5.2.4 Уран

                Уран (лат. Uranium), U – радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи Менделєєва, належить до сімейства актиноїдів, атомний номер 92, атомна маса 238,029; метал. Природний уран складається з суміші трьох ізотопів:  238U - 99,2739%   з    періодом    напіврозпаду Т1/2 = 4,51·109 років, 2351) - 0,7024% (Т1/2 = 7,13·108 років) і 234U - 0,0057% (Т1/2 = 2,48·105 років). З 11 штучних радіоактивних ізотопів з масовими числами від 227 до 240 довгоживучий - 233U (Т1/2 = 1,62-105 років); він виходить при нейтронному опромінюванні торію. 238U і 235U є родоначальниками двох радіоактивних рядів.

                Механічні властивості урану залежать від його чистоти, від режимів механічної і термічної обробки.

                Конфігурація зовнішньої електронної оболонки атома Уран 7s26d15f3. На повітрі повільно окиснюється з утворенням на поверхні плівки двоокису, який не оберігає метал від подальшого окиснення. У порошкоподібному стані уран – профорен – горить яскравим полум'ям. З киснем утворює двоокис UO2, триокис UOЗ і велике число проміжних оксидів, найважливіший з яких U3О8. Ці проміжні оксиди за властивостями близькі до UO2 і UOЗ.

                Уран і його сполуки радіаційно і хімічно токсичні. Гранично допустима доза (ПДД) при професійному опромінюванні 5 бер на рік.

                Уран одержують з уранових руд, що містять 0,05-0,5% U. Руди практично не збагачують, за винятком обмеженого способу радіометричного сортування, що ґрунтується на випромінюванні радію, супутнього урану. В основному руди вилуговують розчинами сірчаною, іноді азотною кислотами або розчинами соди з переведенням урану в кислий розчин у вигляді UO2SО4 або комплексних аніонів [UO2SО4)3]4-, а в содовий розчин у вигляді [UO2(СОЗ)3]4-. Для добування і концентрації урану з розчинів і пульпи, а також для очищення від домішок застосовують сорбцію на іонообмінних смолах і екстракцію органічними розчинниками (трибутилфосфат, алкілфосфорні кислоти, аміни). Далі з розчинів додаванням лугу оточують уранати амонію або натрію або гідроокис U(ОН)4. Для отримання сполук високого ступеня чистоти технічні продукти розчиняють в азотній кислоті і піддають афінажним операціям очищення, кінцевими продуктами яких є UOЗ або U3O8; ці оксиди при 650-800°С відновлюються воднем або дисоційованим аміаком до UO2 з подальшим переведенням його в UF4 обробкою газоподібним фтористим воднем при 500-600°С. UF4 може бути одержаний також при осадженні кристалогідрату UF4-nН2О плавиковою кислотою з розчинів з подальшим обезводненням продукту при 450°С в струмі водню. У промисловості основним способом отримання урану з UF4 є його кальцієтермічне або магнієтермічне відновлення з виходом урану у вигляді зливків масою до 1,5 т. Зливки рафінуються у вакуумних печах.

                Металевий уран або його сполуки використовуються в основному як ядерне пальне в ядерних реакторах. Природна або малозбагачувальна суміш ізотопів урану застосовується у стаціонарних реакторах атомних електростанцій, продукт високого ступеня збагачення - в ядерних силових установках або в реакторах, що працюють на швидких нейтронах. 235U є джерелом ядерної енергії в ядерній зброї. 238U служить джерелом вторинного ядерного пального - плутонію.