitettiin 8. huhtikuuta 2010 Prahassa. Sopimus korvasi START I:n, joka päättyi joulukuussa 2009 ja on voimassa vuoteen 2021 asti.

Kaivostoiminta Neuvostoliitossa

Neuvostoliitossa tärkeimmät uraanimalmialueet olivat Ukrainan SSR (Zheltorechenskoye, Pervomayskoye ja muut esiintymät), Kazakstanin SSR (Pohjoinen - Balkashinsky-malmikenttä ja muut; Etelä - Kyzylsay-malmikenttä ja muut; Vostochny; ne kaikki kuuluvat pääasiassa vulkanogeenis-hydrotermiseen tyyppiin); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoye ja muut); Kaukasian kivennäisvesien alue ( kaivos nro 1 Mount Beshtaussa ja kaivos nro 2 Mt. Bykissä); Keski-Aasia, pääasiassa Uzbekistanin SSR, jossa mineralisoituminen mustassa liuskeessa ja jonka keskus on Uchkudukin kaupungissa . Pieniä malmin esiintymiä ja ilmentymiä on monia.

Kaivostoiminta Venäjällä

Venäjällä Transbaikalia pysyi tärkein uraanimalmialue. Noin 93 % venäläisestä uraanista louhitaan Trans-Baikalin alueella ( lähellä Krasnokamenskin kaupunkia). Kaivostoimintaa suorittaa Priargunsky Production Mining and Chemical Association (PIMCU), joka on osa JSC Atomredmetzolotoa (Uranium Holding) kaivosmenetelmällä .

Loput 7 % saadaan CJSC Dalur ( Kurganin alue ) ja JSC Khiagda ( Burjatia ) maanalaisella liuotuksella .

Syntyneet malmit ja uraanirikastetta käsitellään Chepetskin mekaanisessa tehtaassa.

Vuonna 2008 Venäjä sijoittui uraanin vuosituotannossa (noin 3,3 tuhatta tonnia) neljänneksi Kazakstanin jälkeen. Uraanin vuosikulutus Venäjällä oli 16 tuhatta tonnia ja se koostui omien ydinvoimalaitosten kustannuksista 5,2 tuhatta tonnia sekä polttoaineiden (5,5 tuhatta tonnia) ja vähän rikastetun uraanin (6 tuhatta tonnia) viennistä. tonnia) [46] .

Kaivostoiminta Kazakstanissa

Noin viidesosa maailman uraanivarannoista on keskittynyt Kazakstanissa ( 21 % ja 2. sija maailmassa). Uraanin kokonaisvarat ovat noin 1,5 miljoonaa tonnia, josta noin 1,1 miljoonaa tonnia voidaan louhia paikan päällä liuottamalla [47] .

Vuonna 2009 Kazakstan nousi uraanin louhinnassa maailman kärkeen (louhittiin 13 500 tonnia) [48] .

Kaivostoiminta Ukrainassa

Louhinta ja jalostus - pääyritys on Itäinen kaivos- ja käsittelylaitos Zhovti Vodyn kaupungissa .

Kustannukset ja jalostus

Kaivosyhtiöt toimittavat uraania uraanioksidin U 3 O 8 muodossa . 1990-luvulla luonnollisen isotooppisen uraanin hinta vaihteli noin 20 dollarissa kilogrammalta [49] . Vuodesta 2004 lähtien hinta alkoi nousta nopeasti ja saavutti hetkeksi 300 dollarin huippunsa vuoden 2007 puolivälissä, ja laski yhtä jyrkästi 100 dollariin vuoteen 2009 mennessä. Päivitettyään lyhyen aikavälin paikallisen korkeimman 140 dollarin vuonna 2011 hinta alkoi laskea. Vuodesta 2017 lähtien hinta on vakiintunut noin 40 dollariin kilogrammalta luonnonuraanidityppioksidia.

Uraaniryhmän varapuheenjohtajan Alexander Boytsovin mukaan maailman I-luokan esiintymät, joiden tuotantokustannukset ovat jopa 40 dollaria/kg, ovat lähes lopussa (2010). Vuoteen 2030 mennessä tunnetut luokan II suuret talletukset, joiden hinta on jopa 80 dollaria/kg, loppuvat, ja vaikeasti saavutettavissa olevat luokan III talletukset, joiden tuotantokustannukset ovat jopa 130 dollaria/kg ja enemmän, alkavat kehitetään [50] .

Uraanimalmien käsittelyn kaikissa vaiheissa uraani puhdistetaan sen mukana olevista epäpuhtauksista - elementeistä, joilla on suuri neutronien sieppauspoikkileikkaus (hafnium, boori, kadmium jne.). Parhaat rikasteet sisältävät 95-96 %, toiset vain 60-80 % uraanioksidia ja loput yli 60 % erilaisia ​​epäpuhtauksia. "Puhtaassa muodossaan" tällainen uraani ei sovellu ydinpolttoaineeksi [51] .

Yleensä uraanimalmit jaetaan jalostusmahdollisuuksien mukaan

  • Luokka I – erittäin runsas pitoisuus yli 0,3 %, jalostus 95-96 % [1]
  • Kategoria II - runsaasti sisältää 0,1-0,3%, jalostus 60-80%
  • III luokka - tavallinen 0,05 - 0,1%, jalostus alle 60%
  • IV luokka - huono 0,03 - 0,05 %
  • Luokka V - taseen ulkopuolinen tase alle 0,03 % [52] .
1  Polttoaineen valmistukseen sopivat luokat onlihavoitu

Katso myös

Muistiinpanot

  1. 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. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Arkistoitu alkuperäisestä 5. helmikuuta 2014.
  2. 1 2 3 4 Myasoedov B. F., Rakov E. G. Uraani // Chemical Encyclopedia  : 5 osassa / Ch. toim. N. S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofaani - Iatrokemia. - S. 41-43. — 783 s. - 10 000 kappaletta.  — ISBN 5-85270-310-9 .
  3. Uraanikiderakenteet  . _ WebElements. Haettu 10. elokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 29. elokuuta 2010.
  4. Uranus // Venäjän kielen selittävä sanakirja / toim. Ushakov.
  5. 1 2 Alkuaine uraani  . Thomas Jefferson National Accelerator Facility - Office of Science Education. Haettu 15. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2018.
  6. Lide, 2004 , s. 4-33.
  7. Grenthe I., Drożdżyński J., Fujino T., Buck EC , Albrecht-Schmitt TE , Wolf S. F. Uraani  (englanniksi) . Haettu 16. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2012.
  8. Gehlen AF Ueber die Farbenveränderungen der in Aether aufgelösten salzsauren Metallsalze durch das Sonnenlicht (Eetteriin liuenneiden metallikloridien auringonvalon aiheuttamista värimuutoksista)  (saksa)  // Neues allgemeines Journal der Chemie. - 1804. - Bd. 3 , H.5 . - S. 566-574 . Arkistoitu alkuperäisestä 2. elokuuta 2018.
  9. Siegfried Flugge, Gottfried von Droste. Energetische Betrachtungen zu der Entstehung von Barium bei der Neutronenbestrahlung von Uran // Zeitschrift für Physikalische Chemie B. - 1939. - Voi. 4. - s. 274-280.
  10. Isotoopit: ominaisuudet, tuotanto, käyttö. 2 osassa / Toim. V. Yu. Baranova. - M. : FIZMATLIT, 2005. - T. 2. - ISBN 5-9221-0523-X .
  11. Uranus . Kemiallisten alkuaineiden ominaisuudet. Arkistoitu alkuperäisestä 11. kesäkuuta 2009.
  12. Epäorgaaninen kemia. - M .: Mir, 1966. - T. 2. - S. 206-223.
  13. Katz J., Rabinovich E. Uraanin kemia. - M . : Ulkomaisen kirjallisuuden kustantaja, 1954.
  14. 1 2 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-arvio ydin- ja hajoamisominaisuuksista  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Avoin pääsy
  15. Uraanimalmit sisältävät pieniä määriä uraani-236 :ta , jota muodostuu uraani-235:stä neutronien sieppauksen aikana; toriummalmit sisältävät jäämiä uraani-233 :sta, joka syntyy torium-232 :sta neutronien sieppauksen ja kahden peräkkäisen beetahajoamisen jälkeen. Näiden uraani-isotooppien pitoisuus on kuitenkin niin alhainen, että se voidaan havaita vain erityisillä erittäin herkillä mittauksilla.
  16. Rosholt JN Uraanin isotooppinen fraktiointi, joka liittyy rooliin Sandstonessa, Shirley Basinissa, Wyomingissa // Talousgeologia. - 1964. - Voi. 59, nro 4 . - s. 570-585.
  17. Rosholt JN Uraanin ja toriumin isotooppisen koostumuksen kehitys maaprofiileissa // Bull.Geol.Soc.Am.. - 1966. - Voi. 77, nro 9 . - s. 987-1004.
  18. Chalov P.I. Luonnonuraanin isotooppinen fraktiointi. - Frunze: Ilim, 1975.
  19. Tilton GR Lyijyn, uraanin ja toriumin isotooppikoostumus ja jakautuminen esikambrian graniitissa // Bull. geol. soc. Am.. - 1956. - Voi. 66, nro 9 . - s. 1131-1148.
  20. Shukolyukov Yu. A. Isotooppitutkimukset "luonnollisesta ydinreaktorista" // Geokemia. - 1977. - Nro 7 . - S. 976-991 .
  21. Meshik A. Muinainen ydinreaktori  // Tieteen maailmassa. Geofysiikka. - 2006. - Nro 2 . Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2007.
  22. Uraanimalmeista löydettiin pieniä määriä raskaampia alkuaineita, erityisesti plutoniumia; ne syntyvät luonnossa tiettyjen ydinreaktioiden seurauksena, kuten uraaniytimien neutronien sieppaamisen sekä uraani-238 :n erittäin harvinaisen kaksoisbeetahajoamisen seurauksena.
  23. ↑ Alkuaineen uraani tekniset tiedot jaksollisessa taulukossa  . Haettu 17. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2018.
  24. Gaisinsky M. , Adlov Zh. Uranus // Radiokemiallinen alkuaineiden sanakirja. - Atomizdat, 1968.
  25. Uraanin louhinta maailmassa (pääsemätön linkki) . Haettu 13. joulukuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 12. toukokuuta 2012. 
  26. 1 2 World Uranium Mining 2016  (eng.) . Maailman ydinvoimaliitto. Haettu 3. marraskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 20. kesäkuuta 2016.
  27. 1 2 3 OECD NEA & IAEA, Uraani 2016: Resurssit, tuotanto ja kysyntä ("Punainen kirja").
  28. Uranus . Tieto- ja analyyttinen keskus "Mineral". Haettu 14. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 16. toukokuuta 2013.
  29. Naumov S. S. Uraanin raaka-ainepohja  // Mining Journal. - 1999. - Nro 12 . Arkistoitu alkuperäisestä 9. lokakuuta 2006.
  30. Uraani // Popular Library of Chemical Elements: [kokoelma]: 2 kirjassa. Kirja. 2. Hopea - nilsborium ja sen jälkeen / [toim.-komp. V. V. Stanzo, M. B. Chernenko]. - Toim. 2nd, rev. ja muita .. - M . : Nauka, 1977. - 519 s.
  31. Khmelevskoy V.K. Geofysikaaliset menetelmät maankuoren tutkimiseen. Kansainvälinen luonnon, yhteiskunnan ja ihmisen yliopisto "Dubna", 1997.
  32. Öljy- ja kaasugeologian käsikirja / Toim. Eremenko N. A. - M .: Nedra, 1984.
  33. 1 2 3 4 5 Uranus // Tekninen tietosanakirja . - T. 24. pilari. 596…597
  34. 747 pyrstökokoonpanon vastapainot  . Boeing (1994). Haettu 29. syyskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016.
  35. Uraani "hopealuoteja": miksi kukaan ei pidä taistella amerikkalaisia ​​​​panssarivaunuja vastaan  ​​(venäläinen) , InoSMI.Ru  (28. maaliskuuta 2017). Arkistoitu alkuperäisestä 28. maaliskuuta 2017. Haettu 28. maaliskuuta 2017.
  36. 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. Köyhdytetystä uraanista koostuvien ammusten karakterisointi  // Journal of Environmental Radioactivity. - 2003. - Voi. 64. - s. 133-142. Arkistoitu alkuperäisestä 20. heinäkuuta 2004.
  37. Maailman ydinvoimaliitto. Uraanin tarjonta. Arkistoitu 9. toukokuuta 2008 Wayback Machine 2011:ssä.
  38. IAEA - Power Reactor Information System . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 23. heinäkuuta 2018.
  39. Uranium Supplies: Supply of Uranium - World Nuclear Association . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 12. helmikuuta 2013.
  40. 1 2 Maailman  uraanikaivostoiminta . World Nuclear Association (2017). Haettu 12. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. kesäkuuta 2014.
  41. Maailman uraanikaivostoiminta - Maailman ydinliitto . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 23. lokakuuta 2020.
  42. Venäjän tiedeakatemian kokovenäläinen tieteellisen ja teknisen tiedon instituutti, Moskova, Venäjä. A. V. Balikhin. URAANIN MINERAALI- JA RAAKA-AINEKOHTA: NYKYINEN TILA JA KEHITYSNÄKYMÄT. KATSAUS  // Kompleksnoe ispolʹzovanie mineralʹnogo syrʹâ/Mineraalivarojen monimutkainen käyttö/Mineraldik shikisattardy Keshendi Paidalanu. – 15.3.2019. - T. 1 , ei. 308 . - S. 36-50 . - doi : 10.31643/2019/6445.05 . Arkistoitu alkuperäisestä 22. tammikuuta 2021.
  43. Areva devient Orano pour garder les pieds dans l'atome . Vapautus . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2018.
  44. 1 2 PRoAtom - Venäjän uraanin rikastuskompleksin ymmärtäminen (osa 2) . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 29. elokuuta 2019.
  45. Uraanin käsittely maailmassa - tuotanto, menetelmät ja rikastusaste, kemialliset ominaisuudet. Missä uraania käytetään? — TeploEnergoRemont . Haettu 1. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 17. kesäkuuta 2021.
  46. Mashkovtsev G. A. , Miguta A. K. , Shchetochkin V. N. Mineraalivarojen perusta ja uraanin tuotanto Itä-Siperiassa ja Kaukoidässä  // Venäjän mineraalivarat. Taloustiede ja johtaminen. - 2008. - Nro 1 . Arkistoitu alkuperäisestä 28. helmikuuta 2012.
  47. Uraanin louhinta Kazakstanissa. Mukhtar Dzhakishevin raportti (pääsemätön linkki) . Haettu 1. joulukuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 15. toukokuuta 2013. 
  48. Konyrova, K. Kazakstan nousi uraanin louhinnassa maailman kärkeen  (Venäjä) , uutistoimisto TREND (30.12.2009). Arkistoitu alkuperäisestä 31. joulukuuta 2009. Haettu 30. joulukuuta 2009.
  49. Historiallinen Ux-  hintataulukko . Ux Consulting - Ydinpolttoaineen hintatoimittaja . Haettu 24. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 25. elokuuta 2018. Sivuston hinnat on ilmoitettu dollareissa per punta
  50. Fighters A.V. Globaalin uraaniteollisuuden kestävyys: ajan haaste . Haettu 23. joulukuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. toukokuuta 2012.
  51. Amirova U.K., Uruzbaeva N.A. Yleiskatsaus maailman uraanimarkkinoiden kehitykseen // Universum: Economics and Jurisprudence: elektroni. tieteellinen -lehteä 2017. nro 6(39). URL-osoite: http://7universum.com/en/economy/archive/item/4802 Arkistoitu 30. joulukuuta 2018 Wayback Machinessa (käytetty 29.12.2018)
  52. Uraanimalmi: ominaisuudet, sovellukset, louhinta Arkistoitu 30. joulukuuta 2018 Wayback Machinessa 8. joulukuuta 2017

Kirjallisuus

  • Uraani, kemiallinen alkuaine // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 osana (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
  • Kemian ja fysiikan käsikirja / Päätoimittaja David R. Lide. - 84. painos 2003-2004. - CRC Press, 2004.
  • Emsley J. Uranium // Nature's Building Blocks: An A to Z Guide to the Elements  (englanti) . - Oxford : Oxford University Press , 2001. - P. 476-482. - ISBN 978-0-19-850340-8 .
  • Seaborg GT Uranium // The Encyclopedia of the Chemical Elements  (englanniksi) . - Skokie, Illinois : Reinhold Book Corporation, 1968. - P. 773-786.

Linkit