Уран - Uranium

Эта статья о химическом элементе. Для использования в других целях см. Уран (значения).

Уран,92U
Две руки в коричневых перчатках держат серый диск с пятнами, на котором написано от руки число 2068
Уран
Произношение/jʊəˈreɪпяəм/ ​(ewr-AY-ни-м )
Внешностьсеребристо-серый металлик; разъедает скалывание черный оксидный слой в воздухе
Стандартный атомный вес Аr, std(U)238.02891(3)[1]
Уран в периодическая таблица
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийСвинецВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
Nd
↑
U
↓
(Uqh)
протактиний ← уран → нептуний
Атомный номер (Z)92
Группагруппа н / д
Периодпериод 7
Блокироватьf-блок
Категория элемента  Актинид
Электронная конфигурация[Rn ] 5f3 6d1 7 с2
Электронов на оболочку2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Физические свойства
Фаза вSTPтвердый
Температура плавления1405.3 K (1132,2 ° С, 2070 ° F)
Точка кипения4404 К (4131 ° С, 7468 ° F)
Плотность (возлеr.t.)19,1 г / см3
в жидком состоянии (приm.p.)17,3 г / см3
Теплота плавления9.14 кДж / моль
Теплота испарения417,1 кДж / моль
Молярная теплоемкость27,665 Дж / (моль · К)
Давление газа
п (Па)1101001 к10 тыс.100 тыс.
вТ (K)232525642859323437274402
Атомные свойства
Состояния окисления+1, +2, +3,[2] +4, +5, +6 (анамфотерный окись)
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 1,38
Энергии ионизации
  • 1-я: 597,6 кДж / моль
  • 2-я: 1420 кДж / моль
Радиус атомаэмпирические: 156вечера
Ковалентный радиус196 ± 19 часов
Радиус Ван-дер-Ваальса186 вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии урана
Другие свойства
Естественное явлениеизначальный
Кристальная структура ​ромбический
Орторомбическая кристаллическая структура урана
Скорость звука тонкий стержень3155 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширение13,9 мкм / (м · К) (при 25 ° C)
Теплопроводность27,5 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление0,280 мкОм · м (при 0 ° C)
Магнитный заказпарамагнитный
Модуль для младших208 ГПа
Модуль сдвига111 ГПа
Объемный модуль100 ГПа
коэффициент Пуассона0.23
Твердость по Виккерсу1960–2500 МПа
Твердость по Бринеллю2350–3850 МПа
Количество CAS7440-61-1
История
Именованиепосле планеты Уран, названный в честь греческого бога неба Уран
ОткрытиеМартин Генрих Клапрот (1789)
Первая изоляцияЭжен-Мельхиор Пелиго (1841)
Главный изотопы урана
ИзотопИзобилиеПериод полураспада (т1/2)Режим распадаПродукт
232Uсин68,9 годаSF–
α228Чт
233Uслед1.592×105 уSF–
α229Чт
234U0.005%2.455×105 уSF–
α230Чт
235U0.720%7.04×108 уSF–
α231Чт
236Uслед2.342×107 уSF–
α232Чт
238U99.274%4.468×109 уα234Чт
SF–
β−β−238Пу
Категория Категория: Уран
| Рекомендации

Уран это химический элемент с символ U и атомный номер 92. Это серебристо-серый металл в актинид серия периодическая таблица. В атоме урана 92 протоны и 92 электроны, из них 6 валентные электроны. Уран слабо радиоактивный потому что все изотопы урана нестабильны; то период полураспада его естественных изотопов колеблется от 159 200 до 4,5 миллиардов лет. Наиболее распространенные изотопы в природный уран находятся уран-238 (в котором 146 нейтроны и составляет более 99% урана на Земле) и уран-235 (который имеет 143 нейтрона). Уран имеет самый высокий атомный вес из изначально встречающиеся элементы. Его плотность примерно на 70% выше, чем у вести, и немного ниже, чем у золото или же вольфрам. Это происходит в естественных условиях в низких концентрациях нескольких частей на миллион в почве, камнях и воде, и коммерчески извлеченный из урансодержащих минералы Такие как уранинит.[3]

В природе уран встречается как уран-238 (99,2739–99,2752%), уран-235 (0,7198–0,7202%) и очень небольшое количество уран-234 (0.0050–0.0059%).[4] Уран медленно распадается, испуская альфа-частица. Период полураспада урана-238 составляет около 4,47 миллиард лет, а урана-235 - 704 миллион годы,[5] сделать их полезными при свиданиях возраст Земли.

Многие современные способы использования урана используют его уникальные свойства. ядерный характеристики. Уран-235 - единственный встречающийся в природе делящийся изотоп, что делает его широко используемым в атомная электростанция и ядерное оружие. Однако из-за крошечных количеств, обнаруженных в природе, уран должен подвергаться обогащение так что присутствует достаточно урана-235. Уран-238 расщепляется быстрыми нейтронами и плодородный, то есть это может быть преобразованный расщеплять плутоний-239 в ядерный реактор. Другой делящийся изотоп, уран-233, может изготавливаться из натуральных торий и изучается для будущего промышленного использования в ядерных технологиях. Уран-238 имеет небольшую вероятность спонтанное деление или даже вызванное деление быстрыми нейтронами; уран-235 и в меньшей степени уран-233 имеют гораздо более высокое сечение деления для медленных нейтронов. В достаточной концентрации эти изотопы поддерживают устойчивый ядерная цепная реакция. Это генерирует тепло в ядерных энергетических реакторах и производит расщепляющийся материал для ядерного оружия. Обедненный уран (238U) используется в пенетраторы кинетической энергии и броня.[6] Уран используется в качестве красителя в урановое стекло, давая цвет от лимонно-желтого до зеленого. В ультрафиолетовом свете урановое стекло флуоресцирует зеленым. Он также использовался для тонировки и растушевки в раннем фотография.

1789 год открытие урана в минерале уран зачисляется на Мартин Генрих Клапрот, который назвал новый элемент в честь недавно обнаруженной планеты Уран. Эжен-Мельхиор Пелиго был первым человеком, выделившим металл, и его радиоактивные свойства были обнаружены в 1896 году. Анри Беккерель. Исследования Отто Хан, Лиз Мейтнер, Энрико Ферми и другие, такие как Дж. Роберт Оппенгеймер с 1934 г. привело к его использованию в качестве топлива в атомной энергетике и Маленький мальчик, то первое ядерное оружие, использованное на войне. Последующий гонка вооружений вовремя Холодная война между Соединенные Штаты и Советский союз произвел десятки тысяч единиц ядерного оружия, в котором использовался металлический уран и полученные из урана плутоний-239. Безопасность этого оружия находится под пристальным наблюдением. Примерно с 2000 года плутоний, полученный при демонтаже бомб времен холодной войны, используется в качестве топлива для ядерных реакторов.[7]

Разработка и внедрение этих ядерные реакторы продолжить на глобальной базе. Интерес к этим электростанциям растет, поскольку они являются мощными источниками CO.2 свободная энергия. В 2019 году 440 ядерных реакторов произвели 2586 ТВтч (млрд кВтч) CO.2 бесплатное электричество по всему миру,[8] больше, чем мировые установки солнечной и ветровой энергии вместе взятые.

Характеристики

график полной цепочки распада урана 232
график полной цепочки распада урана 232
количество молей в общей цепочке распада урана 232
количество молей в общей цепочке распада урана 232
график полной цепочки распада урана 232
график полной цепочки распада урана 233
количество молей в общей цепочке распада урана 233
количество молей в общей цепочке распада урана 233
график полной цепочки распада урана 234
график полной цепочки распада урана 234
количество молей в общей цепочке распада урана 234
количество молей в общей цепочке распада урана 234
график полной цепочки распада урана 235
график полной цепочки распада урана 235
количество молей в общей цепочке распада урана 235
количество молей в общей цепочке распада урана 235
график полной цепочки распада урана 236
график полной цепочки распада урана 236
количество молей в общей цепочке распада урана 235
количество молей в общей цепочке распада урана 236
график полной цепочки распада урана 237
график полной цепочки распада урана 237
количество молей в общей цепочке распада урана 237
количество молей в общей цепочке распада урана 237
график полной цепочки распада урана 238
график полной цепочки распада урана 238
количество молей в общей цепочке распада урана 238
количество молей в общей цепочке распада урана 238
Диаграмма, показывающая цепное превращение урана-235 в уран-236, в барий-141 и криптон-92
Ядерное деление урана-235 под действием нейтронов

Когда изысканный, уран - серебристо-белый, слаборадиоактивный металл. Оно имеет Твердость по Моосу из 6, достаточно, чтобы поцарапать стекло и примерно равно титан, родий, марганец и ниобий. это податливый, пластичный, немного парамагнитный, сильно электроположительный и бедный электрический проводник.[9][10] Металлический уран имеет очень высокую плотность 19,1 г / см3,[11] плотнее, чем вести (11,3 г / см3),[12] но немного менее плотный, чем вольфрам и золото (19,3 г / см3).[13][14]

Металлический уран реагирует практически со всеми неметаллическими элементами (за исключением благородные газы ) и их соединения, причем реактивность увеличивается с температурой.[15] Соляной и азотные кислоты растворяют уран, но неокисляющие кислоты, отличные от соляной кислоты, очень медленно атакуют элемент.[9] В мелком виде может вступать в реакцию с холодной водой; на воздухе металлический уран покрывается темным слоем оксид урана.[10] Уран из руд извлекается химическим путем и превращается в диоксид урана или другие химические формы, используемые в промышленности.

Уран-235 был первым изотопом, который оказался делящийся. Другие естественные изотопы расщепляются, но не расщепляются. При бомбардировке медленными нейтронами его уран-235 изотоп в большинстве случаев делится на два меньших ядра, выпуская ядерные энергия связи и еще нейтронов. Если слишком много этих нейтронов поглощается другими ядрами урана-235, ядерная цепная реакция происходит, что приводит к выбросу тепла или (в особых случаях) к взрыву. В ядерном реакторе такая цепная реакция замедляется и контролируется нейтронный яд, поглощая часть свободных нейтронов. Такие поглощающие нейтроны материалы часто являются частью реактора. стержни управления (видеть физика ядерных реакторов для описания этого процесса управления реактором).

Всего лишь 15 фунтов (7 кг) урана-235 можно использовать для изготовления атомной бомбы.[16] Ядерное оружие взорвалось Хиросима, называется Маленький мальчик, опирался на деление урана. Однако первая ядерная бомба ( Гаджет используется в Троица ) и бомба, которая была взорвана над Нагасаки (Толстяк ) обе были плутониевыми бомбами.

Металлический уран имеет три аллотропный формы:[17]

Приложения

Военный

Блестящий металлический цилиндр с заостренным концом. Общая длина 9 см, диаметр около 2 см.
Различные военные используют обедненный уран как пенетраторы высокой плотности.

Основное применение урана в военном секторе - пенетраторы высокой плотности. Этот боеприпас состоит из обедненный уран (DU), легированный 1–2% другими элементами, такими как титан или же молибден.[19] При высокой скорости удара плотность, твердость и пирофорность снаряда позволяют поражать тяжело бронированные цели. Танковая броня и прочее съемное броня автомобиля также может быть упрочнен пластинами из обедненного урана. Использование обедненного урана стало политически и экологически спорным после того, как использование таких боеприпасов США, Великобританией и другими странами во время войн в Персидском заливе и на Балканах подняло вопросы, касающиеся соединений урана, оставшихся в почве (см. Синдром войны в Персидском заливе ).[16]

Обедненный уран также используется в качестве защитного материала в некоторых контейнерах, используемых для хранения и транспортировки радиоактивных материалов. Хотя сам металл радиоактивен, его высокая плотность делает его более эффективным, чем вести в остановке излучения от сильных источников, таких как радий.[9] Другие виды использования обедненного урана включают противовесы для поверхностей управления самолетом, в качестве балласта для ракет. возвращающиеся машины и как защитный материал.[10] Благодаря высокой плотности этот материал встречается в инерциальные системы наведения И в гироскопический компасы.[10] Обедненный уран предпочтительнее металлов такой же плотности из-за его способности легко обрабатывать и отливать, а также из-за его относительно низкой стоимости.[20] Основной риск воздействия обедненного урана - химическое отравление оксид урана а не радиоактивность (уран является лишь слабым альфа-излучатель ).

На более поздних этапах Вторая Мировая Война, целиком Холодная война, и, в меньшей степени, впоследствии уран-235 использовался в качестве делящегося взрывчатого материала для производства ядерного оружия. Первоначально были созданы два основных типа ядерных бомб: относительно простое устройство, использующее уран-235, и более сложный механизм, использующий плутоний-239 полученный из урана-238. Позже появился гораздо более сложный и гораздо более мощный тип ядерно-термоядерной бомбы (термоядерное оружие ), в котором используется устройство на основе плутония, чтобы вызвать смесь тритий и дейтерий пройти термоядерная реакция. Такие бомбы имеют оболочку из неделящегося (необогащенного) урана, и они получают более половины своей мощности от деления этого материала путем быстрые нейтроны от процесса ядерного синтеза.[21]

Гражданское лицо

Фотография с подсолнухами спереди и растением сзади. У завода есть широкая дымовая труба, диаметр которой сопоставим с ее высотой.
Наиболее заметное использование урана в гражданских целях - это источник тепловой энергии, используемый в атомная электростанция.

Основное использование урана в гражданском секторе - это топливо. атомная электростанция. Из одного килограмма урана-235 теоретически можно получить около 20 тераджоулей энергии (2×1013 джоули ), предполагая полное деление; столько энергия 1,5 миллиона килограммов (1500 тонны ) из каменный уголь.[6]

Коммерческий атомная энергия на заводах используется топливо, которое обычно обогащено примерно до 3% урана-235.[6] В КАНДУ и Магнокс конструкции являются единственными коммерческими реакторами, способными использовать необогащенное урановое топливо. Топливо, используемое для ВМС США реакторы обычно сильно обогащены уран-235 (точные значения классифицированный ). В реактор-размножитель, уран-238 также может быть преобразован в плутоний через следующую реакцию:[10]

238
92U
 + п → 239
92U
 + γ β−→  239
93Np
 β−→  239
94Пу
Подставка под стакан на стеклянной подставке. Пластина светится зеленым, а подставка бесцветная.
Урановое стекло светится под УФ-излучение

До (а иногда и после) открытия радиоактивности уран в основном использовался в небольших количествах для желтого стекла и глазури для керамики, таких как урановое стекло И в Fiestaware.[22]

Открытие и изоляция радий в урановой руде (урановой обманке) Мари Кюри спровоцировал развитие добычи урана для извлечения радия, который использовался для изготовления светящихся в темноте красок для часов и циферблатов самолетов.[23] В результате остается колоссальное количество урана в качестве отходов, поскольку для извлечения одной из них требуется три тонны урана. грамм радия. Эти отходы были направлены на производство остекления, что сделало урановые глазури очень недорогими и доступными. Помимо керамической глазури, урановая плитка глазури составляли основную часть использования, включая общую плитку для ванных комнат и кухонь, которые могут быть зеленого, желтого, лиловый, черный, синий, красный и другие цвета.

Урановая керамическая глазурь светится под УФ-излучение Дизайн и разработка Dr. Сенсер Сары
Стеклянный цилиндр, покрытый с обоих концов металлическими электродами. Внутри стеклянной колбы находится металлический цилиндр, соединенный с электродами.
Урановое стекло, используемое в качестве вводных уплотнений в вакууме конденсатор

Уран также использовался в фотографический химикаты (особенно нитрат урана как тонер ),[10] в лампах накаливания для сценическое освещение луковицы,[24] улучшить внешний вид зубные протезы,[25] и в кожевенной и деревообрабатывающей промышленности для морилки и красителей. Соли урана протравы из шелка или шерсти. Уранилацетат и уранилформиат используются как электронноплотные «пятна» в просвечивающая электронная микроскопия, чтобы увеличить контраст биологических образцов на ультратонких срезах и в отрицательное окрашивание из вирусы, изолированные клеточные органеллы и макромолекулы.

Открытие радиоактивности урана открыло новые возможности для научного и практического использования этого элемента. Долго период полураспада изотопа урана-238 (4,51×109 лет) делает его хорошо подходящим для использования при оценке возраста самых ранних Магматические породы и для других типов радиометрическое датирование, включая уран-ториевое датирование, уран-свинцовое датирование и уран-урановое датирование. Металлический уран используется для рентгеновский снимок мишени при создании высокоэнергетических рентгеновских лучей.[10]

История

Использование до открытия

Планета Уран, в честь которого назван уран

Использование урана в его природном окись форма восходит как минимум к 79 году CE, когда он использовался в Римская империя добавить желтый цвет к керамика глазури.[10] Желтое стекло с 1% оксида урана было найдено на римской вилле на мысе Posillipo в Неаполитанский залив, Италия, Р. Т. Гюнтер из Оксфордский университет в 1912 г.[26] Начиная с конца Средний возраст, урана была извлечена из Габсбург серебряные рудники в Иоахимсталь, Богемия (ныне Яхимов в Чешской Республике) и использовался в качестве красителя в местных стеклоделие промышленность.[27] В начале 19 века единственными известными в мире источниками урановой руды были эти шахты.

Открытие

Две нечеткие черные черты на нечетком белом фоне, похожем на бумагу. Вверху рисунка написан почерк.
Антуан Анри Беккерель открыл феномен радиоактивность выставив фотопластинка к урану в 1896 г.

В открытие элемента приписывают немецкому химику Мартин Генрих Клапрот. Пока он работал в своей экспериментальной лаборатории в г. Берлин в 1789 году Клапрот смог осадить желтое соединение (вероятно, диуранат натрия ) путем растворения уран в азотная кислота и нейтрализуя раствор с помощью едкий натр.[27] Клапрот предположил, что желтое вещество было оксидом еще не открытого элемента, и нагрел его. уголь чтобы получить черный порошок, который, как он думал, был самим недавно открытым металлом (на самом деле, этот порошок был оксидом урана).[27][28] Он назвал недавно открытый элемент в честь планеты Уран (назван в честь исконного Греческий бог неба ), который был открыт восемью годами ранее Уильям Гершель.[29]

В 1841 г. Эжен-Мельхиор Пелиго, Профессор аналитической химии Национальная консерватория искусств и ремесел (Центральная школа искусств и производства) в г. Париж, выделил первый образец металлического урана нагреванием тетрахлорид урана с калий.[27][30]

Анри Беккерель обнаруженный радиоактивность с использованием урана в 1896 г.[15] Беккерель сделал открытие в Париже, оставив образец урановой соли K2UO2(ТАК4)2 (уранилсульфат калия), поверх неэкспонированного фотопластинка в ящик и отметив, что тарелка «запотела».[31] Он определил, что пластину обнажил невидимый свет или лучи, испускаемые ураном.

Во время Первой мировой войны, когда центральные державы страдали от нехватки молибдена для изготовления стволов артиллерийских орудий и быстрорежущих инструментальных сталей, они обычно заменяли его. ферроуран сплавы, обладающие многими схожими физическими характеристиками. Когда в 1916 году об этой практике стало известно, правительство США обратилось к нескольким известным университетам с просьбой исследовать эти способы использования урана, и инструменты, изготовленные с использованием этих формул, использовались в течение нескольких десятилетий, только закончившись, когда Манхэттенский проект и холодная война создали большой спрос на уран для деления исследования и разработка оружия.[32][33][34]

Исследование деления

Кубы и кубоиды урана, полученные в ходе Манхэттенского проекта

Команда во главе с Энрико Ферми в 1934 году заметил, что бомбардировка урана нейтронами вызывает выброс бета-лучи (электроны или же позитроны из произведенных элементов; видеть бета-частица ).[35] Продукты деления сначала были приняты за новые элементы с атомными номерами 93 и 94, которые декан Римского факультета Орсо Марио Корбино окрестил. аусоний и гесперий, соответственно.[36][37][38][39] Эксперименты, приведшие к открытию способности урана расщепляться (распадаться) на более легкие элементы и высвобождать энергия связи проводились Отто Хан и Фриц Штрассманн[35] в лаборатории Хана в Берлине. Лиз Мейтнер и ее племянник, физик Отто Роберт Фриш опубликовал физическое объяснение в феврале 1939 г. и назвал этот процесс "ядерное деление ".[40] Вскоре после этого Ферми выдвинул гипотезу, что при делении урана может высвободиться достаточно нейтронов для поддержания реакции деления. Подтверждение этой гипотезы пришло в 1939 году, и более поздние исследования показали, что в среднем около 2,5 нейтронов выделяется при каждом делении редкого изотопа урана уран-235.[35] Ферми призвал Альфред О. К. Ниер для разделения изотопов урана для определения делящегося компонента, и 29 февраля 1940 года Ниер использовал прибор, который он построил в Университете Миннесоты, чтобы разделить первый в мире уран-235 образец в лаборатории Тейт. После отправки по почте Колумбийский университет с циклотрон, Джон Даннинг подтвердили, что образец является изолированным делящимся материалом 1 марта.[41] Дальнейшая работа показала, что гораздо более распространенный изотоп урана-238 может быть преобразованный в плутоний, который, как и уран-235, также расщепляется тепловыми нейтронами. Эти открытия побудили многие страны приступить к разработке ядерного оружия и атомная энергия.

2 декабря 1942 г. в рамках Манхэттенский проект, другая команда во главе с Энрико Ферми смогла инициировать первые искусственные самоподдерживающиеся ядерная цепная реакция, Чикаго Пайл-1. От первоначального плана использования обогащенного урана-235 отказались, поскольку его еще не было в достаточном количестве.[42] Работая в лаборатории под стендами Стагг Филд на Чикагский университет, команда создала условия, необходимые для такой реакции, объединив 400короткие тонны (360 метрических тонн ) из графит, 58 коротких тонн (53 метрических тонны) оксид урана и шесть коротких тонн (5,5 метрических тонн) металлического урана, большая часть которых была поставлена Ламповый завод Westinghouse в импровизированном производственном процессе.[35][43]

Ядерное оружие

Белое осколочное грибовидное облако дыма, поднимающееся из-под земли.
В грибовидное облако над Хиросима после падения атомной бомбы на основе урана по прозвищу 'Маленький мальчик '

Два основных типа атомных бомб были разработаны Соединенными Штатами во время Вторая Мировая Война: устройство на основе урана (кодовое название "Маленький мальчик ") чей делящийся материал был обогащенный уран, и устройство на основе плутония (см. Тринити-тест и "Толстяк ") чей плутоний был получен из урана-238. Устройство" Маленький мальчик "на основе урана стало первым ядерным оружием, использованным на войне, когда оно было взорвано над Японский город Хиросима 6 августа 1945 г. Взрыв мощностью, эквивалентный 12 500 т TNT, взрыв и тепловая волна бомбы разрушили почти 50 000 зданий и убили приблизительно 75 000 человек (см. Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки ).[31] Первоначально считалось, что уран относительно редок, и что распространение ядерного оружия можно было избежать, просто скупив все известные запасы урана, но в течение десятилетия его крупные залежи были обнаружены во многих местах по всему миру.[44]

Реакторы

Промышленное помещение с четырьмя большими освещенными лампочками, свисающими с бара.
Четыре лампочки загорелись электричеством, полученным от первого искусственного ядерного реактора, производящего электричество, EBR-I (1951)

В Графитовый реактор X-10 в Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) в Ок-Ридже, штат Теннесси, ранее известный как сваи Клинтона и сваи X-10, был вторым в мире искусственным ядерным реактором (после реактора Чикаго Энрико Ферми) и первым реактором, спроектированным и построенным для непрерывной работы. Аргоннская национальная лаборатория с Экспериментальный реактор-размножитель I, расположенная на Национальной испытательной станции реакторов Комиссии по атомной энергии рядом с г. Арко, Айдахо, стал первым ядерным реактором, вырабатывающим электричество 20 декабря 1951 года.[45] Первоначально реактор зажигал четыре 150-ваттные лампочки, но в конечном итоге доработки позволили ему питать весь объект (позже город Арко стал первым в мире, у кого есть все необходимое). электричество происходят от ядерной энергии, произведенной БОРАКС-III, еще один реактор, спроектированный и эксплуатируемый Аргоннская национальная лаборатория ).[46][47] Первая в мире атомная электростанция промышленного масштаба, Обнинск в Советский союз, начал генерацию на своем реакторе АМ-1 27 июня 1954 г. Другие первые атомные электростанции были Колдер Холл в Англия, начавшая генерацию 17 октября 1956 г.,[48] и Шиппорт Атомная Электростанция в Пенсильвания, который начался 26 мая 1958 года. Ядерная энергия была впервые использована для приведения в движение подводная лодка, то USS Наутилус, в 1954 г.[35][49]

Доисторическое естественное деление

Основная статья: Естественный ядерный реактор деления

В 1972 году французский физик Фрэнсис Перрин обнаружил пятнадцать древних и больше не действующих естественных ядерных реакторов деления в трех отдельных рудных месторождениях на Окло мое в Габон, Западная Африка, известные как Oklo Fossil Reactors. Возраст рудного месторождения 1,7 миллиарда лет; тогда уран-235 составлял около 3% всего урана на Земле.[50] Это достаточно высокий уровень, чтобы позволить протекать устойчивой цепной реакции ядерного деления при наличии других поддерживающих условий. Способность окружающих отложений удерживать ядерные отходы Федеральное правительство США процитировало продукты, подтверждающие возможность хранения отработавшего ядерного топлива в Хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин.[50]

Загрязнение и наследие холодной войны

График, показывающий эволюцию количества ядерного оружия в США и СССР в период 1945–2005 годов. США доминируют в начале, а в последующие годы - в СССР, и примерно в 1978 году.
Запасы ядерного оружия США и СССР / России, 1945–2005 гг.

Над землей ядерные испытания Советским Союзом и США в 1950-х и начале 1960-х годов и Франция в 1970-е и 1980-е годы[20] распространить значительное количество выпадать из урана дочерние изотопы во всем мире.[51] Дополнительные осадки и загрязнение произошли от нескольких ядерные аварии.[52]

У шахтеров урана чаще встречается рак. Повышенный риск рака легких среди Навахо например, добыча урана была задокументирована и связана с их профессией.[53] В Закон о компенсации за радиационное облучение Закон 1990 года в США требовал 100 000 долларов в виде «выплаты сострадания» добытчикам урана, у которых диагностировали рак или другие респираторные заболевания.[54]

Вовремя Холодная война Между Советским Союзом и Соединенными Штатами были накоплены огромные запасы урана, и десятки тысяч единиц ядерного оружия были созданы с использованием обогащенного урана и плутония, сделанного из урана. Поскольку распад Советского Союза в 1991 году около 600 коротких тонн (540 метрических тонн) высокообогащенного оружейного урана (достаточно, чтобы сделать 40 000 ядерных боеголовок) хранились на часто недостаточно охраняемых объектах в Российская Федерация и несколько других бывших советских республик.[16] Полиция в Азия, Европа, и Южная Америка не менее 16 раз с 1993 по 2005 гг. перехваченные поставки контрабандного провозимого урана или плутония, пригодного для использования в качестве бомбы, большая часть которого поступила из бывших советских источников.[16] С 1993 по 2005 гг. Программа защиты, контроля и учета материалов, осуществляемая федеральное правительство США, потратил примерно АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР $ 550 миллионов на помощь в сохранении запасов урана и плутония в России.[16] Эти деньги были потрачены на усовершенствования и повышение безопасности исследовательских и складских помещений. Scientific American В феврале 2006 г. сообщалось, что на некоторых объектах безопасность заключалась в ограждениях из цепей, которые находились в крайне аварийном состоянии. Согласно интервью, приведенному в статье, на одном предприятии до начала работ по усовершенствованию хранилища образцов обогащенного (оружейного) урана в кладовке для метел; другой отслеживал свои запасы ядерных боеголовок с помощью учетных карточек, хранящихся в коробке из-под обуви.[55]

Вхождение

Источник

Наряду со всеми элементами, имеющими атомные веса выше, чем у утюг, уран естественным образом образуется только r-процесс (быстрый захват нейтронов) в сверхновые и нейтронные звезды слияния.[56] Первородный торий и уран производятся только в r-процессе, потому что s-процесс (медленный захват нейтронов) слишком медленный и не может пройти через разрыв нестабильности после висмута.[57][58] Помимо двух существующих первичных изотопов урана, 235U и 238U, r-процесс также произвел значительное количество 236U, который имеет более короткий период полураспада и давно полностью распался до 232Th, который сам обогатился за счет распада 244Пу, что объясняется наблюдаемым более высоким, чем ожидалось, содержанием тория и более низким, чем ожидалось, содержанием урана.[59] В то время как естественное изобилие урана пополнилось распадом вымерших 242Пу (период полураспада 0,375 миллиона лет) и 247См (период полураспада 16 миллионов лет), производя 238U и 235U соответственно, это произошло в почти незначительной степени из-за более короткого периода полураспада этих родителей и их более низкой продукции, чем 236U и 244Пу, родители тория: 247См:235Коэффициент U при формировании Солнечной системы составлял (7.0±1.6)×10−5.[60]

Биотические и абиотические

Основная статья: Уран в окружающей среде
Блестящий серый 5-сантиметровый кусок материи с шероховатой поверхностью.
Уранинит, также известный как уран, является наиболее распространенной рудой, добываемой для извлечения урана.
Эволюция Земли радиогенное тепло поток во времени: вклад от 235U в красном и от 238U в зеленом

Уран - это встречающиеся в природе элемент, который можно найти в небольших количествах во всех камнях, почве и воде. Уран - 51-й элемент в порядке избыток в земной коре. Уран также является элементом с самым высоким номером, который в значительных количествах естественным образом встречается на Земле, и почти всегда встречается в сочетании с другими элементами.[10] Распад урана, торий, и калий-40 в земных мантия считается основным источником тепла[61][62] что сохраняет Землю внешнее ядро в жидком состоянии и диски мантийная конвекция, что, в свою очередь, приводит к тектоника плит.

Средняя концентрация урана в земной коры составляет (в зависимости от справки) от 2 до 4 частей на миллион,[9][20] или примерно в 40 раз больше, чем серебро.[15] Согласно расчетам, земная кора от поверхности до 25 км (15 миль) содержит 1017 кг (2×1017 фунт) урана, а океаны может содержать 1013 кг (2×1013 фунт).[9] Концентрация урана в почве колеблется от 0,7 до 11 частей на миллион (до 15 частей на миллион в почве сельскохозяйственных угодий из-за использования фосфатов). удобрения ), а его концентрация в морской воде составляет 3 части на миллиард.[20]

Урана больше, чем сурьма, банка, кадмий, Меркурий, или серебра, и его почти так же много, как мышьяк или же молибден.[10][20] Уран содержится в сотнях минералов, включая уранинит (наиболее распространенный урановый руда ), карнотит, объединяться, уранофан, торбернит, и гроб.[10] Значительные концентрации урана встречаются в некоторых веществах, таких как фосфат горные породы и полезные ископаемые, такие как лигнит, и монацит пески в богатых ураном рудах[10] (он извлекается коммерчески из источников, содержащих всего 0,1% урана.[15]).

Пять стержневидных ячеек на плоской поверхности: четыре в группе и одна отдельно.
Citrobacter виды могут иметь концентрацию урана в своих клетках, в 300 раз превышающую уровень окружающей среды.

Некоторые бактерии, такие как Shewanella putrefaciens, Geobacter Metallireducens и некоторые штаммы Буркхолдерия грибовидная, использовать уран для их роста и преобразовать U (VI) в U (IV).[63][64] Недавние исследования показывают, что этот путь включает восстановление растворимого U (VI) через промежуточное пятивалентное состояние U (V).[65][66]

Другие организмы, например лишайник Трапелия инволюта или же микроорганизмы такой как бактерия Citrobacter, могут поглощать концентрацию урана, которая в 300 раз превышает уровень их окружающей среды.[67] Citrobacter виды поглощают уранил ионы при введении глицерин фосфат (или другие подобные органические фосфаты). Через день один грамм бактерий может покрыться девятью граммами кристаллов уранилфосфата; это создает возможность того, что эти организмы могут использоваться в биоремедиация к обеззараживать вода, загрязненная ураном.[27][68]Протеобактерии Геобактер также было показано, что он способствует биологическому восстановлению урана в грунтовых водах.[69] Микоризный грибок Glomus intraradices увеличивает содержание урана в корнях растения-симбиотика.[70]

В природе уран (VI) образует хорошо растворимые карбонатные комплексы при щелочном pH. Это приводит к увеличению мобильности и доступности урана для подземных вод и почвы от ядерных отходов, что создает опасность для здоровья. Однако трудно осаждать уран в виде фосфата в присутствии избытка карбоната при щелочном pH. А Сфингомонады sp. Было обнаружено, что штамм BSAR-1 экспрессирует высокоактивную щелочную фосфатазу (PhoK), которая применялась для биосаждения урана в виде разновидностей уранилфосфата из щелочных растворов. Способность к осаждению повышалась за счет сверхэкспрессии белка PhoK в Кишечная палочка.[71]

Растения поглотить немного урана из почвы. Концентрация урана в сухом состоянии в растениях колеблется от 5 до 60 частей на миллиард, а зола от сгоревшей древесины может иметь концентрации до 4 частей на миллион.[27] Сухая массовая концентрация урана в еда растения, как правило, ниже - от одного до двух микрограммов в день, поступающих с пищей, которую едят люди.[27]

Производство и добыча

Основная статья: Добыча урана
Добыча урана 2015[72]

Мировое производство U3О8 (желтый кекс) в 2013 г. составила 70 015 тонны, из которых 22 451 т (32%) было добыто в Казахстан. Другие важные страны по добыче урана: Канада (9331 т), Австралия (6350 т), Нигер (4518 т), Намибия (4323 т) и Россия (3135 т).[73]

Урановая руда добывается несколькими способами: карьер, под землей, выщелачивание на месте, и разработка скважин (видеть добыча урана ).[6] Добываемая низкосортная урановая руда обычно содержит от 0,01 до 0,25% оксидов урана. Для извлечения металла из руды необходимо принять обширные меры.[74] Высококачественные руды найдены в Бассейн Атабаски депозиты в Саскачеван, Канада может содержать в среднем до 23% оксидов урана.[75] Урановая руда измельчается и превращается в мелкий порошок, а затем выщелачивается кислота или же щелочь. В фильтрат подвергается одной из нескольких последовательностей осаждения, экстракции растворителем и ионного обмена. Полученная смесь, получившая название желтый пирог, содержит не менее 75% оксидов урана U3О8. Yellowcake тогда кальцинированный для удаления примесей из процесса помола перед очисткой и переработкой.[76]

Уран товарного качества может производиться снижение урана галогениды с щелочь или же щелочноземельные металлы.[10] Металлический уран также можно получить электролиз из KUF
5 или жеUF
4, растворенный в расплаве хлорид кальция (CaCl
2) и хлорид натрия (Na Cl) раствор.[10] Очень чистый уран производится термическое разложение галогенидов урана на горячей нити накала.[10]

  • Мировая добыча урана (рудники) и спрос[73]

  • Желтая песочная ромбическая масса на черном фоне.

    Yellowcake представляет собой концентрированную смесь оксидов урана, которая дополнительно очищается для извлечения чистого урана.

Ресурсы и резервы

По оценкам, 5,5 миллионов тонн урана существуют в запасах руды, которые являются экономически жизнеспособными при цене 59 долларов США за фунт урана.[77] в то время как 35 миллионов тонн классифицируются как минеральные ресурсы (разумные перспективы для возможной рентабельной добычи).[78] Цены упали примерно с 10 долларов за фунт в мае 2003 года до 138 долларов за фунт в июле 2007 года. Это привело к значительному увеличению расходов на разведку.[77] в 2005 году во всем мире было потрачено 200 миллионов долларов США, что на 54% больше, чем в предыдущем году.[78] Эта тенденция продолжалась в течение 2006 года, когда расходы на разведку превысили 774 миллиона долларов, что более чем на 250% больше, чем в 2004 году. ОЭСР Агентство по ядерной энергии сказал, что данные по разведке за 2007 год, вероятно, будут соответствовать данным за 2006 год.[77]

В Австралии 31% известных мировых запасов урановой руды.[79] и крупнейшее в мире единственное урановое месторождение, расположенное на Олимпийская плотина Моя в Южная Австралия.[80] Имеется значительный запас урана в Бакума, а субпрефектура в префектура из Мбомоу в Центрально-Африканская Республика.[81]

Некоторое количество ядерного топлива поступает от демонтируемого ядерного оружия,[82] например, из Программа из мегатонн в мегаватты.

Еще 4,6 млрд тонн урана предполагается в морская вода (Японский ученые в 1980-х годах показали, что извлечение урана из морской воды с использованием ионообменники было технически возможно).[83][84] Были эксперименты по извлечению урана из морской воды,[85] но выход был низким из-за присутствия в воде карбоната. В 2012, ORNL Исследователи объявили об успешной разработке нового абсорбирующего материала HiCap, который удерживает на поверхности твердые или газовые молекулы, атомы или ионы, а также эффективно удаляет токсичные металлы из воды, согласно результатам, подтвержденным исследователями из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.[86][87]

Запасы

Основная статья: Урановый рынок
Ежемесячная спотовая цена на уран в долларах США за фунт. В Пик цен 2007 г. хорошо видно.[88]

В 2005 году семнадцать стран производили концентрированные оксиды урана: Канада (27,9% мирового производства), Австралия (22.8%), Казахстан (10.5%), Россия (8.0%), Намибия (7.5%), Нигер (7.4%), Узбекистан (5,5%), Соединенные Штаты (2.5%), Аргентина (2.1%), Украина (1,9%) и Китай (1.7%).[89] Казахстан продолжает наращивать добычу и, возможно, к 2009 году станет крупнейшим производителем урана в мире с ожидаемым объемом производства 12 826 тонн по сравнению с Канадой с 11 100 тоннами и Австралией с 9 430 тоннами.[90][91] В конце 1960-х геологи ООН также обнаружили крупные месторождения урана и других редких минеральных ресурсов в Сомали. Находка была крупнейшей в своем роде: отраслевые эксперты оценили месторождения более чем в 25% от известных на тот момент мировых запасов урана, составляющих 800 000 тонн.[92]

Предполагается, что окончательного имеющегося запаса хватит как минимум на следующие 85 лет.[78] хотя некоторые исследования показывают, что недостаточное инвестирование в конце двадцатого века может вызвать проблемы с поставками в 21 веке.[93]Урановые месторождения, кажется, распределены логнормально. Количество извлекаемого урана увеличивается в 300 раз на каждое уменьшение содержания в руде в десять раз.[94]Другими словами, имеется мало руды с высоким содержанием и пропорционально гораздо больше руды с низким содержанием.

Соединения

Реакции металлического урана

Степени окисления и оксиды

Оксиды

Шаровидная модель слоистой кристаллической структуры, содержащей два типа атомов.
Шариковая модель кубической кристаллической структуры, содержащей два типа атомов.
Окись триурана (слева) и диоксид урана (справа) - два наиболее распространенных оксида урана.

Желтый кек кальцинированного урана, производимый на многих крупных предприятиях, содержит различные формы окисления урана в различных формах, от наиболее окисленных до наименее окисленных. Частицы с коротким временем пребывания в декарбонизаторе обычно меньше окисляются, чем частицы с длительным временем удерживания или частицы, извлеченные в скруббере штабеля. На содержание урана обычно ссылаются U
3О
8, который датируется днями Манхэттенский проект когда U
3О
8 был использован в качестве стандарта отчетности по аналитической химии.

Фазовые отношения в уран-кислородной системе сложны. Наиболее важными степенями окисления урана являются уран (IV) и уран (VI), а также два соответствующих состояния. оксиды являются, соответственно, диоксид урана (UO
2) и триоксид урана (UO
3).[95] Другой оксиды урана такие как окись урана (UO), пятиокись диурана (U
2О
5) и пероксида урана (UO
4· 2H
2О) тоже существуют.

Наиболее распространенные формы оксида урана: окись триурана (U
3О
8) и UO
2.[96] Обе оксидные формы представляют собой твердые вещества, которые имеют низкую растворимость в воде и относительно стабильны в широком диапазоне условий окружающей среды. Октоксид триурана является (в зависимости от условий) наиболее стабильным соединением урана и представляет собой форму, наиболее часто встречающуюся в природе. Диоксид урана - это форма, в которой уран чаще всего используется в качестве топлива для ядерных реакторов.[96] При температуре окружающей среды UO
2 будет постепенно преобразовываться в U
3О
8. Из-за их стабильности оксиды урана обычно считаются предпочтительной химической формой для хранения или захоронения.[96]

Водная химия

Уран в степенях окисления III, IV, V, VI

Соли многих состояния окисления урана водныерастворимый и может быть изучен в водные растворы. Наиболее распространенные ионные формы: U3+
 (коричнево-красный), U4+
 (зеленый), UO+
2 (нестабильный), и UO2+
2 (желтый) для U (III), U (IV), U (V) и U (VI) соответственно.[97] Немного твердый и полуметаллические соединения, такие как UO и US, существуют для урана (II) в формальной степени окисления, но не известно, что в растворе для этого состояния существуют простые ионы. Ионы U3+
 освободить водород из воды и поэтому считаются крайне нестабильными. В UO2+
2 ион представляет собой состояние урана (VI) и, как известно, образует такие соединения, как уранилкарбонат, уранилхлорид и уранилсульфат. UO2+
2 также формирует комплексы с различными органический хелатирующий агентов, наиболее часто встречающимся из которых является уранилацетат.[97]

В отличие от ураниловых солей урана и многоатомный ион катионные формы оксида урана, уранаты соли, содержащие многоатомный анион оксида урана, обычно не растворяются в воде.

Карбонаты

Взаимодействие карбонат-анионов с ураном (VI) вызывает Диаграмма Пурбе сильно изменится при замене среды с воды на раствор, содержащий карбонат. Хотя подавляющее большинство карбонатов нерастворимы в воде (студентов часто учат, что все карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, не растворимы в воде), карбонаты урана часто растворимы в воде. Это связано с тем, что катион U (VI) способен связывать два концевых оксида и три или более карбонатов с образованием анионных комплексов.

Диаграммы Пурбе[98]
График зависимости потенциала от pH, показывающий области стабильности различных соединений урана
График зависимости потенциала от pH, показывающий области стабильности различных соединений урана
Уран в водной среде, не образующей комплексов (например, хлорная кислота /едкий натр).[98]Уран в карбонатном растворе
График зависимости потенциала от pH, показывающий области стабильности различных соединений урана
График зависимости потенциала от pH, показывающий области стабильности различных соединений урана
Относительные концентрации различных химических форм урана в водной среде, не образующей комплексов (например, хлорная кислота /едкий натр).[98]Относительные концентрации различных химических форм урана в водном растворе карбоната.[98]

Влияние pH

Диаграммы фракции урана в присутствии карбоната дополнительно иллюстрируют это: когда pH раствора урана (VI) увеличивается, уран превращается в гидроксид гидратированного оксида урана, а при высоких значениях pH он становится комплексом анионного гидроксида.

Когда добавляется карбонат, уран превращается в серию карбонатных комплексов, если pH увеличивается. Одним из последствий этих реакций является повышенная растворимость урана в диапазоне pH от 6 до 8, что имеет прямое отношение к долговременной стабильности отработанного ядерного топлива из диоксида урана.

Гидриды, карбиды и нитриды

Металлический уран, нагретый до 250-300 ° C (482-572 ° F), реагирует с водород формировать гидрид урана. Даже более высокие температуры обратимо удаляют водород. Это свойство делает гидриды урана удобными исходными материалами для создания химически активного уранового порошка вместе с различным ураном. карбид, нитрид, и галогенид соединения.[99] Существуют две кристаллические модификации гидрида урана: α-форма, которая получается при низких температурах, и β-форма, которая создается, когда температура пласта превышает 250 ° C.[99]

Карбиды урана и нитриды урана оба относительно инертный полуметаллический соединения, которые минимально растворимы в кислоты, вступают в реакцию с водой и могут загореться в воздуха формировать U
3О
8.[99] Карбиды урана включают монокарбид урана (UC ), дикарбид урана (UC
2) и трикарбид диурана (U
2C
3). И UC, и UC
2 образуются при добавлении углерода в расплавленный уран или при воздействии на металл монооксид углерода при высоких температурах. Стабилен ниже 1800 ° C, U
2C
3 готовится путем подвергания нагретой смеси UC и UC
2 к механическим воздействиям.[100] Нитриды урана, полученные прямым воздействием на металл азот включают мононитрид урана (UN), динитрид урана (ООН
2) и тринитрида диурана (U
2N
3).[100]

Галогениды

Снежное вещество в запаянной стеклянной ампуле.
Гексафторид урана сырье, используемое для отделения урана-235 от природного урана.

Все фториды урана создаются с использованием тетрафторид урана (UF
4); UF
4 сам получают путем гидрофторирования диоксида урана.[99] Сокращение UF
4 с водородом при 1000 ° C дает трифторид урана (UF
3). При правильных условиях температуры и давления реакция твердого тела UF
4 с газообразным гексафторид урана (UF
6) может образовывать промежуточные фториды U
2F
9, U
4F
17, и UF
5.[99]

При комнатной температуре UF
6 имеет высокий давление газа, что делает его полезным в газовая диффузия процесс отделения редкого урана-235 от обычного изотопа урана-238. Это соединение может быть получено из диоксида урана и гидрида урана следующим способом:[99]

UO
2 + 4 ВЧ → UF
4 + 2 ЧАС
2О (500 ° C, эндотермический)
UF
4 + F
2 → UF
6 (350 ° C, эндотермический)

Результирующий UF
6, белое твердое вещество, высоко реактивный (фторированием), легко возвышенный (испуская пар, который ведет себя почти как идеальный газ ), и является наиболее летучим из известных соединений урана.[99]

Один способ приготовления тетрахлорид урана (UCl
4) заключается в непосредственном объединении хлор с металлическим ураном или гидридом урана. Уменьшение UCl
4 водородом образует трихлорид урана (UCl
3), тогда как высшие хлориды урана получают реакцией с дополнительным хлором.[99] Все хлориды урана реагируют с водой и воздухом.

Бромиды и йодиды урана образуются в результате прямой реакции соответственно бром и йод с ураном или добавлением ЭМ-М-М
3 кислотам этого элемента.[99] Известные примеры включают: UBr
3, UBr
4, UI
3, и UI
4. Оксигалогениды урана растворимы в воде и включают: UO
2F
2, UOCl
2, UO
2Cl
2, и UO
2Br
2. Стабильность оксигалогенидов уменьшается по мере увеличения атомный вес галогенида компонента увеличивается.[99]

Изотопы

Естественные концентрации

Основная статья: Изотопы урана

Природный уран состоит из трех основных изотопы: уран-238 (99.28% природное изобилие ), уран-235 (0,71%) и уран-234 (0,0054%). Все трое радиоактивный, излучающий альфа-частицы, за исключением того, что все три изотопа имеют малую вероятность подвергнуться спонтанное деление. Есть также пять других следовых изотопов: уран-239, который образуется при 238U подвергается самопроизвольному делению, высвобождая нейтроны, захваченные другим 238Атом U; уран-237, который образуется при 238U захватывает нейтрон, но испускает еще два, которые затем распадаются на нептуний-237; и, наконец, уран-233, который образуется в цепочка распада этого нептуния-237. Также ожидается, что торий-232 должен быть в состоянии пройти двойной бета-распад, который мог бы производить уран-232, но это еще не наблюдалось экспериментально.[101]

Уран-238 - самый стабильный изотоп урана, имеющий период полураспада около 4,468×109 лет, примерно возраст Земли. Уран-235 имеет период полураспада около 7,13.×108 лет, а уран-234 имеет период полураспада около 2,48×105 годы.[102]Для природного урана около 49% его альфа-лучей испускается 238U, а также 49% по 234U (так как последний образован из первых) и около 2,0% из них 235U. Когда Земля была молодой, вероятно, около одной пятой ее урана составлял уран-235, но процент 234Вероятно, U было намного ниже этого.

Уран-238 обычно является α-излучателем (иногда он подвергается самопроизвольному делению), распадаясь через урановая серия, который насчитывает 18 участников, в свинец-206 множеством различных путей распада.[15]

В цепочка распада из 235U, который называется актиниевый ряд, состоит из 15 членов и в конечном итоге распадается на свинец-207.[15] Постоянные скорости распада в этих сериях распада позволяют сравнивать отношения родительского к дочерние элементы полезно в радиометрическое датирование.

Уран-234, который является членом уранового ряда (цепочка распада урана-238), распадается до свинца-206 через ряд относительно короткоживущих изотопов.

Уран-233 производится из торий-232 нейтронной бомбардировкой, обычно в ядерном реакторе, и 233U также является делящимся.[10] Его цепочка распада является частью нептуний ряд и заканчивается в висмут-209 и таллий -205.

Уран-235 важен как для ядерные реакторы и ядерное оружие, потому что это единственный изотоп урана, существующий в природе на Земле в значительном количестве, делящийся. Это значит, что его можно разбить на два или три фрагмента (продукты деления ) тепловыми нейтронами.[15]

Уран-238 не делящийся, но является воспроизводимым изотопом, потому что после нейтронная активация его можно преобразовать в плутоний-239, еще один делящийся изотоп. Действительно, 238Ядро U может поглотить один нейтрон с образованием радиоактивного изотопа. уран-239. 239U распадается бета-излучение к нептуний -239, тоже бета-излучатель, который, в свою очередь, в течение нескольких дней распадается на плутоний-239. 239Pu использовался как делящийся материал в первом Атомная бомба взорвался в "Тринити-тест "15 июля 1945 г. в г. Нью-Мексико.[35]

Обогащение

Основная статья: Обогащенный уран
Фотография большого зала, заполненного массивами длинных белых цилиндров.
Каскады газовые центрифуги используются для обогащения урановой руды с целью концентрирования ее делящихся изотопов.

В природе уран встречается в виде урана-238 (99,2742%) и урана-235 (0,7204%). Разделение изотопов концентрирует (обогащает) делящийся уран-235 для ядерного оружия и большинства атомных электростанций, за исключением газоохлаждаемые реакторы и реакторы с тяжелой водой под давлением. Большинство нейтронов, испускаемых делящимся атомом урана-235, должны воздействовать на другие атомы урана-235, чтобы поддерживать ядерная цепная реакция. Концентрация и количество урана-235, необходимое для достижения этого, называется 'критическая масса '.

Чтобы считаться «обогащенной», доля урана-235 должна составлять от 3% до 5%.[103] Этот процесс производит огромное количество урана, обедненного ураном-235, и с соответственно увеличенной долей урана-238, называемого обедненным ураном или «DU». Чтобы считаться «обедненным», концентрация изотопа урана-235 должна быть не более 0,3%.[104] Цена на уран выросла с 2001 года, поэтому хвосты обогащения, содержащие более 0,35% урана-235, рассматриваются для повторного обогащения, в результате чего цена на гексафторид обедненного урана превысила 130 долларов за килограмм в июле 2007 года с 5 долларов в 2001 году.[104]

В газовая центрифуга процесс, где газообразный гексафторид урана (UF
6) разделены разницей в молекулярной массе между 235UF6 и 238UF6 используя высокоскоростной центрифуги, это самый дешевый и ведущий процесс обогащения.[31] В газовая диффузия процесс был ведущим методом обогащения и использовался в Манхэттенский проект. В этом процессе гексафторид урана многократно рассеянный через серебро -цинк мембрана, и различные изотопы урана разделены скоростью диффузии (поскольку уран-238 тяжелее, он диффундирует немного медленнее, чем уран-235).[31] В молекулярное лазерное разделение изотопов метод использует лазер луч точной энергии для разрыва связи между ураном-235 и фтором. Это оставляет уран-238 связанным с фтором и позволяет металлическому урану-235 выпадать в осадок из раствора.[6] Альтернативный лазерный метод обогащения известен как лазерное разделение изотопов атомного пара (AVLIS) и использует видимые перестраиваемые лазеры Такие как лазеры на красителях.[105] Другой используемый метод - жидкая термодиффузия.[9]

Воздействие на человека

Человек может подвергнуться воздействию урана (или его радиоактивные дочери, Такие как радон ) при вдыхании пыли в воздухе или проглатывании зараженной воды и пищи. Количество урана в воздухе обычно очень мало; однако люди, которые работают на заводах, обрабатывающих фосфат удобрения, живут рядом с государственными объектами, которые производили или испытывали ядерное оружие, живут или работают рядом с современным полем боя, где обедненный уран оружие использовались, живут или работают рядом с каменный уголь На электростанциях, на объектах, добывающих или перерабатывающих урановую руду или обогащающих уран для получения реакторного топлива, возможно повышенное воздействие урана.[106][107] Дома или сооружения, расположенные над месторождениями урана (естественными или искусственными шлаковыми месторождениями), могут иметь повышенное воздействие газообразного радона. В Управление по охране труда (OSHA) установил допустимый предел воздействия для воздействия урана на рабочем месте 0,25 мг / м3 за 8-часовой рабочий день. В Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 0,2 мг / м3 более 8-часовой рабочий день и краткосрочный предел 0,6 мг / м33. На уровне 10 мг / м3, уран сразу опасно для жизни и здоровья.[108]

Большая часть проглоченного урана выводится из организма во время пищеварение. При проглатывании нерастворимых форм урана, таких как его оксид, абсорбируется только 0,5%, тогда как абсорбция более растворимых форм урана уранил ion может составлять до 5%.[27] Однако растворимые соединения урана имеют тенденцию быстро проходить через организм, тогда как нерастворимые соединения урана, особенно при вдыхании с пылью, в организм легкие, представляют более серьезную опасность воздействия. После попадания в кровоток поглощенный уран имеет тенденцию к биоаккумулировать и оставаться на долгие годы в кость ткани из-за сродства урана к фосфатам.[27] Уран не всасывается через кожу, и альфа-частицы выделяемый ураном не может проникнуть через кожу.

Включенный уран становится уранил ионы, которые накапливаются в костях, печени, почках и репродуктивных тканях. Уран можно очистить от стальных поверхностей[109] и водоносные горизонты.[110]

Эффекты и меры предосторожности

Нормальное функционирование почка, мозг, печень, сердце, и другие системы могут быть затронуты воздействием урана, потому что, помимо того, что уран является слаборадиоактивным, он токсичный металл.[27][111][112] Уран также является токсичным веществом для репродуктивной системы.[113][114] Радиологические эффекты обычно носят локальный характер, потому что альфа-излучение, основная форма 238U разлагается, действует на очень короткое расстояние и не проникает через кожу. Было продемонстрировано, что альфа-излучение от вдыхаемого урана вызывает рак легких у облученных ядерных рабочих.[115] Уранил (UO2+
2) ионов, например из триоксид урана или уранилнитрат и другие соединения шестивалентного урана, как было показано, вызывают врожденные дефекты и повреждение иммунной системы у лабораторных животных.[116] Хотя CDC опубликовал одно исследование, в котором ни одно человеческое рак был замечен в результате воздействия природного или обедненного урана,[117] воздействие урана и продуктов его распада, особенно радон, являются широко известными и серьезными угрозами для здоровья.[20] Воздействие на стронций-90, йод-131, и другие продукты деления не связаны с воздействием урана, но могут быть результатом медицинских процедур или воздействия отработавшего реакторного топлива или выпадений ядерного оружия.[118]Хотя случайное вдыхание высокой концентрации гексафторид урана привело к человеческим жертвам, эти смерти были связаны с образованием высокотоксичной фтористоводородной кислоты и фторид уранила а не с самим ураном.[119] Мелкодисперсный металлический уран представляет опасность пожара, поскольку уран пирофорный; мелкие зерна самовозгораются на воздухе при комнатной температуре.[10]

С металлическим ураном обычно обращаются в перчатках в качестве достаточной меры предосторожности.[120] Урановый концентрат обрабатывается и содержится таким образом, чтобы люди не могли его вдохнуть или проглотить.[120]

Компиляция обзора токсичности урана за 2004 год[111]
Система телаИсследования на людяхИсследования на животныхВ пробирке
ПочечныйПовышенный уровень экскреции белка, каталазы в моче и диурезаПовреждение проксимальных извитых канальцев, некротические клетки, отлитые из эпителия канальцев, гломерулярные изменения (почечная недостаточность )Нет исследований
Мозг / ЦНССнижение результатов нейрокогнитивных тестов.Острая холинергическая токсичность; Накопление в зависимости от дозы в коре, среднем мозге и черве; Электрофизиологические изменения в гиппокампеНет исследований
ДНКУвеличение количества сообщений о раке[54][121][122][123][124][125]Повышенная мутагенность (у мышей) и индукция опухолейДвухъядерные клетки с микроядрами, подавление кинетики клеточного цикла и пролиферации; Индукция сестринских хроматид, туморогенный фенотип
Кость / мышцаНет исследованийТорможение образования костной ткани пародонта; и заживление альвеолярных ранНет исследований
РепродуктивныйУ уранодобытчиков больше первенцев женского полаОчаговая атрофия канальцев от умеренной до тяжелой; вакуолизация клеток ЛейдигаНет исследований
Легкие / респираторныеО неблагоприятных последствиях для здоровья не сообщалосьСильная заложенность носа и кровотечение, поражение и фиброз легких, отек и опухоль, рак легкихНет исследований
Желудочно-кишечный трактРвота, диарея, альбуминурияНет исследованийНет исследований
ПеченьЭффекты при экспозиционной дозе не наблюдаютсяЖирная печень, очаговый некрозНет исследований
КожаНет данных об оценке воздействияНабухшие вакуолизированные клетки эпидермиса, повреждение волосяных фолликулов и сальных железНет исследований
Ткани, окружающие внедренные фрагменты DUПовышенные концентрации урана в мочеПовышенные концентрации урана в моче, отклонения в биохимических и нейропсихологических исследованияхНет исследований
Иммунная системаХроническая усталость, сыпь, инфекции ушей и глаз, потеря волос и веса, кашель. Может быть связано с комбинированным химическим воздействием, а не только с DUНет исследованийНет исследований
ГлазаНет исследованийКонъюнктивит, раздражение, воспаление, отек, изъязвление конъюнктивальных мешковНет исследований
КровьНет исследованийСнижение количества эритроцитов и концентрации гемоглобинаНет исследований
Сердечно-сосудистыеМиокардит, вызванный приемом урана, который закончился через шесть месяцев после приема внутрьБез эффектовНет исследований

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
  2. ^ Morss, L.R .; Edelstein, N.M .; Фугер, Дж., Ред. (2006). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Нидерланды: Спрингер. ISBN  978-9048131464.
  3. ^ "Уран". Британская энциклопедия. Получено 22 апреля 2017.
  4. ^ Оружие массового уничтожения (ОМУ): изотопы урана, Викиданные  Q91488549
  5. ^ «WWW-таблица радиоактивных изотопов». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, США. Архивировано из оригинал 27 апреля 2007 г.
  6. ^ а б c d е Эмсли 2001, п. 479.
  7. ^ [1]
  8. ^ https://www.iaea.org/sites/default/files/19/11/pris.pdf
  9. ^ а б c d е ж "Уран". Энциклопедия науки и технологий McGraw-Hill (5-е изд.). Компания McGraw-Hill, Inc. 2005 г. ISBN  978-0-07-142957-3.
  10. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q Хаммонд, К. Р. (2000). Элементы, в Справочнике химии и физики (PDF) (81-е изд.). CRC Press. ISBN  978-0-8493-0481-1.
  11. ^ "Уран". Королевское химическое общество.
  12. ^ "Вести". Королевское химическое общество.
  13. ^ «Вольфрам». Королевское химическое общество.
  14. ^ "Золото". Королевское химическое общество.
  15. ^ а б c d е ж грамм "уран". Колумбийская электронная энциклопедия (6-е изд.). Издательство Колумбийского университета.
  16. ^ а б c d е "уран". Энциклопедия шпионажа, разведки и безопасности. Компания Gale Group, Inc.
  17. ^ Роллетт, А. Д. (2008). Приложения анализа текстуры. Джон Уайли и сыновья. п. 108. ISBN  978-0-470-40835-3.
  18. ^ а б c Гренте, Ингмар; Дрождински, Януш; Фуджино, Такео; Бак, Эдгар Ч .; Альбрехт-Шмитт, Томас Э .; Вольф, Стивен Ф. (2006). "Уран". In Morss, Lester R .; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (PDF). 5 (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer. С. 52–160. Дои:10.1007/1-4020-3598-5_5. ISBN  978-1-4020-3555-5. Архивировано из оригинал (PDF) 7 марта 2016 г.
  19. ^ «Разработка боеприпасов с обедненным ураном». Обедненный уран в Персидском заливе (II). Gulflink, официальный сайт Force Health Protection & Readiness. 2000 г.
  20. ^ а б c d е ж Эмсли 2001, п. 480.
  21. ^ «Дизайн ядерного оружия». Федерация американских ученых. 1998. Архивировано с оригинал 26 декабря 2008 г.. Получено 19 февраля 2007.
  22. ^ "Заявление относительно Доброе утро америка вещание "Гомер Лафлин Китайская компания". В архиве 1 апреля 2012 г. Wayback Machine, 16 марта 2011 г., по состоянию на 25 марта 2012 г.
  23. ^ «Наберите R для радиоактивных веществ - 12 июля 1997 г. - New Scientist». Newscientist.com. Получено 12 сентября 2008.
  24. ^ «Факты EPA об уране» (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. Получено 20 сентября 2014.
  25. ^ «Ураносодержащие протезы (примерно 1960-е, 1970-е годы)». Собрание Музея исторической аппаратуры физики здоровья. Ассоциированные университеты Ок-Ридж. 1999. Получено 10 октября 2013.
  26. ^ Эмсли 2001, п. 482.
  27. ^ а б c d е ж грамм час я j Эмсли 2001, п. 477.
  28. ^ Клапрот, М. Х. (1789 г.). "Chemische Untersuchung des Uranits, einer neuentdeckten Metallischen Substanz". Chemische Annalen. 2: 387–403.
  29. ^ "Уран". Словарь английского языка American Heritage Dictionary (4-е изд.). Компания Houghton Mifflin.
  30. ^ Пелиго, Э.-М. (1842 г.). "Recherches Sur L'Uranium". Анналы химии и тела. 5 (5): 5–47.
  31. ^ а б c d Эмсли 2001, п. 478.
  32. ^ "Электрический журнал". Вестингауз клуб. 10 апреля 1920 г. - через Google Книги.
  33. ^ Джиллетт, Гораций Уодсворт; Мак, Эдвард Лоуренс (10 апреля 1917 г.). «Получение ферро-урана». Govt. Распечатать. выключенный. - через Google Книги.
  34. ^ Шахты, Бюро США (10 апреля 1917 г.). «Технический документ - Горное бюро». Бюро - через Google Книги.
  35. ^ а б c d е ж Сиборг 1968, п. 773.
  36. ^ Ферми, Энрико (12 декабря 1938). «Искусственная радиоактивность, вызванная нейтронной бомбардировкой: Нобелевская лекция» (PDF). Шведская королевская академия наук. Архивировано из оригинал (PDF) 9 августа 2018 г.. Получено 14 июн 2017.
  37. ^ Де Грегорио, А. (2003). «Историческая справка о том, как было обнаружено свойство, что гидрогенизированные вещества увеличивают радиоактивность, вызванную нейтронами». Nuovo Saggiatore. 19: 41–47. arXiv:физика / 0309046. Bibcode:2003физика ... 9046D.
  38. ^ Нигро, М. (2004). "Hahn, Meitner e la teoria della fissione" (PDF). Получено 5 мая 2009.
  39. ^ ван дер Крогт, Питер. «Элементимология и элементы Multidict». Получено 5 мая 2009.
  40. ^ Мейтнер, Л. и Фриш, О. (1939). «Распад урана нейтронами: новый тип ядерной реакции». Природа. 143 (5218): 239–240. Bibcode:1969Натура.224..466М. Дои:10.1038 / 224466a0. S2CID  4188874.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  41. ^ "Альфред О. К. Ниер". www.aps.org. Получено 4 декабря 2016.
  42. ^ "Chicago Pile One". large.stanford.edu. Получено 4 декабря 2016.
  43. ^ Уолш, Джон (19 июня 1981 г.). "Постскриптум Манхэттенского проекта" (PDF). Наука. AAAS. 212 (4501): 1369–1371. Bibcode:1981Научный ... 212,1369W. Дои:10.1126 / science.212.4501.1369. PMID  17746246. Получено 23 марта 2013.
  44. ^ Helmreich, J.E. Сбор редких руд: дипломатия добычи урана, 1943–1954 гг., Princeton UP, 1986: гл. 10 ISBN  0-7837-9349-9
  45. ^ «Реакторы, разработанные Аргоннской национальной лабораторией: технология быстрых реакторов». Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория. 2012 г.. Получено 25 июля 2012.
  46. ^ «История и успех Аргоннской национальной лаборатории: Часть 1». Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория. 1998. Архивировано с оригинал 26 сентября 2006 г.. Получено 28 января 2007.
  47. ^ "Реакторы, разработанные Аргоннской национальной лабораторией: разработка технологии легководных реакторов". Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория. 2012 г.. Получено 25 июля 2012.
  48. ^ «1956: Королева включает ядерную энергетику». Новости BBC. 17 октября 1956 г.. Получено 28 июн 2006.
  49. ^ "STR (подводный тепловой реактор)" в реакторах, разработанных Аргоннской национальной лабораторией: разработка технологии легководных реакторов"". Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория. 2012 г.. Получено 25 июля 2012.
  50. ^ а б «Окло: Природные ядерные реакторы». Управление по обращению с гражданскими радиоактивными отходами. Архивировано из оригинал 3 июня 2004 г.. Получено 28 июн 2006.
  51. ^ Warneke, T .; Croudace, I.W .; Уорвик, П. Э. и Тейлор, Р. Н. (2002). «Новый рекорд выпадений изотопов урана и плутония с земли для северных умеренных широт». Письма по науке о Земле и планетах. 203 (3–4): 1047–1057. Bibcode:2002E и PSL.203.1047W. Дои:10.1016 / S0012-821X (02) 00930-5.
  52. ^ «Худшие ядерные катастрофы». Time.com. 25 марта 2009 г.. Получено 24 мая 2010.
  53. ^ Гиллиланд, Франк Д. MD; Хант, Уильям С. М.С.; Пардилла, Марла ТБО, магистр в час; Ки, Чарльз Р., доктор медицинских наук (март 2000 г.). «Добыча урана и рак легких у мужчин навахо в Нью-Мексико и Аризоне, 1969–1993». Журнал профессиональной и экологической медицины. 42 (3): 278–283. Дои:10.1097/00043764-200003000-00008. PMID  10738707.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  54. ^ а б Брюгге, Дуг; Гобл, Роб (2002). "История добычи урана и народ навахо". Американский журнал общественного здравоохранения. Ajph.org. 92 (9): 1410–9. Дои:10.2105 / AJPH.92.9.1410. ЧВК  3222290. PMID  12197966.
  55. ^ Глейзер, Александр и фон Хиппель, Франк Н. (февраль 2006 г.). «Противодействие ядерному терроризму». Scientific American. 294 (2): 56–63. Bibcode:2006SciAm.294b..56G. Дои:10.1038 / scientificamerican0206-56. PMID  16478027.
  56. ^ «История / Происхождение химических веществ». НАСА. Получено 1 января 2013.
  57. ^ Э. М. Бербидж; Г. Р. Бербидж; У. А. Фаулер; Ф. Хойл (1957). «Синтез элементов в звездах» (PDF). Обзоры современной физики. 29 (4): 547. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547.
  58. ^ Клейтон, Дональд Д. (1968). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза. Нью-Йорк: Мак-Гроу-Хилл. С. 577–91. ISBN  978-0226109534.
  59. ^ Тренн, Таддеус Дж. (1978). «Торуран (U-236) как вымерший естественный родитель тория: преждевременная фальсификация существенно правильной теории». Анналы науки. 35 (6): 581–97. Дои:10.1080/00033797800200441.
  60. ^ Tissot, François L.H .; Дауфас, Николас; Гроссманн, Лоуренс (4 марта 2016 г.). «Происхождение вариаций изотопов урана в конденсатах ранних солнечных туманностей». Достижения науки. 2 (3): e1501400. arXiv:1603.01780. Bibcode:2016SciA .... 2Э1400Т. Дои:10.1126 / sciadv.1501400. ЧВК  4783122. PMID  26973874.
  61. ^ Бивер, Селеста (27 июля 2005 г.). «Первые измерения радиоактивности ядра Земли». Новый ученый.
  62. ^ «Калий-40 нагревает ядро ​​Земли». Physicsweb. 7 мая 2003 г.. Получено 14 января 2007.
  63. ^ Мин, М .; Xu, H .; Chen, J .; Файек, М. (2005). «Свидетельства биоминерализации урана в урановых месторождениях в песчанике, северо-западный Китай». Обзоры рудной геологии. 26 (3–4): 198. Дои:10.1016 / j.oregeorev.2004.10.003.
  64. ^ Корибаникс, Н. М .; Tuorto, S.J .; Lopez-Chiaffarelli, N .; McGuinness, L.R .; Häggblom, M. M .; Williams, K. H .; Long, P.E .; Керхоф, Л. Дж. (2015). «Пространственное распределение уран-респираторной бетапротеобактерии в стрелковом центре, штат Колорадо». PLOS ONE. 10 (4): e0123378. Дои:10.1371 / journal.pone.0123378. ЧВК  4395306. PMID  25874721.
  65. ^ Реншоу, JC; Butchins, LJC; Livens, FR; и другие. (Июнь 2005 г.). «Биовосстановление урана: экологические последствия пятивалентного промежуточного соединения». Экологические науки и технологии. 39 (15): 5657–5660. Bibcode:2005EnST ... 39.5657R. Дои:10.1021 / es048232b. PMID  16124300.
  66. ^ Vitesse, GF; Моррис, К.; Натраджан, LS; Шоу, С. (январь 2020 г.). «Множественные свидетельства указывают на то, что U (V) является ключевым промежуточным звеном во время уменьшения U (VI) с помощью Shewanella oneidensis MR1». Экологические науки и технологии. препринт (4): 2268–2276. Дои:10.1021 / acs.est.9b05285. PMID  31934763.
  67. ^ Эмсли 2001, стр. 476 и 482.
  68. ^ Macaskie, L.E .; Эмпсон, Р. М .; Cheetham, A.K .; Грей, К. П. и Скарнулис, А. Дж. (1992). «Биоаккумуляция урана Citrobacter sp. в результате ферментативно опосредованного роста поликристаллических HUO
    2    PO
    4    ". Наука. 257 (5071): 782–784. Bibcode:1992Наука ... 257..782М. Дои:10.1126 / science.1496397. PMID  1496397.
  69. ^ Андерсон, Р. Т .; Vrionis, H.A .; Ортис-Бернад, I .; Resch, C.T .; Long, P.E .; Dayvault, R .; Карп, К .; Marutzky, S .; Metzler, D. R .; Павлин, А .; Уайт, Д. С .; Lowe, M .; Ловли, Д. Р. (2003). «Стимулирование активности видов Geobacter in situ для удаления урана из подземных вод водоносного горизонта, загрязненного ураном». Прикладная и экологическая микробиология. 69 (10): 5884–5891. Дои:10.1128 / AEM.69.10.5884-5891.2003. ЧВК  201226. PMID  14532040.
  70. ^ Джеффри Майкл Гэдд (март 2010 г.). «Металлы, минералы и микробы: геомикробиология и биоремедиация». Микробиология. 156 (Pt 3): 609–643. Дои:10.1099 / мик.0.037143-0. PMID  20019082.
  71. ^ Nilgiriwala, K.S .; Алахари, А .; Рао, А.С. и Апте, С.К. (2008). «Клонирование и сверхэкспрессия щелочной фосфатазы PhoK из штамма BSAR-1 Sphingomonas sp. Для биопреципитации урана из щелочных растворов». Прикладная и экологическая микробиология. 74 (17): 5516–5523. Дои:10.1128 / AEM.00107-08. ЧВК  2546639. PMID  18641147.
  72. ^ «Урановое производство». Наш мир в данных. Получено 6 марта 2020.
  73. ^ а б «Мировая добыча урана». Всемирная ядерная ассоциация. Получено 8 апреля 2015.
  74. ^ Сиборг 1968, п. 774.
  75. ^ «Бассейн Атабаски, Саскачеван». Получено 4 сентября 2009.
  76. ^ Гупта, К. К. и Мукерджи, Т. К. (1990). Гидрометаллургия в процессах добычи. 1. CRC Press. С. 74–75. ISBN  978-0-8493-6804-2.
  77. ^ а б c «Геологоразведка увеличивает запасы урана на 17%». World-nuclear-news.org. Получено 12 сентября 2008.
  78. ^ а б c «Мировые ресурсы урана для удовлетворения прогнозируемого спроса». Международное агентство по атомной энергии. 2006 г.. Получено 29 марта 2007.
  79. ^ "Поставки урана: поставка урана - Всемирная ядерная ассоциация". www.world-nuclear.org.
  80. ^ «Добыча и переработка урана в Южной Австралии». Южно-Австралийская горнорудная и энергетическая палата. 2002. Архивировано с оригинал 6 января 2012 г.. Получено 14 января 2007.
  81. ^ Ngoupana, P.-M .; Феликс, Б. (2011). Баркер, А. (ред.). «Areva приостанавливает проект по добыче урана в ЦАР». Новости Центральноафриканской Республики. Получено 7 марта 2020.
  82. ^ «Боевые блоки как источник ядерного топлива». World-nuclear.org. Получено 24 мая 2010.
  83. ^ «Извлечение урана из морской воды». Японский научно-исследовательский институт атомной энергии. 23 августа 1999 г. Архивировано с оригинал 17 октября 2009 г.. Получено 3 сентября 2008.
  84. ^ «Как долго продержится ядерная энергия?». 12 февраля 1996 г. Архивировано с оригинал 10 апреля 2007 г.. Получено 29 марта 2007.
  85. ^ Цезос, М .; Но, С. Х. (1984). «Извлечение урана из морской воды с использованием адсорбентов биологического происхождения». Канадский журнал химической инженерии. 62 (4): 559–561. Дои:10.1002 / cjce.5450620416.
  86. ^ «Технология ORNL приближает ученых к извлечению урана из морской воды». Национальная лаборатория Окриджа, США. 21 августа 2012 г. Архивировано с оригинал 25 августа 2012 г.. Получено 22 февраля 2013.
  87. ^ «Заправка ядерной энергетики морской водой». Pnnl.gov. 21 августа 2012 г.. Получено 22 февраля 2013.
  88. ^ «Обменный курс NUEXCO (месячный спот на уран)». Архивировано из оригинал 12 декабря 2007 г.
  89. ^ «Мировая добыча урана». Консалтинговая компания UxC, ООО. Получено 11 февраля 2007.
  90. ^ Митридат (24 июля 2008 г.). «Страница F30: Казахстан превзойдет Канаду в качестве крупнейшего в мире производителя урана к прошлому году (2009)». Mithridates.blogspot.com. Получено 12 сентября 2008.
  91. ^ "Kazakistan uranyum üretimini artıracak". Zaman.com.tr (по турецки). Zaman Gazetesi. 28 июля 2008 г. Архивировано с оригинал 13 января 2009 г.. Получено 12 сентября 2008.
  92. ^ «В Сомали объявлено о крупном обнаружении урана». Нью-Йорк Таймс. 16 марта 1968 г.. Получено 16 мая 2014.
  93. ^ «Нехватка топлива может ограничить расширение ядерной энергетики США». Массачусетский Институт Технологий. 21 марта 2007 г.. Получено 29 марта 2007.
  94. ^ Деффайес, Кеннет С. и МакГрегор, Ян Д. (январь 1980 г.). «Мировые ресурсы урана». Scientific American. 242:1 (1): 66. Bibcode:1980SciAm.242a..66D. Дои:10.1038 / scientificamerican0180-66. OSTI  6665051.
  95. ^ Сиборг 1968, п. 779.
  96. ^ а б c «Химические формы урана». Аргоннская национальная лаборатория. Архивировано из оригинал 22 сентября 2006 г.. Получено 18 февраля 2007.
  97. ^ а б Сиборг 1968, п. 778.
  98. ^ а б c d Пуигдоменек, Игнаси База данных химического равновесия и программное обеспечение для построения графиков Hydra / Medusa (2004) Королевский технологический институт KTH, свободно загружаемое программное обеспечение по адресу «Архивная копия». Архивировано из оригинал 29 сентября 2007 г.. Получено 29 сентября 2007.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  99. ^ а б c d е ж грамм час я j Сиборг 1968, п. 782.
  100. ^ а б Сиборг 1968, п. 780.
  101. ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
  102. ^ Сиборг 1968, п. 777.
  103. ^ «Обогащение урана». Аргоннская национальная лаборатория. Архивировано из оригинал 24 января 2007 г.. Получено 11 февраля 2007.
  104. ^ а б Диль, Питер. «Обедненный уран: побочный продукт ядерной цепочки». Фонд Лака. Архивировано из оригинал 13 января 2013 г.. Получено 31 июля 2009.
  105. ^ Дуарте, Ф. Дж.; Хиллман, Л. В., ред. (1990). Принципы лазера на красителях. Академический. п. 413. ISBN  978-0-12-222700-4. Архивировано из оригинал 17 сентября 2010 г.
  106. ^ «Радиационная информация для урана». Агентство по охране окружающей среды США. Получено 31 июля 2009.
  107. ^ «ToxFAQ по урану». Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний. Сентябрь 1999 г. Архивировано с оригинал 20 февраля 2007 г.. Получено 18 февраля 2007.
  108. ^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - уран (нерастворимые соединения, как U)». www.cdc.gov. Получено 24 ноября 2015.
  109. ^ Francis, A.J .; Dodge, C.J .; McDonald, J. A .; Халада, Г. П. (2005). «Обеззараживание стальных поверхностей, загрязненных ураном, гидроксикарбоновой кислотой с извлечением урана». Экологические науки и технологии. 39 (13): 5015–21. Bibcode:2005EnST ... 39.5015F. Дои:10.1021 / es048887c. PMID  16053105.
  110. ^ Wu, W. M .; Карли, Дж .; Джентри, Т .; Гиндер-Фогель, М. А .; Fienen, M .; Mehlhorn, T .; Ян, Х .; Кэролл, S .; и другие. (2006). «Экспериментальная биологическая очистка урана in situ в сильно загрязненном водоносном горизонте. 2. Снижение u (VI) и геохимический контроль биодоступности u (VI)». Экологические науки и технологии. 40 (12): 3986–95. Bibcode:2006EnST ... 40,3986 Вт. Дои:10.1021 / es051960u. PMID  16830572. S2CID  19762292.
  111. ^ а б Craft, E. S .; Abu-Qare, A.W .; Флаэрти, М. М .; Гарофоло, М. С .; Ринкавадж, Х. Л. и Абу-Дония, М. Б. (2004). «Обедненный и природный уран: химия и токсикологические эффекты» (PDF). Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть B: критические обзоры. 7 (4): 297–317. CiteSeerX  10.1.1.535.5247. Дои:10.1080/10937400490452714. PMID  15205046. S2CID  9357795.
  112. ^ «Токсикологический профиль урана» (PDF). Атланта, Джорджия: Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). Сентябрь 1999 г. CAS № 7440-61-1.
  113. ^ Хиндин, Рита; Брюгге, Д .; Паниккар, Б. (2005). «Тератогенность аэрозолей обедненного урана: обзор с эпидемиологической точки зрения». Здоровье окружающей среды. 4: 17. Дои:10.1186 / 1476-069X-4-17. ЧВК  1242351. PMID  16124873.
  114. ^ Arfsten, D.P .; K.R. Все еще; Дж. Д. Ричи (2001). «Обзор воздействия урана и обедненного урана на репродуктивную функцию и развитие плода». Токсикология и промышленное здоровье. 17 (5–10): 180–91. Дои:10.1191 / 0748233701th111oa. PMID  12539863. S2CID  25310165.
  115. ^ Греллье, Джеймс; Аткинсон, Уилл; Берар, Филипп; Бингхэм, Дерек; Бирчалл, Алан; Бланшардон, Эрик; Бык, Ричард; Гусева Цану, Ирина; Шелтон-де Ватэр, Сесиль; Кокерилл, Руперт; До, Минь Т; Энгельс, Хильда; Фигуэрола, Хорди; Фостер, Адриан; Холмсток, Люк; Хюртген, Кристиан; Лорье, Доминик; Панчер, Мэтью; Ридделл, Тони; Самсон, Эрик; Тьерри-Шеф, Изабель; Тирмарш, Марго; Vrijheid, Martine; Кардис, Элизабет (2017). «Риск смерти от рака легких у ядерщиков в результате внутреннего облучения радионуклидами, излучающими альфа-частицы». Эпидемиология. 28 (5): 675–684. Дои:10.1097 / EDE.0000000000000684. ЧВК  5540354. PMID  28520643.
  116. ^ Доминго, Дж.L .; Paternain, J. L .; Llobet, J.M .; Корбелла, Дж. (1989). «Развитие токсичности урана у мышей». Токсикология. 55 (1–2): 143–52. Дои:10.1016 / 0300-483X (89) 90181-9. PMID  2711400.
  117. ^ «Заявление об охране здоровья населения от урана». CDC. Получено 15 февраля 2007.
  118. ^ Диаграмма нуклидов, Комиссия по атомной энергии США, 1968 г.
  119. ^ Дарт, Ричард С. (2004). Медицинская токсикология. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1468. ISBN  978-0-7817-2845-4.
  120. ^ а б "Информационные бюллетени по радиации № 27, Уран (U)". Департамент здравоохранения штата Вашингтон, Управление радиационной защиты. 2010. Архивировано с оригинал 28 сентября 2011 г.. Получено 23 августа 2011.
  121. ^ Mulloy KB; Джеймс Д.С. Mohs K; Корнфельд М (2001). "Рак легкого у некурящих подземного добытчика урана". Environ Health Perspect. 109 (3): 305–309. Дои:10.1289 / ehp.01109305. ЧВК  1240251. PMID  11333194.
  122. ^ Самет JM; Кутвирт DM; Waxweiler RJ; Ключ CR (1984). «Добыча урана и рак легких у мужчин навахо». N Engl J Med. 310 (23): 1481–1584. Дои:10.1056 / NEJM198406073102301. PMID  6717538.
  123. ^ Доусон, Сьюзен Э (1992). «Рабочие, работающие с ураном навахо, и последствия профессиональных заболеваний: тематическое исследование» (PDF). Человеческая организация. 51 (4): 389–397. Дои:10.17730 / humo.51.4.e02484g513501t35.
  124. ^ Gilliland FD; Охотничий туалет; Pardilla M; Ключ CR (2000). «Добыча урана и рак легких у мужчин навахо в Нью-Мексико и Аризоне, 1969–1993». J Occup Environ Med. 42 (3): 278–283. Дои:10.1097/00043764-200003000-00008. PMID  10738707.
  125. ^ Готтлиб LS; Хусен Л.А. (1982). «Рак легких у горняков урана навахо». Грудь. 81 (4): 449–52. Дои:10.1378 / сундук.81.4.449. PMID  6279361. S2CID  28288346.

Рекомендации

внешняя ссылка