Содержание урана в руде

Урановый топливный цикл – основной цикл современной атомной энергетики. Он состоит из двух частей: до- и послереакторной. В этой главе рассмотрена дореакторная часть уран-плутониевого ЯТЦ. Основное внимание уделено начальной стадии работ, одинаковой и для военного и энергетического ЯТЦ, связанной с горнорудной промышленностью урана.

Урановые руды, рудники и запасы урана

Исходным этапом ЯТЦ является добыча руды и производство уранового концентрата. Основные стадии этапа: собственно добыча урансодержащей руды; её механическое обогащение посредством удаления пустой породы; измельчение полученной рудной массы; выщелачивание из неё урана с помощью серной кислоты или карбоната натрия; получение уранового концентрата путём извлечения урановых растворов (экстракцией, сорбцией или селективным осаждением); сушка уранового концентрата и его герметичная упаковка.

Рис. 1 Схема дореакторной части уранового топливного цикла.

При средней концентрации 3 г/т в земной коре, уран не редкий металл. Он более распространен, чем Hg, Cd, Ag, Zn и В, и содержится в промышленных рудах в таких же концентрациях, как Sb или Мо. Земля содержит несколько миллиардов тонн урана. Он занимает 48 место по содержанию в горных породах. Уран обнаружен и в морской воде, в концентрации 150 мкг/мз.

Та бл. 1. Концентрация урана в различных природных средах

Богатые руды (Канада) – 20%U

Средние руды – 2%U

Бедные руды – o,i%U

Очень бедные руды (Намибия)- 0,01%U

Среднее количество в земной коре

В свободном виде уран в земле не встречается, не образует он и мощных месторождений. Известно

юо минералов урана с содержанием U >1%. В одной трети этих минералов уран четырёхвалентен, в остальных – шестивалентен. 15 из этих урановых минералов являются простыми оксидами или гидроксидами, 20 – комплексными титанатами и ниобатами, 14 – силикатами, 17 – фосфатами, ю – карбонатами, 6 – сульфатами, 8 – вана- датами, 8 – арсенатами. Неопределённые формы урановых соединений встречаются в некоторых углистых сланцах морского происхождения, лигните (буром утле) и каменном угле, а также в межзёрновых плёнках в изверженных породах. Промышленное значение имеют 15 минералов урана.

Табл. 2. Важнейшие урановые минералы

В некоторых типах месторождений основным носителем урана является ураноносный фторапатит, в котором уран изоморфно замещает кальций.

Главные урановые минералы в крупных рудных месторождениях представлены оксидами (урановая смолка, уранинит, коффинит), ванада- тами (карнотит и тюямунит) и комплексными титанатами (браннерит и давидит). Промышленное значение имеют также титанаты, например, браннерит 1Л120б, силикаты – коффинит U[Si04]1-x(0H)4x, танталониобаты и гидритированные фосфаты и арсенаты уранила – урановые слюдки. Уран не встречается в природе как самородный элемент. Вследствие того, что уран может находиться в нескольких стадиях окисления, он встречается в весьма разнообразной геологической обстановке.

Урановые руды – природные минеральные образования, содержащие уран и его соединения в концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Уран в рудах может входить в состав урановых минералов, но может образовывать значительные скопления в залежах фосфатов, лигнитов или мо- нацитовых песков.

По содержанию урана руды сильно варьирутотся, причём распределение урана в руде описывается не нормальным (Гауссовским) законом, а логнормальным, т.е. возможны очень богатые руды, но встречаются они крайне редко.

По условиям образования среди урановых руд различают:

  • – эндогенные руды, отложившиеся при повышенных температурах и давлениях из пегматитовых расплавов и водных (предположительно постмагматических) растворов, характерны для складчатых областей и активизированных платформ;
  • – экзогенные руды, сформировавшиеся в близкоповерхностных у’словиях и на поверхности Земли в процессе осадконакопления или в результате циркуляции грунтовых вод, связаны с молодыми платформами;
  • – метаморфогенные руды, возникшие путём перераспределения первично рассеянного урана в процессе метаморфизма осадочных толщ, характерны для древних платформ.

Урановые руды разделяются на природные типы и технологические сорта. Известны первичные урановые руды – не менее 75% U(IV) от общего количества, окисленные урановые руды, содержащие U(VI) и смешанные урановые руды, в которых U(IV) и U(VI) находятся в равных соотношениях. Степень окисления урановых минералов сказывается на технологии их переработки и поведении в гидрометаллургическом переделе.

По содержанию полезных примесей выделяют: собственно урановые, уран-молибденовые, уран-ванадиевые, уран-никель-кобальт-висмут- серебряные и др. руды. По химическому составу нерудной составляющей среди урановых руд различают: силикатные, карбонатные, железоокисные, сульфидные, каустобиолитовые, состоящие в основном из органического вещества. Химический состав руд важен при выборе способа их переработки. Так, например, из силикатных руд уран выщелачивается кислотами, из карбонатных – содовыми растворами; железо-окисные руды подвергаются доменной плавке, при которой уран концентрируется в шлаках; каустобиолитовые урановые руды обогащаются путём их сжигания и т.д. По содержанию урана выделяются 5 сортов руд: очень богатые руды (>1% U); богатые (14-0,5%); средние (0,54-0,25%); рядовые (0,254-0,1%); бедные ( 2 35U – 90%) в низкообогащенный энергетический (3,5^4,5%)» а также за счёт повторного обогащения и использования части ОЯТ.

В России учтены запасы 38 урановых месторождений, относимых к забалансовым (т.е. разведанным, но не разрабатываемым). Среди последних выделяются запасы Эльконского и Ергенинского урановорудных районов, рассматриваемые как резервные. Так, в Эльконском районе в Республике Саха-Якутия запасы урана (более 200 тыс. т) количественно превосходят все балансовые запасы в стране, но из-за рядового качества руд они могут стать рентабельными только при высокой цене на уран (и на золото, содержащееся в этих рудах). К перспективным регионам относится Онежский район (Карелия), где обнаружены запасы ванадиевой руды содержащей уран, золото и платину; Витимский район (Сибирь) с разведанными запасами в 6о тыс. т при концентрации урана 0,054% в руде с сопутствующими скандием, РЗЭ и лантанидами;); Западно-Сибирский район (Мали- новское месторождение с запасами 200 тыс. т урана), а также Енисейско- Забайкальский район и Дальневосточный рудоносный район, расположенный в прибрежной зоне Охотского моря.

В настоящее время разведанные запасы урана России по категориям В+С1+С2 составляют 656 тыс. т. с преобладанием (67,7%) наиболее низкой категории С2. Реальными для освоения в ближайшем будущем можно считать запасы боо тыс. т. Кроме того, выявлены прогнозные ресурсы урана, которые оцениваются по категориям Р1+Р2 в 830 тыс. т.

Замечание. За последние годы запасы природного урана, годного к промышленному использованию, в несколько раз, так что Россия переместилась с 7-го на 4-е место в мире (после Австралии, Казахстана и Канады). Связано это не с достижениями геологоразведки, а с успехами в развитии центрифужной технологии разделения изотопов урана. Дело в том, что до 2006 г. в резервы урана записывали все месторождения, на которых можно было обеспечить производство урана с издержками не более 8о$ за кг. После внедрения дешёвой центрифужной технологии в России из геологических запасов в извлекаемые запасы были переведены месторождения урана со стоимостью добычи до 130$ за кг U, т.е. рентабельной стала добыча урана из бедных руд. Поэтому потенциал мировых запасов урана вырос до -6306300 т.

Читайте также:  Температура плавления металлов в среднем

В 2011 г. во всём мире было добыто 53494 т урана, что обеспечило мировые потребности в уране на 85%. Недостающий уран берётся из других источников: складские запасы, дообогащение хвостов и т. п.

Наибольшая добыча урановой руды (2011 г.) осутцествлялась в странах: 1. Казахстан (19451 т.), 2. Канада (9145 т.), 3. Австралия (5983 т.), 4. Нигер (4351 т.), 5. Намибия (3258 т.), 6. Россия (2993 т.).

В России добычей урана занимается Урановый холдинг АТОМ- РЕДМЕТЗОЛОТО («АРМЗ», ARMZ), входящий в состав ОАО «Атомэнерго- пром». АРМЗ управляет всеми уранодобывающими предприятиями в России, а также за счёт долей в совместных предприятиях контролирует более 20% урановых запасов Казахстана. Он также широко представлен и в других странах: компания инициировала совместные проекты по геологоразведке и добыче урана в Монголии, Намибии, Армении и Украине. АРМЗ владеет 100% акций канадской уранодобывающей компании Uranium One.

В настоящее время в России добыча урана ведётся в Стрельцовском ураново-рудном районе, располагающемся в Читинской области (г. Крас- нокаменск). В него входят 15 месторождений молибден-урановых руд, образующих компактную структурно связанную группу площадью 40 км 2 . На Стрельцовское рудное поле приходится 28,4% разведанных и 94% балансовых запасов урана в стране (общие резервы 128 тыс. т, содержание o,2%U). Месторождения отрабатываются ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение», входящим в состав корпорации «ТВЭЛ». Это предприятие добывает -93% российского урана, обеспечивая 30% потребностей в сырье для производства ядерного топлива для российских АЭС и экспортные поставки. Месторождения отрабатываются шахтным способом: богатые руды непосредственно пощупают на гидрометаллургическую переработку, рядовые руды – на кучное выщелачивание, бедные подвергаются блочному выщелачиванию в горных выработках. В настоящее время производство урана поддерживается на уровне 3000 т в год, планируется его увеличение до 5000 т в год.

На Долматовское месторождении (г. Курган) предприятие ЗАО «Далур» осуществляет добычу урана скважинным подземным выщелачиванием. Рудоносные отложения находятся на глубине 360^-510 м, запасы п тыс. т., содержание 0,04%U). Витимский ураново-рудный район находится в Центральном Забайкалье на территории Республики Бурятия. Здесь расположено 8 месторождений. Общие запасы бедных (o,c>5%U) руд урана достаточно велики (более 44 тыс. т) и еще не полностью оценены. Залегают они не глубоко (150+200 м). ОАО «Хиагра» осуществляет добычу урана методом скважинного подземного выщелачивания. Производительность 2000 тонн урана в год. Добытые в Далур и Хиагра руды и урановый концентрат перерабатываются на Чепецком механическом заводе. В ближайшие годы планируется организовать добычу урана на четырёх новых добывающих предприятиях: Эльконский горнометаллургический комбинат и «Лунное» — в Якутии, а также Уранодобывающая компания «Горное» и Оловская горно-химическая компания в Забайкальском крае.

Среди объектов нераспределенного фонда недр наиболее крупным является Эльконский золото-урано-серебро-молибденово-рудный район в Республике Саха (Юг Якутии, Алданский район). Здесь находятся восемь месторождений. Запасы боо тыс. т. – одно из крупнейших месторождений в мире – 6% мировых урановых залежей. Его запасы превышают запасы Стрельцовского района в 4 раза. Однако руды здесь бедные: среднее содержание урана в них 0,145%. Негативными сторонами месторождений является необходимость исключительно подземной их разработки (глубины 300+1000 м). Проектируемый промышленный комплекс будет осуществлять всю совокупность работ, связанных с добычей, переработкой урановой руды и выпуском концентрата в форме U30e.

Текс: Екатерина ТРИПОТЕНЬ

Росатом хочет научиться управлять себестоимостью своих продуктов на всем их жизненном цикле. В этой связи мы решили посмотреть, как устроены основные бизнесы госкорпорации.

С 2011 года, когда произошла авария на АЭС «Фукусима‑1», цены на урановом рынке находятся в коллапсе. И по прогнозам, несмотря на небольшое восстановление в прошлом году, 2016 год не принесет кардинальных изменений: пока еще накоплены значительные запасы урана, а рестарт японских реакторов идет не так быстро, как ожидалось. На этом фоне добыча урана на целом ряде месторождений в мире была заморожена, но некоторые игроки умудряются не снижать производство и при этом оставаться на плаву.

Чтобы понять, за счет чего производителям удается поддерживать эффективность добычи, мы решили проследить весь путь урана, от разведки до готового продукта. А поможет нам директор по программам инновационного и технологического развития российской уранодобывающей компании Росатома — АРМЗ — Игорь Солодов.

СОВРЕМЕННИК ЗЕМЛИ
Уран — один из наиболее изученных металлов таблицы Менделеева, ученым хорошо известны его геологические и химико-технологические свойства. Группа российских ученых (Н. П. Лаверов, А. И. Тугаринов, В. И. Казанский, М. В. Шумилин и другие) даже провела историческую реконструкцию образования урановых месторождений за весь период формирования континентальной коры. Взяв в качестве исходной точки единый суперконтинент Моногею (2,5 млрд лет назад), ученые проследили эволюцию материков до современного расположения и выявили эпохи накопления ресурсов урана в месторождениях, начинавшиеся 1,8 млрд 800 млн и 200 млн лет назад.

В целом, резюмирует вводную часть И. Солодов, накопление урана в месторождениях континентальной части земной коры можно разделить на два главных периода. До появления кислородной атмосферы на поверхности Земли преобладали механическое концентрирование урана и образование древних россыпей, а после — решающую роль стали играть химические процессы. «Это, конечно, упрощенная схема, ведь генетических типов урановых месторождений великое множество; зато она показывает, какой тип месторождений сегодня преобладает и обеспечивает мировую атомную энергетику ураном», — добавляет он.

Знания о происхождении урановых месторождений, об условиях их образования и колоссальные объемы геологоразведочных работ позволили в 1950–1980-х годах практически на всех континентах выявить крупные месторождения и мегапровинции урана (исключение составляют остров Гренландия и Антарктида — крайне малоизученные территории). Увы, это означает, что найти новые месторождения на 200–500 тыс. тонн, скорее всего, не удастся. В том числе и в России, территория которой детально изучена бурением скважин глубиной до 200 метров и покрыта аэрогамма-съемкой.

«Эти поверхностные съемки позволяли устанавливать радиоактивные аномалии. Много было проведено пешеходных маршрутов, с радиометрами обходили все выходы. Выделялось очень много денег на геологоразведочные работы», — объясняет И. Солодов. На больших глубинах обнаружить урановые месторождения, вероятно, можно, однако они не будут востребованы еще лет 10–20, пока не исчерпаются запасы дешевых руд в Казахстане и Канаде.

Читайте также:  Неполадки посудомоечной машины bosch

«Мы добываем уран в сложных природно-климатических условиях. Например, на „Хиагде" температура воздуха зимой – 45 °C (иногда опускается до – 55 °C), температура подземных вод в области рудных залежей чуть выше 0 °C. Сверху мерзлота 90 метров.

В мировой практике отсутствуют примеры рудников СПВ, которые функционировали бы в таких суровых условиях. И при этом себестоимость наших предприятий СПВ вполне сравнима со средними экономическими параметрами рудников Казахстана. Вот где фишка-то! И вот он, прорыв!»

РАЗВЕДКА БЕЗ БОЯ
Уран — элемент, широко распространенный в земной коре (его содержание в разных породах варьируется от 2,5·10–4 % по массе до 5·10–5 %), однако обнаружить его непросто. Уран неустойчив в атмосфере, он быстро окисляется, вымывается осадками и накапливается глубоко в земной коре. Найти и изучить урановые месторождения можно только с помощью геологоразведочных скважин. Надземные (аэрокосмические) и наземные методы также широко применяются, в частности, с их помощью выявляют условия, благоприятные для накопления урана.

C этого и начинается поиск урановых месторождений (обычно рекогносцировочные работы проводят специалисты-геологи). Используются различные съемки: атмогеохимическая (прежде всего радоновая), гидрогеохимическая и многие другие, которые позволяют локализовать площадь поисков. На таких площадях бурят разведочные скважины по разреженной регулярной или нерегулярной сети. Если поиск удачен, переходят к разведочным работам, постоянно сгущая сеть скважин, чтобы точно оценить геометрию рудных тел и распределение урана в них. Кстати, подходы к разведке в России и на Западе отличаются.

«Если посмотреть, как ведет разведку, например, та же Австралия, то там совершенно не регулярные сети, они бурят случайным образом. У нас так сложилось — мы бурим „в клеточку"», — приводит занимательный пример И. Солодов. Ушли в прошлое времена, когда геолог вручную строил геологические карты и разрезы. Сегодня даже описание горных пород, извлеченных из скважин, осуществляется с помощью специальной аппаратуры, позволяющей точно фиксировать их цвет, минеральный и химический состав. Содержание урана в рудах определяется ядерно-физическими методами непосредственно на месте их залегания (через скважины).

Вся полевая информация заносится в электронные базы данных, которые затем используются для геолого-математического моделирования. Геолого-математические модели урановых месторождений — основа для подсчета запасов урана, кратко-, средне- и долгосрочного планирования работы рудников. Все рутинные операции выполняет компьютер.

«Мы заносим все в базу геологических данных, привязываем свои пробы по координатам, привязываем их к глубине — и с помощью компьютерных моделей видим залежь в трехмерном пространстве», — описывает последовательность действий И. Солодов. На следующем этапе исследователи определяют качество руды, отделяя рудное тело от безрудного. И тут же проводится по сути технико-экономический анализ.

Перебирая различные варианты минимального содержания урана — бортового, специалисты выявляют, при каком значении добыча выйдет на нулевую рентабельность. По этой границе и пройдет контур рудного тела.

На следующем этапе определяются запасы, которые будут извлечены из недр — в эти расчеты уже включаются технологии добычи и переработки руды. Таким образом рождается ТЭО разведочных кондиций, на основании которого эти запасы ставятся на государственный учет и баланс. После этого разработчик делает технический проект.

«В нем описано, как мы будем вскрывать рудные тела, какими методами, какими технологиями, как мы будем добывать полезные ископаемые», — продолжает И. Солодов. На момент составления проекта строительства, как правило, себестоимость добычи уже известна с погрешностью 10–20 %.

УРАН, U (uranium), металлический химический элемент семейства актиноидов, которые включают Ac, Th, Pa, U и трансурановые элементы (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). Уран приобрел известность благодаря использованию его в ядерном оружии и атомной энергетике. Оксиды урана применяются также для окрашивания стекла и керамики.

Нахождение в природе.

Содержание урана в земной коре составляет 0,003%, он встречается в поверхностном слое земли в виде четырех видов отложений. Во-первых, это жилы уранинита, или урановой смолки (диоксид урана UO2), очень богатые ураном, но редко встречающиеся. Им сопутствуют отложения радия, так как радий является прямым продуктом изотопного распада урана. Такие жилы встречаются в Заире, Канаде (Большое Медвежье озеро), Чехии и Франции. Вторым источником урана являются конгломераты ториевой и урановой руды совместно с рудами других важных минералов. Конгломераты обычно содержат достаточные для извлечения количества золота и серебра, а сопутствующими элементами становятся уран и торий. Большие месторождения этих руд находятся в Канаде, ЮАР, России и Австралии. Третьим источником урана являются осадочные породы и песчаники, богатые минералом карнотитом (уранил-ванадат калия), который содержит, кроме урана, значительное количество ванадия и других элементов. Такие руды встречаются в западных штатах США. Железоурановые сланцы и фосфатные руды составляют четвертый источник отложений. Богатые отложения обнаружены в глинистых сланцах Швеции. Некоторые фосфатные руды Марокко и США содержат значительные количества урана, а фосфатные залежи в Анголе и Центральноафриканской Республике еще более богаты ураном. Большинство лигнитов и некоторые угли обычно содержат примеси урана. Богатые ураном отложения лигнитов обнаружены в Северной и Южной Дакоте (США) и битумных углях Испании и Чехии.

Открытие.

Уран был открыт в 1789 немецким химиком М.Клапротом, который присвоил имя элементу в честь открытия за 8 лет перед этим планеты Уран. (Клапрот был ведущим химиком своего времени; он открыл также другие элементы, в том числе Ce, Ti и Zr.) В действительности вещество, полученное Клапротом, было не элементным ураном, но окисленной формой его, а элементный уран был впервые получен французским химиком Э.Пелиго в 1841. С момента открытия и до 20 в. уран не имел того значения, какое он имеет сейчас, хотя многие его физические свойства, а также атомная масса и плотность были определены. В 1896 А.Беккерель установил, что соли урана обладают излучением, которое засвечивает фотопластинку в темноте. Это открытие активизировало химиков к исследованиям в области радиоактивности и в 1898 французские физики супруги П.Кюри и М.Склодовская-Кюри выделили соли радиоактивных элементов полония и радия, а Э.Резерфорд, Ф.Содди, К.Фаянс и другие ученые разработали теорию радиоактивного распада, что заложило основы современной ядерной химии и атомной энергетики.

Первые применения урана.

Хотя радиоактивность солей урана была известна, его руды в первой трети нынешнего столетия использовались лишь для получения сопутствующего радия, а уран считался нежелательным побочным продуктом. Его использование было сосредоточено в основном в технологии керамики и в металлургии; оксиды урана широко применяли для окраски стекла в цвета от бледножелтого до темнозеленого, что способствовало развитию недорогих стекольных производств. Сегодня изделия этих производств идентифицируют как флуоресцирующие под ультрафиолетовыми лучами. Во время Первой мировой войны и вскоре после нее уран в виде карбида применяли в производстве инструментальных сталей, аналогично Mo и W; 4–8% урана заменяли вольфрам, производство которого в то время было ограничено. Для получения инструментальных сталей в 1914–1926 ежегодно производили по нескольку тонн ферроурана, содержащего до 30% (масс.) U. Однако такое применение урана продолжалось недолго.

Читайте также:  Наружные диаметры кабеля авббшв

Современное применение урана.

Промышленность урана начала складываться в 1939, когда было осуществлено деление изотопа урана 235 U, что привело к технической реализации контролируемых цепных реакций деления урана в декабре 1942. Это было рождение эры атома, когда уран из незначительного элемента превратился в один из наиболее важных элементов в жизни общества. Военное значение урана для производства атомной бомбы и использование в качестве топлива в ядерных реакторах вызвали спрос на уран, который возрос в астрономических размерах. Интересна хронология роста потребности в уране по истории отложений в Большом Медвежьем озере (Канада). В 1930 в этом озере была обнаружена смоляная обманка – смесь оксидов урана, а в 1932 на этом участке была налажена технология очистки радия. Из каждой тонны руды (смоляной обманки) получали 1 г радия и около половины тонны побочного продукта – уранового концентрата. Однако радия было мало и его добыча была прекращена. С 1940 по 1942 разработку возобновили и начали отправку урановой руды в США. В 1949 аналогичная очистка урана с некоторыми усовершенствованиями была применена для производства чистого UO2. Это производство росло, и в настоящее время оно является одним из наиболее крупных производств урана.

СВОЙСТВА УРАНА

СВОЙСТВА УРАНА
Атомный номер 92
Атомная масса 238,03
Изотопы
стабильные нет
нестабильные 226–242
в т. ч. природные 234, 235, 236 (следы), 238
Температура плавления, °С 1132
Температура кипения, °С 3818
Плотность, г/см 3 18,7
Твердость (по Моосу) 4,0
Содержание в земной коре, % (масс.) 0,003
Степени окисления +3, +4, +5, +6

Свойства.

Уран – один из наиболее тяжелых элементов, встречающихся в природе. Чистый металл очень плотный, пластичный, электроположительный с малой электропроводностью и высокореакционноспособный.

Уран имеет три аллотропные модификации: a -уран (орторомбическая кристаллическая решетка), существует в интервале от комнатной температуры до 668 ° С; b -уран (сложная кристаллическая решетка тетрагонального типа), устойчивый в интервале 668–774 ° С; g -уран (объемноцентрированная кубическая кристаллическая решетка), устойчивый от 774 ° С вплоть до температуры плавления (1132 ° С). Поскольку все изотопы урана нестабильны, все его соединения проявляют радиоактивность.

Изотопы урана

238 U, 235 U, 234 U встречаются в природе в соотношении 99,3:0,7:0,0058, а 236 U – в следовых количествах. Все другие изотопы урана от 226 U до 242 U получают искусственно. Изотоп 235 U имеет особо важное значение. Под действием медленных (тепловых) нейтронов он делится с освобождением огромной энергии. Полное деление 235 U приводит к выделению «теплового энергетического эквивалента» 2 Ч 10 7 кВт Ч ч/кг. Деление 235 U можно использовать не только для получения больших количеств энергии, но также для синтеза других важных актиноидных элементов. Уран природного изотопного состава можно использовать в ядерных реакторах для производства нейтронов, образующихся при делении 235 U, в то же время избыточные нейтроны, не востребуемые цепной реакцией, могут захватываться другим природным изотопом, что приводит к получению плутония:

При бомбардировке 238 U быстрыми нейтронами протекают следующие реакции:

Согласно этой схеме, наиболее распространенный изотоп 238 U может превращаться в плутоний-239, который, подобно 235 U, также способен делиться под действием медленных нейтронов.

В настоящее время получено большое число искусственных изотопов урана. Среди них 233 U особенно примечателен тем, что он также делится при взаимодействии с медленными нейтронами.

Некоторые другие искусственные изотопы урана часто применяются в качестве радиоактивных меток (индикаторов) в химических и физических исследованиях; это прежде всего b -излучатель 237 U и a -излучатель 232 U.

Соединения.

Уран – высокореакционноспособный металл – имеет степени окисления от +3 до +6, близок бериллию в ряду активности, взаимодействует со всеми неметаллами и образует интерметаллические соединения с Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sn и Zn. Тонкораздробленный уран особенно реакционноспособен и при температурах выше 500 ° С часто вступает в реакции, характерные для гидрида урана. Кусковой уран или стружка ярко сгорает при 700–1000 ° С, а пары урана горят уже при 150–250 ° С, с HF уран реагирует при 200–400 ° С, образуя UF4 и H2. Уран медленно растворяется в концентрированной HF или H2SO4 и 85%-ной H3PO4 даже при 90 ° С, но легко реагирует с конц. HCl и менее активно с HBr или HI. Наиболее активно и быстро протекают реакции урана с разбавленной и концентрированной HNO3 с образованием нитрата уранила (см. ниже). В присутствии HCl уран быстро растворяется в органических кислотах, образуя органические соли U 4+ . В зависимости от степени окисления уран образует несколько типов солей (наиболее важные среди них с U 4+ , одна из них UCl4 – легко окисляемая соль зеленого цвета); соли уранила (радикала UO2 2+ ) типа UO2(NO3)2 имеют желтую окраску и флуоресцируют зеленым цветом. Соли уранила образуются при растворении амфотерного оксида UO3 (желтая окраска) в кислой среде. В щелочной среде UO3 образует уранаты типа Na2UO4 или Na2U2O7. Последнее соединение («желтый уранил») применяют для изготовления фарфоровых глазурей и в производстве флуоресцентных стекол. См. также КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ.

Галогениды урана широко изучались в 1940–1950, так как на их основе были разработаны методы разделения изотопов урана для атомной бомбы или ядерного реактора. Трифторид урана UF3 был получен восстановлением UF4 водородом, а тетрафторид урана UF4 получают разными способами по реакциям HF с оксидами типа UO3 или U3O8 или электролитическим восстановлением соединений уранила. Гексафторид урана UF6 получают фторированием U или UF4 элементным фтором либо действием кислорода на UF4. Гексафторид образует прозрачные кристаллы с высоким коэффициентом преломления при 64 ° С (1137 мм рт. ст.); соединение летуче (в условиях нормального давления возгоняется при 56,54 ° С). Оксогалогениды урана, например, оксофториды, имеют состав UO2F2 (фторид уранила), UOF2 (оксид-дифторид урана). См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ; РАДИОАКТИВНОСТЬ; УРАНИНИТ; УРАНОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.