U posljednjih nekoliko godina tema nuklearne energije postaje sve aktuelnija. Za proizvodnju atomske energije uobičajeno je koristiti materijal kao što je uran. On je hemijski element pripada porodici aktinida.

Hemijska aktivnost ovog elementa određuje činjenicu da se ne nalazi u slobodnom obliku. Za njegovu proizvodnju koriste se mineralne formacije koje se nazivaju rude uranijuma. Oni koncentrišu takvu količinu goriva koja nam omogućava da smatramo da je ekstrakcija ovog hemijskog elementa ekonomski racionalna i isplativa. Trenutno, u utrobi naše planete, sadržaj ovog metala premašuje rezerve zlata 1000 puta(cm. ). Generalno, depoziti ovog hemijskog elementa u tlu, vodi i stijenama procjenjuju se na više od 5 miliona tona.

U slobodnom stanju, uranijum je sivo-bijeli metal koji karakteriziraju 3 alotropske modifikacije: rombični kristal, tetragonalne i kubične rešetke centrirane na tijelo. Tačka ključanja ovog hemijskog elementa je 4200°C.

Uranijum je hemijski aktivan materijal. U zraku ovaj element polako oksidira, lako se otapa u kiselinama, reagira s vodom, ali ne stupa u interakciju s alkalijama.

Uranijumske rude u Rusiji se obično klasifikuju prema razne karakteristike. Najčešće se razlikuju u pogledu obrazovanja. Da oni su endogene, egzogene i metamorfogene rude. U prvom slučaju to su mineralne formacije nastale pod utjecajem visokih temperatura, vlage i taljenja pegmatita. Egzogene formacije minerala uranijuma javljaju se u površinskim uslovima. Mogu se formirati direktno na površini zemlje. To je zbog cirkulacije podzemnih voda i nakupljanja padavina. Metamorfogene mineralne formacije nastaju kao rezultat preraspodjele prvobitno raspoređenog uranijuma.

Prema nivou sadržaja uranijuma, ove prirodne formacije mogu biti:

• super-bogati (preko 0,3%);
• bogati (od 0,1 do 0,3%);
• obični (od 0,05 do 0,1%);
• loše (od 0,03 do 0,05%);
• vanbilansne (od 0,01 do 0,03%).

Moderne primjene uranijuma

Danas se uranijum najčešće koristi kao gorivo za raketne motore i nuklearne reaktore. S obzirom na svojstva ovog materijala, namijenjen je i povećanju snage nuklearnog oružja. Ovaj hemijski element našao je svoju primenu i u slikarstvu. Aktivno se koristi kao žuti, zeleni, smeđi i crni pigmenti. Uranijum se takođe koristi za izradu jezgara za oklopne projektile.

Iskopavanje rude uranijuma u Rusiji: šta je potrebno za to?

Vađenje radioaktivnih ruda vrši se pomoću tri glavne tehnologije. Ako su rudna ležišta koncentrirana što bliže površini zemlje, tada je uobičajeno koristiti otvorenu tehnologiju za njihovo vađenje. Uključuje upotrebu buldožera i bagera koji kopaju velike rupe i utovaruju nastale minerale u kipere. Zatim ide u kompleks za preradu.

Uz duboku pojavu ove mineralne formacije, uobičajeno je koristiti tehnologiju podzemnog rudarenja, koja predviđa stvaranje rudnika dubine do 2 kilometra. Treća tehnologija se značajno razlikuje od prethodnih. In-situ luženje za razvoj ležišta uranijuma uključuje bušenje bunara kroz koje se sumporna kiselina upumpava u ležišta. Zatim se buši još jedan bunar, koji je neophodan za pumpanje rezultirajućeg rastvora na površinu zemlje. Zatim prolazi kroz proces sorpcije, koji omogućava sakupljanje soli ovog metala na posebnoj smoli. Završna faza SPV tehnologija - ciklički tretman smole sumpornom kiselinom. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, koncentracija ovog metala postaje maksimalna.

Ležišta ruda uranijuma u Rusiji

Rusija se smatra jednim od svjetskih lidera u vađenju ruda uranijuma. Tokom proteklih nekoliko decenija, Rusija je konstantno bila među 7 vodećih zemalja po ovom pokazatelju.

Najveća nalazišta ovih prirodnih mineralnih formacija su:

Najveća nalazišta uranijuma u svijetu - vodeće zemlje

Australija se smatra svjetskim liderom u iskopavanju uranijuma. Više od 30% svih svjetskih rezervi je koncentrisano u ovoj državi. Najveća australska nalazišta su Olympic Dam, Beaverley, Ranger i Honeymoon.

Glavni konkurent Australije je Kazahstan, koji sadrži skoro 12% svjetskih rezervi goriva. Kanada i Južna Afrika sadrže po 11% svjetskih rezervi uranijuma, Namibija - 8%, Brazil - 7%. Rusija zatvara prvih sedam sa 5%. Tabela lidera takođe uključuje zemlje poput Namibije, Ukrajine i Kine.

Najveća svjetska nalazišta uranijuma su:

Rezerve i količine proizvodnje uranijumske rude u Rusiji

Istražene rezerve uranijuma u našoj zemlji procjenjuju se na više od 400.000 tona. Istovremeno, pokazatelj predviđenih resursa je više od 830 hiljada tona. Od 2017. godine u Rusiji posluje 16 nalazišta uranijuma. Štaviše, 15 ih je koncentrisano u Transbaikaliji. Rudno polje Streltsovskoye smatra se glavnim nalazištem rude uranijuma. U većini domaćih ležišta, eksploatacija se vrši rudarskom metodom.

• Uran je otkriven u 18. veku. Godine 1789. njemački naučnik Martin Klaproth uspio je iz rude proizvesti uranijum sličan metalu. Zanimljivo je da je ovaj naučnik i otkrivač titanijuma i cirkonija.
• Jedinjenja urana se aktivno koriste u oblasti fotografije. Ovaj element se koristi za bojenje pozitiva i pojačavanje negativa.
• Glavna razlika između uranijuma i drugih hemijskih elemenata je prirodna radioaktivnost. Atomi uranijuma imaju tendenciju da se menjaju nezavisno tokom vremena. Istovremeno emituju zrake nevidljive ljudskom oku. Ovi zraci se dijele na 3 tipa - gama, beta, alfa zračenje (vidi).

Osiromašeni uranijum je mešavina izotopa uranijuma i sastoji se uglavnom od uranijuma-238. Općenito je prihvaćeno da se uranijum iscrpljuje kada je udio uranijuma-235 manji od 0,711% po težini, što stvara zračenje. Istovremeno, po pravilu se u vojne svrhe koristi osiromašeni uranijum sa udelom manjim od 0,3%.

Da li je osiromašeni uranijum radioaktivan?

Da biste to razumjeli, dovoljno je proučiti proces njegovog pojavljivanja. Osiromašeni uranijum nastaje prilikom obogaćivanja uranijuma za nuklearne elektrane ili vojne svrhe. Da bi se to postiglo, prirodni uranijum je obogaćen izotopom uranijuma-235. Kao rezultat toga, većina radioaktivnih izotopa (234 i 235) se ekstrahuje tokom procesa obogaćivanja i ostaje sa obogaćenim uranijumom, dok osiromašeni uranijum ostaje nusproizvod. Kao rezultat toga, radioaktivnost osiromašenog uranijuma je približno 1,7 puta manja od same rude uranijuma.

Kada je dobijen prvi osiromašeni uranijum?

Godine 1940. naučnici u SAD-u i SSSR-u, na početku programa nuklearnog oružja, u procesu obogaćivanja uranijuma, dobili su nusproizvod - kasnije nazvan po analogiji - osiromašeni uranijum. Tih godina se smatrao apsolutno beskorisnim otpadom i u pravilu je bio zakopan.

Kako se skladišti osiromašeni uranijum?

95% osiromašenog uranijuma se skladišti u obliku čvrstog monolita uranijum fluorida na otvorenom u posebnim zatvorenim metalnim posudama, bez pristupa kiseoniku. U Sjedinjenim Američkim Državama 2005. godine, 57.122 rezervoara su bila skladišna, što je skoro 700.000 tona osiromašenog uranijuma.

Gdje se koristi osiromašeni uranijum?

Upotreba osiromašenog uranijuma postala je popularna zbog njegove vrlo velike gustine (19,1 g/cm³) i velikog presjeka hvatanja neutrona. Stoga je uranijum našao primenu u sledećim oblastima:

• U vazduhoplovstvu i brodogradnji - kao protivteže na avionima, raketnim stepenicama, u kobilicama jedrilica;
• U medicini - zaštita tokom terapije zračenjem (), sastavni dio dentalnog porculana - za sjaj;
• U nuklearnoj energiji je sastavni dio MOX gorivo, zaštita od radioaktivnih materijala;
• U industriji i radiografiji zaštita od radioaktivnih materijala. Do kraja dvadesetog veka osiromašeni uranijum se dodavao bojama na staklu i porcelanu. U isto vrijeme, mnogi pogrešno vjeruju da je uranijum bio sadržan u samom porculanu. Međutim, onda to ne bi bilo tako sveprisutno, posebno u laboratorijama - hemijske lopatice, porculanske šolje i čaše, žbuke i tučak izrađuju se od običnog porculana bez dodavanja boja;
• U vojnoj sferi - za proizvodnju granata i oklopa.

Osiromašeni uranijum u projektilima

Vojska je jedna od prvih koja je koristila otpad obogaćenog uranijuma. Godine 1970. Pentagon je otkrio da njihova municija ne može probiti oklop novih sovjetskih tenkova. Kao rezultat toga, osiromašeni uranijum je izabran kao novi materijal za oklopne granate - kao jeftin i dostupnog materijala, visoke gustine - uranijum je po gustini blizak zlatu i volframu. Ovo omogućava manjim projektilima da budu jednake po masi većini drugih metalnih projektila uz smanjenje aerodinamičkog otpora. Osiromašeni uranijum, zbog niske razine toksičnosti i radioaktivnosti, kasnije je korišten u SAD-u, SSSR-u, Velikoj Britaniji i Francuskoj kako u oklopima tako i u oklopnim projektilima visoke kinetičke energije. Slično oružje sa osiromašenim uranijumom korišćeno je u bombardovanju Jugoslavije krajem dvadesetog veka, u obe američke operacije u Iraku.

Osiromašeni uranijum u oklopu tenkova

Osiromašeni uranijum se koristi ne samo u oklopnim granatama, već iu samom oklopu tenkova kao sloj između čelični limovi. Tako Abrams tenkovi nakon 1998. nose osiromašeni uranijum - takozvanu uranijumsku keramiku - u prednjim delovima tornja.

Da li se osiromašeni uranijum koristi u nuklearnom oružju?

Čudno, ali u nuklearnom oružju koriste se ne samo, već i iscrpljeni. Međutim, koristi se samo kao omotač nuklearnog punjenja i kao jedna od komponenti nuklearnog goriva, što povećava snagu eksplozije.

Da li je osiromašeni uranijum štetan?

Ne postoje tačne informacije o dugoročnim efektima upotrebe municije sa osiromašenim uranijumom na zdravlje ljudi. Međutim, brojni ekolozi izražavaju zabrinutost zbog mogućih izbijanja rak u područjima gdje se takvi projektili koriste. Na primjer, tokom operacije u Iraku 1991. godine, Sjedinjene Države su koristile oko 14.000 granata tankova sa osiromašenim uranijumom i skoro milion granata kalibra 30 milimetara. Ukupno je utrošeno skoro 300 tona osiromašenog uranijuma čista forma. Mnogi vojnici su nakon ove operacije imali rak.

Nakon bombardovanja Jugoslavije, na njenoj teritoriji otkriveno je 8 ozbiljno kontaminiranih mesta koja su prethodno bila bombardovana granatama sa osiromašenim uranijumom. Tako je zaposlenima UN bilo zabranjeno da koriste vodu iz lokalnih izvora. Međutim, veza između uzroka i posljedica nije službeno dokazana.

Hemijska toksičnost osiromašenog uranijuma

Osiromašeni uranijum nanosi najveću štetu ne svojom radioaktivnošću, već svojom hemijskom toksičnošću. Kada se proguta, posebno u obliku soli, uranijum se akumulira u jetri, slezeni i bubrezima.

Opasnost od zračenja osiromašenog uranijuma

Ako je toksičnost osiromašenog uranijuma maksimalna kada uđe u tijelo u obliku tekućine, tada je najveća šteta od zračenja nanosi u stanju prašine. Alfa zračenje malih čestica osiromašenog uranijuma u jednjaku i plućima izaziva razvoj malignih kancerogenih tumora. Ako govorimo o vanjskom zračenju osiromašenog uranijuma, onda je ono toliko beznačajno da ga može zaustaviti čak i običan list papira. U osnovi, uranijum u telu je koncentrisan u kostima.

Zabrana upotrebe osiromašenog uranijuma

Više od 90 nevladinih organizacija pozvalo je na zabranu upotrebe osiromašenog uranijuma u proizvodnji oružja. Ovo pitanje je više puta pokretano u UN i Evropskom parlamentu. Ali, na primjer, Francuska i UK u Evropskoj uniji uvijek su stavljale veto na ovo pitanje. Do decembra 2008. Rezoluciju Generalne skupštine UN-a o provođenju dodatne studije o posljedicama upotrebe oružja sa osiromašenim uranijumom podržala je 141 država, četiri su bile protiv - Francuska, Velika Britanija, SAD i Izrael, još 34 su bile suzdržane, uključujući Rusija.

Gdje se u Rusiji skladišti osiromašeni uranijum?

Ruske zalihe osiromašenog uranijuma iznose oko 700 miliona tona domaće proizvodnje i više od 100 miliona tona kupljenih po simboličnoj cijeni od evropskih kompanija. U Rusiji se osiromašeni uranijum koristi ne samo za skladištenje, već i kao gorivo za reaktore na brzim neutronima (). Takođe, osiromašeni uranijum prolazi kroz proceduru ponovnog obogaćivanja - oko 15% ide u obogaćeni uranijum.

Kao početne lokacije za skladištenje osiromašenog uranijuma koriste se teritorije četiri prerađivačka preduzeća:

• Novouralsk, Sverdlovsk region– Uralski elektrohemijski kombinat
• Angarsk, oblast Irkutsk - Angarska hemijska fabrika za elektrolizu
• Seversk, Tomska oblast – Sibirski hemijski kombinat
• Zelenogorsk, Krasnojarsk Teritorija – Elektrohemijska fabrika

Koliko je rude potrebno za proizvodnju nisko obogaćenog uranijuma kao goriva za nuklearnu elektranu? Općenito je prihvaćeno da je gorivo uranijum uranijum, čiji je sadržaj izotopa uranijuma-235 doveden do 4%. U prirodnoj rudi ovaj izotop iznosi samo 0,7%, odnosno potrebno je povećati njegovu koncentraciju za 6 puta.

Podsjećam da su do osamdesetih godina prošlog vijeka Evropa i SAD obogaćivale uranijum samo na „mrežama“, trošeći ogromnu količinu električne energije na ovaj posao. Tehnološki momenat, ali, kako kažu, sa velikim posljedicama. Prirodni uranijum heksafluorid može "isisati" 235. izotop dok ne prestane - tako da minimalna količina ostane u "repovima". Ali šta to znači u slučaju metode difuzije? Više „mreža“, više kontejnera za originalni heksafluorid i, naravno, više troškova energije. I sve to povećava troškove, kvari ekonomske pokazatelje, smanjujući profit. Nije interesantno generalno. Dakle, u zapadnim "repovima" uranijuma-235 - 0,3%, a 0,4% ide u dalji rad. Kod ovakvih „repova“ slika je sljedeća: za 1 kg LEU potrebno je 8 kg rude + 4,5 SWU (odvojne radne jedinice).

Za prošivene jakne slika je bila i ostala nešto drugačija - uostalom, rad naših „igala“ je mnogo jeftiniji. Zapamtite - "igla" zahtijeva 20-30 puta manje struje po 1 JZU. Nije bilo smisla štedjeti rad na separaciji, originalni uranijum heksafluorid je pažljivije „iscijeđen”: 0,2% uranijuma-235 ostaje u našim „repovima”, 0,5% je utrošeno na dalje obogaćivanje. Čini se da je razlika samo 0,1%, zašto obraćati pažnju na takvu sitnicu? Da, nije sve tako jednostavno: na našim "iglama" za dobijanje 1 kg LEU potrebno je 6,7 kg rude + 5,7 SWU. 1,3 kg manje rude - to jest, mi smo se prema crijevima odnosili mnogo opreznije od demokrata.

Ali to nije sve. 1 SWU na našim centrifugama košta oko 20 dolara, na "mrežama" 1 JZU košta od 70 do 80. To znači da je za Zapad nalazište uranijuma, u kojem je cijena rude, recimo, 100 dolara, veoma skupa. Izračunajmo 1 kg LEU na kalkulatoru da bude jasno.

1 kg LEU = 8 kg rude + 4,5 SWU, tj.

1 kg LEU = 8 x 100 + 4,5 x 70 = 1.115 $.

A sada stavljamo naše brojeve i dobijamo:

1 kg LEU = 6,7 kg rude + 5,7 SWU

1 kg LEU = 6,7 x 100 + 5,7 x 20 = 784 USD

To znači da je upravo ležište uranijuma, koje je za nas bilo preskupo za civilizovani Zapad. Otprilike, na Zemlji ima VIŠE uranijuma za našu tehnologiju nego za zapadnu tehnologiju. Od trenutka kada je Europa ovladala Zippeovim centrifugama, rezerve uranijuma u svjetskoj statistici su dramatično porasle, iako braća geolozi za to nisu mrdnula prstom: ranije otkrivena ležišta počela su se prepoznavati kao komercijalno isplativa, to je sve. Ali URENCO je uključio svoje centrifuge 80-ih godina, a nuklearne elektrane u Evropi i Sjedinjenim Državama pojavile su se mnogo ranije, zar ne? To znači da se od kraja 40-ih godina prošlog veka nalazišta uranijuma eksploatišu izuzetno široko, bez uštede na prirodnim rudama. Grubo rečeno, Zapad je "ubijao" jedno polje za drugim, skačući na nove. A strašno neekonomični Mordor nije žurio: našli su depozit i isisali ga do dna, bez gužve i žurbe. Istovremeno, ne smijemo zaboraviti da su nuklearne zemlje tokom godina Hladnog rata vrlo aktivno povećavale svoje zalihe visokoobogaćenog uranijuma visokog kvaliteta, a za to je potrebno mnogo više prirodne rude uranijuma. Na 1 kg HEU se troši otprilike 275 kg rude, a račun HEU u zemljama nuklearnog kluba bio je stotine tona. A HEU nije samo oružje, pokreću ga podmorski reaktori, pokreće ga mnogo istraživačkih reaktora. Općenito, čovječanstvo je svoje rude uranijuma trošilo vrlo, vrlo intenzivno, a sve što možemo reći u svoju odbranu je da nismo prvi počeli.

Postoji još jedna stvar koju trebate znati. Kada nam se kaže: „iskopano je toliko tona rude uranijuma“, važno je shvatiti da se ne radi o planinama od nekakvih oblutaka ili metalnih ingota. U industriji urana, sve rezerve rude tradicionalno se pretvaraju u koncentrat uranijuma – tačnije u U3O8, azot-oksid. Tradicionalno je to bio prah žuta boja i nazvala ga "žuta torta", ali sada je malo zastarjela. U procesu obogaćivanja rude koristi se čitav ciklus njene prerade, jedan od sastavni dijelovi koji se peče. IN poslednjih godina različite biljke koriste različite temperature, pa je boja uranovog koncentrata vrlo različita - od tamnozelene do crne. Ali procedura prerade rude je posebna tema, prilično velika, a za sada pokušavamo da se bavimo nalazištima i proizvodnjom. Ostavite to po strani, ali zapamtite: svi razgovori o rudi uranijuma su razgovori o koncentratu uranijuma. I s pravom - ove rude su takođe veoma različite različit iznos imaju uranijum, tako da je bilo nemoguće bez takve “standardizacije”.

Kada su ljudi otkrili ovaj metal i zašto se zapravo zove "uranijum"? Priča je stara ali zanimljiva. Sada svi znamo šta je zračenje i s pravom ga ne podnosimo i plašimo ga se. A u ranijim vremenima ljudi nisu znali ništa o zračenju – možda zato i nisu patili od nje?.. Među rudama i mineralima u rudnicima srebra srednjovjekovni rudari često su nalazili teški crni mineral – katran tzv. blende. Pouzdano se zna da je zamka poznata od 1565. godine - tada je otkrivena u Rudnim planinama Saksonije, ali za nju nisu smislili nikakvu posebnu primjenu. Godine 1789. njemački analitički hemičar Martin Klaproth zainteresovao se za ovaj mineral i odlučio da ga pravilno hemijski analizira. Ruda je dopremljena u njegovu laboratoriju iz rudnika Jakhimovo u današnjoj Češkoj. Becquerel i Curie su kasnije došli do svojih otkrića o mineralima iz istog Jakhimiva, pa predlažem da to zapišem ovako:

"Domovina" uranijuma je Češka.

Martin Klaproth

Klaprot je radio veoma marljivo: topio je minerale na različitim temperaturama, sa i bez vazduha, sipao sve vrste kiselina i kraljevske vode, sve dok na kraju nije dobio sinterovanu masu sa jasno vidljivim zrncima metala. Bilo je to 1789. godine - 8 godina nakon što su astronomi otkrili do tada nepoznatu planetu, koju su nazvali Uran. Evo šta je o tome napisao sam Klaproth: „Ranije je priznato postojanje samo 7 planeta, što odgovara 7 metala, koji su nosili imena planeta. S tim u vezi, preporučljivo je, slijedeći tradiciju, novi metal nazvati po novootkrivenoj planeti. Riječ 'uranijum' dolazi od grčke riječi za 'nebo' i stoga se može odnositi na nebeski metal." Oni se ne svađaju sa otkrivačima - tako da sada imamo posla sa ovim "nebeskim metalom".

Sam Klaproth, međutim, nije uspio dobiti čisti uranijum; to je postigao tek 1840. E.M. Peligo. Godine 1896. Becquerel je otkrio da jedinjenja uranijuma zrače fotografski papir - tako je počelo proučavanje radioaktivnosti. Do najstrašnijeg i najstrašnijeg oružja, do najveće "rezerve energije" čovječanstvo se polako kretalo ...

ruda uranijuma

Sa stanovišta geologa na Zemlji, ruda uranijuma nije samo mnogo, već mnogo. Ali ne dobija svaki mineral uranijuma ponosno ime "ruda": minerali u kojima ima vrlo malo uranijuma i puno otpadnih stijena ne smatraju se rudama. Dobrim rudama smatraju se minerali u kojima ima više od 0,1% uranijuma (1 kg na 1000 kg stijene), ali postoje izuzeci. Na primjer, u Južnoj Africi, u ležištu Witwatersland, uranijum se vadi iz rude, u kojoj je njegova koncentracija samo 0,01%, a kopa se u industrijskom obimu. Kako to? Da, ovaj nebeski metal nije jednostavan - često se nalazi u istim stijenama gdje se nalazi zlato. Pošto se zlato „vadi“ iz ove stene, zašto ga ne „pokupiti“ na gomilu i uranijum – to je logika. Zlato kao glavna svrha prerade rude, uranijum kao sporedna. "Često" ima i brojčanu vrijednost: 12% iskopanog uranijuma u svijetu je nusproizvod zlata i drugih rudnika. U SAD se, na primjer, uranijum dobiva iz stijena s koncentracijom od 0,008% općenito - iz fosforita Floride. Glavna proizvodnja je fosfor, uran - do gomile... Pa, ako se ne dotičete takvih egzotičnih stvari, onda se rude uranijuma dijele na 4 vrste razreda prema sadržaju: bogate - sa sadržajem uranijuma većim od 1%; privatnici - od 0,1 do 1,0%; siromašni - od 0,03 do 0,1% i siromašni - manje od 0,03%.

A rude uranijuma se dijele u 5 klasa, ovisno o tome koja tehnologija se koristi za ekstrakciju i preradu nebeskog metala. Otprilike - kakve prerade treba napraviti pored ležišta. To je također takva tradicija: budući da je koncentracija uranijuma uvijek mala, nikome ne pada na pamet da transportuje milione tona kamena bilo gdje. Rudnik, rudnik, kamenolom i kraj do kraja - sve što je potrebno za preradu.

Međutim, ovo nisu sve vrste klasifikacije ruda uranijuma: budući da svi živimo u svijetu u kojem je profit najvažniji, možda je glavna klasifikacija po cijeni konačnog proizvoda (onog koncentrata uranijuma, žutog kolača). Neka vrsta generalizirajućeg indikatora, u kojem se odbacuju svi detalji – kolika je bila koncentracija uranijuma u rudi, kako je iskopana i prečišćena, koliko je koštala infrastruktura. Nije bitno šta je bilo PRIJE, bitno je kako je rezultat ispao. Postoje samo 3 kategorije: 1) depoziti gdje je cijena 1 kg koncentrata manja od 40 USD po kg; 2) gde je cena od 40 do 80 dolara po kilogramu; 3) gde je cena koštanja od 80 do 130 dolara po kilogramu. Sve što je skuplje od 130 dolara danas je „non-shield“, jer je veoma skupo. Ali koliko će dugo trajati takvo zanemarivanje-površnost? Do 2006. IAEA je smatrala uran superskupim i po cijeni većoj od 80 dolara/kg, ali sada je odlučila da je potrebno centrifuge procijeniti prema njihovim zaslugama - niska cijena obogaćivanja omogućava bezbednu upotrebu rude. više od 80 dolara. Naše centrifuge 10. generacije su tek počele da se koriste, stoga se ne može isključiti da nakon nekog vremena bar od 130 dolara više neće biti „isključen“. U carstvu mraka i užasa sa ekonomijom raskomadanom, počela je industrijska eksploatacija reaktora na brzim neutronima BN-800, projektira se BN-1200, u 2020. planirano je i pokretanje olovnog reaktora u okviru projekta Proryv , do 2030. postoji nada za implementaciju zatvorenog nuklearnog ciklusa.

Ipak, nemojmo se upuštati u projekte i hipoteze – fokusirajmo se na ono što imamo danas. 2006. godine vjerovalo se da se na trećoj planeti od Sunca nalazi 5.000.000 tona ruda uranijuma, sljedeći izvještaj IAEA-e objavljen je 2010. godine. U ovom izvještaju su centrifuge po prvi put prepoznate kao jedina metoda obogaćivanja uranijuma danas, po prvi put je "granična" granica podignuta sa 80 USD/kg na 130 USD/kg. Nova brojka za rezerve rude uranijuma na Zemlji je 6.306.300 tona. Ponavljam - ovo nije povećanje zbog novih nalazišta, ovo je pretvaranje geoloških ruda u industrijske. I to se dogodilo iz jednostavnog razloga - IAEA je prepoznala da je sve osim centrifuga zlo, i toga se više nećemo sjećati. Povećanje obnovljivih ruda iznosilo je 26% - bez dodatnih ulaganja u istraživanje.

Ne tako često u istoriji civilizacije, razvoj tehnologije je imao ozbiljan uticaj na geopolitiku, a uranijum i centrifuge su isti slučaj. Odgonetnimo na prste šta znači pojava komercijalnog interesa za ležišta uranijuma, koja su do tada ostala netaknuta dugi niz godina? Prvo, zemlje "atomskog kluba" su vidjele svoj interes za onim teritorijama na kojima su se nalazila ta nalazišta. Na primjer, nalazišta u Kirovogradskoj oblasti postala su interesantna ne samo za Ukrajinu... Drugo, zemlje koje nisu bile članice "atomskog kluba" uvidjele su da im uranijum može biti dovoljan. I to nije moja teoretska izmišljotina: delegacije iz 52 zemlje su prisustvovale upravo prošlom Atomexpu-2016, a samo 32 zemlje imale su nuklearnu energiju barem u nekom obliku.20 zemalja su pridošlice koje su osjetile perspektivu.

Kalkulator

Šta je zanimljivo u uranijumu - neka kaže kalkulator. Imamo 6.306.300 tona rude, u kojoj sadržaj uranijuma-235 (koji, zapravo, „gori“ u reaktorima nuklearnih elektrana) u prosjeku iznosi 0,72%. Dakle, ako se sva ruda uranijuma pretvori u uranijum-235, imamo 45.405 tona. U smislu troškova energije, 1 tona uranijuma-235 odgovara 2.000.000 tona benzina. Prema tome, konverzija rezervi uranijuma-235 u ekvivalent nafte iznosi 90,81 milijardu tona nafte. Da li je to puno ili malo? Istražene rezerve nafte na Zemlji danas su 200 milijardi tona. Rezerve uranijuma su skoro polovina, skoro 50%. A kakvi su izgledi? Tehnologija proizvodnje ulja dovedena je do gotovo savršenstva, slična je i tehnologija njegove prerade. Da bi se povećale rezerve nafte, potrebno je ili: a) nastaviti tražiti sve više i više novih nalazišta, koja po sadašnjim cijenama ugljovodonika usporavaju već dvije godine; b) saglasni da će nafta godinama samo rasti, jer je je sve manje. Nafta iz škriljaca, o kojoj toliko pričaju boljševici, menjševici i drugi, nije zanimljiva na sadašnjem nivou cijena, ali prije ili kasnije će doći trenutak kada će se morati iskoristiti njene rezerve, i to ne samo u Sjedinjenim Državama.

Ali s uranijumom - nešto drugačija slika, mnogo manje nedvosmislena. Još nismo otkrili kolika će biti cijena 1 JZU na najnovijim generacijama Rosatomovih centrifuga – a već smo vidjeli kako tehnologija obogaćivanja može povećati rezerve rude uranijuma. Rad BN-800 je tek počeo, BN-1200 je još samo na crtežima, rezultate projekta Proryv ćemo vidjeti tek 2020. godine. Ali hajde da, bez nepotrebne skromnosti (koliko je to ipak moguće), navedemo istorijsku činjenicu: tokom čitavog postojanja nuklearnog projekta nije bilo grešaka u razvoju tehnologija bivšeg Ministarstva srednje mašinogradnje, bivšeg Ministarstvo za atomsku energiju i sadašnji Rosatom. Određeni nedostaci, nedostaci - da, bilo je, ali generalna linija razvoja, da se razumijemo, nije prekinula ni jednom.

Jednostavno nema razloga da ne vjerujemo da će Rosatomova borba za zatvoreni nuklearni ciklus završiti uspjehom – po mom mišljenju, naravno. Mislite li da je ova izjava previše hrabra? I pogledajmo okolo, na trenutak dopustivši sebi da zaboravimo da je glavno dostignuće čovječanstva najnoviji model iPhonea. Ne samo da vjeruju u pouzdanost naših tehnologija, već potpisuju ugovore za izgradnju nuklearnih elektrana, ne samo "starih kupaca" - poput Mađarske, Irana i Finske, Kine i Indije. Po prvi put će se nuklearne elektrane pojaviti u Egiptu, Vijetnamu, Bjelorusiji, Turskoj, Bangladešu, Indoneziji - a to će biti nuklearne elektrane ruske proizvodnje. Dakle, nisam jedini koji vjeruje u naše tehnologije, u njihov progresivni razvoj. I nisam jedini koji je uvjeren da bi sa sljedećim skokom u razvoju tehnologije rezerve uranijuma mogle biti veće od rezervi ugljovodonika... I nemojmo zanemariti još jednu moguću rezervu uranijuma - nova nalazišta. Postoji, na primer, zemlja u kojoj stepen razvijenosti teritorije geološkim istraživanjima još uvek ne prelazi mnogo 60% - Rusija. Postoje zemlje u kojima uopće nema vremena za geološka istraživanja - na primjer, Avganistan, Eritreja.

Ali razmatranje perspektiva nuklearne energije je posebna i vrlo ozbiljna tema koju treba ostaviti za kasnije. A ova bilješka je uvodna napomena u Uranium Dungeons, u kojoj želim ponuditi da vidimo: šta je bilo, šta je postalo i kako smo došli do takvog života. I, naravno, bez priča o novim iPhoneima iz moćnih SAD-a, ni stvari neće proći. Imam ih i, kao i obično, nije bilo potrebno ništa izmišljati.

U kontaktu sa

Uranijum je radioaktivni metal. U prirodi se uranijum sastoji od tri izotopa: uranijum-238, uranijum-235 i uranijum-234. najviši nivo stabilnost je fiksirana u uranijumu-238.

radioaktivnog raspada uranijuma

Radioaktivni raspad je proces nagle promjene sastava ili unutrašnje strukture atomskih jezgara koje karakterizira nestabilnost. U tom slučaju se emituju elementarne čestice, gama kvanti i/ili nuklearni fragmenti. Radioaktivne supstance sadrže radioaktivno jezgro. Ćerka jezgra koja je rezultat radioaktivnog raspada također može postati radioaktivna i nakon određenog vremena prolazi kroz raspad. Ovaj proces se nastavlja sve dok se ne formira stabilno jezgro bez radioaktivnosti. E. Rutherford je eksperimentalno dokazao 1899. da soli urana emituju tri vrste zraka:

• α-zrake - tok pozitivno nabijenih čestica
• β-zrake - tok negativno nabijenih čestica
• γ-zraci - ne stvaraju devijacije u magnetnom polju.

Radioaktivnost uranijuma

Prirodna radioaktivnost je ono što razlikuje radioaktivni uran od ostalih elemenata. Atomi uranijuma, bez obzira na sve faktore i uslove, postepeno se menjaju. U tom slučaju se emituju nevidljivi zraci. Nakon transformacija koje se dešavaju sa atomima urana, dobija se drugi radioaktivni element i proces se ponavlja. Ponavljat će onoliko puta koliko je potrebno da dobije neradioaktivni element. Na primjer, neki lanci transformacija imaju do 14 faza. U ovom slučaju, međuelement je radij, a posljednja faza je formiranje olova. Ovaj metal nije radioaktivni element, pa su brojne transformacije prekinute. Međutim, potrebno je nekoliko milijardi godina za potpunu transformaciju uranijuma u olovo.
Radioaktivna ruda uranijuma često izaziva trovanja u preduzećima koja se bave ekstrakcijom i preradom uranijumskih sirovina. U ljudskom organizmu uranijum je opšti ćelijski otrov. Uglavnom pogađa bubrege, ali se javljaju i lezije jetre i gastrointestinalnog trakta.
Uranijum nema potpuno stabilne izotope. Najduži životni vijek zabilježen je za uranijum-238. Polu-raspad uranijuma-238 dešava se tokom 4,4 milijarde godina. Nešto manje od jedne milijarde godina je poluraspad uranijuma-235 - 0,7 milijardi godina. Uran-238 zauzima preko 99% ukupne zapremine prirodnog uranijuma. Zbog svog kolosalnog poluraspada, radioaktivnost ovog metala nije visoka, na primjer, alfa čestice ne mogu prodrijeti u stratum corneum ljudske kože. Nakon niza studija, naučnici su otkrili da glavni izvor zračenja nije sam uranijum, već gas radon koji se njime formira, kao i produkti njegovog raspadanja koji ulaze u ljudski organizam tokom disanja.

Sadržaj članka

URAN, U (uran), metalni hemijski element iz familije aktinida, koji uključuje Ac, Th, Pa, U i transuranijumske elemente (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr ). Uranijum je postao poznat po upotrebi u nuklearnom oružju i nuklearnoj energiji. Uranijum oksidi se takođe koriste za bojenje stakla i keramike.

Pronalaženje u prirodi.

Sadržaj uranijuma u zemljinoj kori iznosi 0,003%, nalazi se u površinskom sloju zemlje u obliku četiri vrste naslaga. Prvo, to su vene uraninita, odnosno uranijumske smole (uranijum dioksid UO 2), veoma bogate uranijumom, ali retke. Oni su praćeni naslagama radijuma, jer je radijum direktan proizvod izotopskog raspada uranijuma. Takve vene nalaze se u Zairu, Kanadi (Veliko medvjeđe jezero), Češkoj i Francuskoj. Drugi izvor uranijuma su konglomerati torija i rude uranijuma, zajedno sa rudama drugih važnih minerala. Konglomerati obično sadrže dovoljne količine zlata i srebra za ekstrakciju, a uran i torijum postaju prateći elementi. Velika nalazišta ovih ruda nalaze se u Kanadi, Južnoj Africi, Rusiji i Australiji. Treći izvor uranijuma su sedimentne stijene i pješčenici, bogati mineralom karnotitom (kalij uranil vanadat), koji pored uranijuma sadrži značajnu količinu vanadijuma i drugih elemenata. Takve rude nalaze se u zapadnim državama Sjedinjenih Država. Gvozdeno-uranski škriljci i fosfatne rude predstavljaju četvrti izvor depozita. Bogata ležišta nalaze se u škriljcima Švedske. Neke fosfatne rude u Maroku i Sjedinjenim Državama sadrže značajne količine uranijuma, a nalazišta fosfata u Angoli i Centralnoafričkoj Republici još su bogatija uranijumom. Većina lignita i neki ugljevi obično sadrže nečistoće uranijuma. Nalazišta lignita bogata uranijumom pronađena su u Sjevernoj i Južnoj Dakoti (SAD), a bitumenski ugalj u Španiji i Češkoj.

Otvaranje.

Uranijum je 1789. godine otkrio nemački hemičar M. Klaproth, koji je element nazvao u čast otkrića planete Uran 8 godina ranije. (Klaproth je bio vodeći hemičar svog vremena; otkrio je i druge elemente, uključujući Ce, Ti i Zr.) Zapravo, supstanca koju je Klaproth dobio nije bila elementarni uran, već njegov oksidirani oblik, a elementarni uran je bio prvi dobio je francuski hemičar E. .Peligot 1841. Od trenutka otkrića do 20. veka. uranijum nije bio toliko važan kao sada, iako mnogo fizička svojstva, kao i atomska masa i gustina su određene. Godine 1896, A. Becquerel je otkrio da soli uranijuma imaju zračenje koje osvjetljava fotografsku ploču u mraku. Ovo otkriće je podstaklo hemičare na istraživanja u oblasti radioaktivnosti, a 1898. godine francuski fizičari, supružnici P. Curie i M. Sklodowska-Curie, izolovali su soli radioaktivnih elemenata polonija i radijuma, a E. Rutherford, F. Soddy, C. Faience i drugi naučnici razvili su teoriju radioaktivnog raspada, koja je postavila temelje moderne nuklearne hemije i nuklearne energije.

Prve primjene uranijuma.

Iako je bila poznata radioaktivnost soli uranijuma, njegove rude su u prvoj trećini ovog veka korišćene samo za dobijanje pratećeg radijuma, a uranijum se smatrao nepoželjnim nusproizvodom. Njegova upotreba bila je koncentrisana uglavnom u tehnologiji keramike i metalurgije; Uranijum oksidi su se široko koristili za bojenje stakla u boje od blijedo žute do tamnozelene, što je doprinijelo razvoju jeftine proizvodnje stakla. Danas se proizvodi iz ovih industrija identificiraju kao fluorescentni pod ultraljubičastim svjetlom. Tokom Prvog svetskog rata i ubrzo nakon toga, uranijum u obliku karbida je korišćen u proizvodnji alatnih čelika, slično kao Mo i W; 4–8% uranijuma zamijenilo je volfram, koji je u to vrijeme bio ograničen u proizvodnji. Za dobijanje alatnih čelika 1914–1926, godišnje se proizvodilo nekoliko tona ferouranija koji je sadržavao do 30% (mas.) U. Međutim, ova upotreba uranijuma nije dugo trajala.

Moderna upotreba uranijuma.

Industrija uranijuma počela je da se formira 1939. godine, kada je izvršena fisija izotopa uranijuma 235 U, što je dovelo do tehničke implementacije kontrolisanih lančanih reakcija fisije uranijuma u decembru 1942. To je bilo rođenje ere atoma, kada se uranijum iz sporednog elementa pretvorio u jedan od najvažnijih elemenata u životnom društvu. Vojni značaj uranijuma za proizvodnju atomske bombe i njegova upotreba kao goriva u nuklearnim reaktorima stvorila je potražnju za uranijumom koja je astronomski porasla. Zanimljiva hronologija rasta potražnje za uranijumom zasnovana je na istoriji ležišta u Velikom medvjeđem jezeru (Kanada). Godine 1930. u ovom jezeru je otkrivena smolasta mješavina, mješavina uranovih oksida, a 1932. godine na ovom području uspostavljena je tehnologija za prečišćavanje radijuma. Od svake tone rude (katranske mešavine) dobija se 1 g radijuma i oko pola tone nusproizvoda – koncentrata uranijuma. Međutim, radijuma je bilo malo i njegovo vađenje je zaustavljeno. Od 1940. do 1942. godine razvoj je nastavljen i ruda uranijuma je isporučena u Sjedinjene Države. Godine 1949. slično prečišćavanje uranijuma, uz neke modifikacije, primijenjeno je za proizvodnju čistog UO 2 . Ova proizvodnja je porasla i sada je jedna od najvećih proizvodnje uranijuma.

Svojstva.

Uranijum je jedan od najtežih elemenata koji se nalaze u prirodi. Čisti metal je vrlo gust, duktilan, elektropozitivan sa niskom električnom provodljivošću i visoko reaktivan.

Uranijum ima tri alotropske modifikacije: a-uranijum (ortorombska kristalna rešetka), postoji u rasponu od sobnoj temperaturi do 668° S; b- uranijum (složena kristalna rešetka tetragonalnog tipa), stabilan u rasponu od 668–774 ° C; g- uranijum (telesno centrirana kubična kristalna rešetka), stabilan od 774°C do tačke topljenja (1132°C). Pošto su svi izotopi uranijuma nestabilni, svi njegovi spojevi pokazuju radioaktivnost.

Izotopi uranijuma

238 U, 235 U, 234 U se nalaze u prirodi u omjeru 99,3:0,7:0,0058, a 236U u tragovima. Svi ostali izotopi uranijuma od 226 U do 242 U dobijaju se veštački. Izotop 235 U je od posebnog značaja. Pod djelovanjem sporih (toplinskih) neutrona dijeli se uz oslobađanje ogromne energije. Potpuna fisija od 235 U rezultira oslobađanjem "ekvivalenata toplinske energije" od 2h 10 7 kWh/kg. Fisija 235 U može se koristiti ne samo za proizvodnju velikih količina energije, već i za sintetizaciju drugih važnih aktinidnih elemenata. Prirodni izotopni uran se može koristiti u nuklearnim reaktorima za proizvodnju neutrona proizvedenih fisijom 235U, dok višak neutrona koji nije potreban lančanom reakcijom može biti zarobljen drugim prirodnim izotopom, što rezultira proizvodnjom plutonija:

Kada su brzi neutroni bombardovani sa 238 U, javljaju se sljedeće reakcije:

Prema ovoj shemi, najčešći izotop 238 U može se pretvoriti u plutonijum-239, koji je, kao i 235 U, također sposoban za fisiju pod djelovanjem sporih neutrona.

Trenutno je dobiven veliki broj umjetnih izotopa uranijuma. Među njima, 233 U je posebno istaknut po tome što se takođe fisije u interakciji sa sporim neutronima.

Neki drugi umjetni izotopi uranijuma često se koriste kao radioaktivni tragači (traceri) u kemijskim i fizičko istraživanje; to je prije svega b- emiter 237 U i a- emiter 232 U.

Veze.

Uranijum, visoko reaktivan metal, ima oksidaciona stanja od +3 do +6, blizak je beriliju u nizu aktivnosti, u interakciji sa svim nemetalima i formira intermetalna jedinjenja sa Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn i Zn. Posebno je reaktivan fino usitnjeni uran, koji na temperaturama iznad 500°C često ulazi u reakcije karakteristične za uranijum hidrid. Grudasti uranijum ili strugotine gori sjajno na 700-1000°C, dok pare uranijuma gore već na 150-250°C; uranijum reaguje sa HF na 200-400°C, formirajući UF 4 i H 2 . Uran se polako otapa u koncentrovanom HF ili H 2 SO 4 i 85% H 3 PO 4 čak i na 90 °C, ali lako reaguje sa konc. HCl i manje aktivan sa HBr ili HI. Najaktivnije i najbrže se odvijaju reakcije uranijuma s razrijeđenim i koncentriranim HNO 3 sa stvaranjem uranil nitrata ( vidi ispod). U prisustvu HCl, uranijum se brzo otapa u organskim kiselinama, formirajući organske soli U 4+. U zavisnosti od stepena oksidacije, uranijum formira nekoliko vrsta soli (najvažnija među njima sa U 4+, jedna od njih je UCl 4 lako oksidirajuća zelena so); uranilne soli (UO 2 2+ radikal) tipa UO 2 (NO 3) 2 su žute i fluoresciraju u zelenoj boji. Uranilne soli nastaju otapanjem amfoternog oksida UO 3 (žute boje) u kiseloj sredini. U alkalnom okruženju, UO 3 formira uranate tipa Na 2 UO 4 ili Na 2 U 2 O 7. Potonje jedinjenje ("žuti uranil") koristi se za proizvodnju porculanskih glazura i u proizvodnji fluorescentnih stakala.

Uranijum halogenidi su široko proučavani 1940-1950-ih, jer su bili osnova za razvoj metoda za odvajanje uranijumskih izotopa za atomsku bombu ili nuklearni reaktor. Uranijum trifluorid UF 3 dobijen je redukcijom UF 4 vodonikom, a dobijen je uran tetrafluorid UF 4 Različiti putevi reakcijama HF sa oksidima tipa UO 3 ili U 3 O 8 ili elektrolitičkom redukcijom uranilnih spojeva. Uranijum heksafluorid UF 6 se dobija fluoracijom U ili UF 4 elementarnim fluorom ili delovanjem kiseonika na UF 4 . Heksafluorid formira prozirne kristale sa visokim indeksom prelamanja na 64°C (1137 mmHg); jedinjenje je isparljivo (sublimira na 56,54 °C pod normalnim uslovima pritiska). Uranijum oksohalidi, na primjer, oksofluoridi, imaju sastav UO 2 F 2 (uranil fluorid), UOF 2 (uranijum oksid difluorid).