It’s Elemental
Uran został odkryty przez Martina Heinricha Klaprotha, niemieckiego chemika, w minerale pitchblende (głównie mieszanka tlenków uranu) w 1789 roku. Chociaż Klaproth, jak również reszta społeczności naukowej, wierzyli, że substancja, którą wydobył z pitchblendy była czystym uranem, w rzeczywistości był to dwutlenek uranu (UO2). Po zauważeniu, że „czysty” uran dziwnie reaguje z czterochlorkiem uranu (UCl4), Eugène-Melchoir Péligot, francuski chemik, wyizolował czysty uran, podgrzewając dwutlenek uranu z potasem w platynowym tyglu. Radioaktywność została po raz pierwszy odkryta w 1896 r., gdy Antoine Henri Becquerel, francuski fizyk, wykrył ją w próbce uranu. Obecnie uran otrzymuje się z rud uranu, takich jak pakblenda, uraninit (UO2), karnotyt (K2(UO2)2VO4-1-3H2O) i autunit (Ca(UO2)2(PO4)2-10H2O), a także z fosforytów (Ca3(PO4)2), węgla brunatnego i piasku monazitowego ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Ponieważ popyt na uran metaliczny jest niewielki, uran jest zwykle sprzedawany w postaci diuranianu sodu (Na2U2O7-6H2O), znanego również jako żółte ciasto lub oktlenek triuranu (U3O8).
Ponieważ jest on naturalnie radioaktywny, uran, zwykle w postaci dwutlenku uranu (UO2), jest najczęściej wykorzystywany w energetyce jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej. Naturalnie występujący uran składa się z trzech izotopów: uranu-234, uranu-235 i uranu-238. Chociaż wszystkie trzy izotopy są radioaktywne, tylko uran-235 jest materiałem rozszczepialnym, który może być stosowany w energetyce jądrowej.
Gdy materiał rozszczepialny jest uderzony przez neutron, jego jądro może uwolnić energię poprzez rozszczepienie na mniejsze fragmenty. Jeśli niektóre z tych fragmentów są innymi neutronami, mogą one uderzyć w inne atomy i spowodować ich rozszczepienie. Materiał rozszczepialny, taki jak uran-235, jest materiałem zdolnym do wytwarzania wystarczającej liczby swobodnych neutronów do podtrzymania jądrowej reakcji łańcuchowej.
Tylko 0,7204% naturalnie występującego uranu to uran-235. Jest to zbyt małe stężenie, aby podtrzymać jądrową reakcję łańcuchową bez pomocy materiału zwanego moderatorem. Moderator to materiał, który może spowolnić neutron, nie pochłaniając go. Wolne neutrony są bardziej skłonne do reakcji z uranem-235 i reaktory wykorzystujące naturalny uran mogą być zbudowane z wykorzystaniem grafitu lub ciężkiej wody jako moderatora. Istnieją również metody koncentracji uranu-235. Gdy poziom uranu-235 zostanie zwiększony do około 3%, jako moderator można zastosować zwykłą wodę.
Uran-238, najbardziej rozpowszechniony izotop uranu, można przekształcić w pluton-239, materiał rozszczepialny, który może być również stosowany jako paliwo w reaktorach jądrowych. Aby wytworzyć pluton-239, atomy uranu-238 są wystawiane na działanie neutronów. Uran-239 powstaje, gdy uran-238 pochłonie neutron. Czas połowicznego rozpadu uranu-239 wynosi około 23 minut, a w wyniku rozpadu beta rozpada się on na neptun-239. Neptunium-239 ma okres połowicznego rozpadu około 2,4 dnia i rozpada się na pluton-239, również poprzez rozpad beta.
Ale nie występuje naturalnie, uran-233 jest również materiałem rozszczepialnym, który może być stosowany jako paliwo w reaktorach jądrowych. Aby wytworzyć uran-233, atomy toru-232 są wystawiane na działanie neutronów. Tor-233 powstaje, gdy tor-232 pochłonie neutron. Czas połowicznego rozpadu toru-233 wynosi około 22 minut i w wyniku rozpadu beta rozpada się na protaktyn-233. Protaktyn-233 ma okres połowicznego rozpadu około 27 dni i rozpada się na uran-233, również w wyniku rozpadu beta. Po całkowitym rozszczepieniu jeden funt (0,45 kilograma) uranu-233 zapewnia taką samą ilość energii jak spalanie 1 500 ton (1 350 000 kilogramów) węgla.
Uran jest gęstym metalem, który ma zastosowania poza energetyką jądrową. Jest on używany jako cel do produkcji promieniowania rentgenowskiego, jako amunicja do niektórych rodzajów broni wojskowej, jako osłona przed promieniowaniem, jako przeciwwaga dla powierzchni sterujących samolotów oraz w żyroskopach inercyjnych systemów naprowadzania.
Związki uranu były używane przez wieki do barwienia szkła. Licząca 2000 lat próbka żółtego szkła znaleziona w pobliżu Neapolu we Włoszech zawiera tlenek uranu. Trójtlenek uranu (UO3) jest pomarańczowym proszkiem i był używany do produkcji talerzy Fiestaware. Inne związki uranu były również używane do produkcji szkła wazelinowego i glazury. Uran w tych przedmiotach jest radioaktywny i powinien być traktowany z ostrożnością.
Najstabilniejszy izotop uranu, uran-238, ma okres połowicznego zaniku około 4 468 000 000 lat. Rozpada się on na tor-234 w wyniku rozpadu alfa lub rozpada się w wyniku spontanicznego rozszczepienia.
.