Det är elementärt
Uran upptäcktes av Martin Heinrich Klaproth, en tysk kemist, i mineralet beckblende (huvudsakligen en blandning av uranoxider) år 1789. Även om Klaproth, liksom resten av forskarsamhället, trodde att det ämne han utvann ur beckblände var rent uran var det i själva verket urandioxid (UO2). Efter att ha noterat att ”rent” uran reagerade märkligt med urantetraklorid (UCl4) isolerade Eugène-Melchoir Péligot, en fransk kemist, rent uran genom att värma upp urandioxid med kalium i en platinadegel. Radioaktivitet upptäcktes för första gången 1896 när Antoine Henri Becquerel, en fransk fysiker, upptäckte den i ett uranprov. I dag utvinns uran från uranmalm som beckblände, uraninit (UO2), carnotit (K2(UO2)2VO4-1-3H2O) och autunit (Ca(UO2)2(PO4)2-10H2O) samt från fosfatsten (Ca3(PO4)2), lignit (brunkol) och monazitsand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Eftersom efterfrågan på uranmetall är liten säljs uran vanligen i form av natriumdiuranat (Na2U2O7-6H2O), även känt som yellow cake, eller triuranokoktoxid (U3O8).
Då uran är naturligt radioaktivt används uran, vanligen i form av urandioxid (UO2), oftast inom kärnkraftsindustrin för att generera elektricitet. Naturligt förekommande uran består av tre isotoper: uran-234, uran-235 och uran-238. Även om alla tre isotoperna är radioaktiva är endast uran-235 ett klyvbart material som kan användas för kärnkraft.
När ett klyvbart material träffas av en neutron kan dess kärna frigöra energi genom att delas upp i mindre fragment. Om några av fragmenten är andra neutroner kan de träffa andra atomer och få dem att också splittras. Ett klyvbart material, t.ex. uran-235, är ett material som kan producera tillräckligt många fria neutroner för att upprätthålla en nukleär kedjereaktion.
Bara 0,7204 % av naturligt förekommande uran är uran-235. Detta är en för låg koncentration för att upprätthålla en nukleär kedjereaktion utan hjälp av ett material som kallas moderator. En moderator är ett material som kan bromsa en neutron utan att absorbera den. Långsamma neutroner är mer benägna att reagera med uran-235 och reaktorer som använder naturligt uran kan tillverkas med grafit eller tungt vatten som moderator. Det finns också metoder för att koncentrera uran-235. När nivåerna av uran-235 har ökat till cirka 3 % kan vanligt vatten användas som moderator.
Uran-238, uranets vanligaste isotop, kan omvandlas till plutonium-239, ett klyvbart material som också kan användas som bränsle i kärnreaktorer. För att framställa plutonium-239 utsätts atomer av uran-238 för neutroner. Uran-239 bildas när uran-238 absorberar en neutron. Uran-239 har en halveringstid på cirka 23 minuter och sönderfaller till neptunium-239 genom betasönderfall. Neptunium-239 har en halveringstid på cirka 2,4 dagar och sönderfaller till plutonium-239, också det genom betasönderfall.
Och även om det inte förekommer naturligt är uran-233 också ett klyvbart material som kan användas som bränsle i kärnreaktorer. För att producera uran-233 utsätts atomer av torium-232 för neutroner. Torium-233 bildas när torium-232 absorberar en neutron. Thorium-233 har en halveringstid på cirka 22 minuter och sönderfaller till protactinium-233 genom betasönderfall. Protactinium-233 har en halveringstid på cirka 27 dagar och sönderfaller till uran-233, också det genom betasönderfall. Om den är helt klyvad ger ett pund (0,45 kg) uran-233 samma mängd energi som när man förbränner 1 500 ton (1 350 000 kg) kol.
Uran är en tät metall som har användningsområden utanför kärnkraftsindustrin. Det används som mål för röntgenproduktion, som ammunition för vissa typer av militära vapen, som en sköld mot strålning, som motvikt för flygplansstyrytor och i gyroskop i tröghetsstyrningssystem.
Uranföreningar har använts i århundraden för att färga glas. Ett 2 000 år gammalt prov av gult glas som hittats nära Neapel i Italien innehåller uranoxid. Uraniumtrioxid (UO3) är ett orangefärgat pulver och har använts vid tillverkningen av Fiestaware-tallrikar. Andra uranföreningar har också använts för att tillverka vaselineglas och glasyrer. Uranet i dessa föremål är radioaktivt och bör behandlas med försiktighet.
Uranets mest stabila isotop, uran-238, har en halveringstid på cirka 4 468 000 000 000 år. Den sönderfaller till torium-234 genom alfadektering eller sönderfaller genom spontan fission.