Téma jaderné energetiky je v posledních letech stále aktuálnější. K výrobě jaderné energie se běžně používá materiál jako je uran. On je chemický prvek, patřící do rodiny aktinidů.

Chemická aktivita tohoto prvku určuje skutečnost, že není obsažen ve volné formě. K jeho výrobě se používají minerální útvary zvané uranové rudy. Koncentrují takové množství paliva, které umožňuje těžbu tohoto chemického prvku považovat za ekonomicky racionální a rentabilní. V současnosti v útrobách naší planety obsah tohoto kovu převyšuje zásoby zlata 1000krát(cm. ). Obecně se ložiska tohoto chemického prvku v půdě, vodním prostředí a horninách odhadují na více než 5 milionů tun.

Ve volném stavu je uran šedo-bílý kov, který se vyznačuje 3 alotropními modifikacemi: kosočtverečné krystalické, tetragonální a na tělo centrované kubické mřížky. Bod varu tohoto chemického prvku je 4200 °C.

Uran je chemicky aktivní látka. Na vzduchu tento prvek pomalu oxiduje, snadno se rozpouští v kyselinách, reaguje s vodou, ale neinteraguje s alkáliemi.

Uranové rudy v Rusku jsou obvykle klasifikovány podle různé znaky. Nejčastěji se liší ve vzdělání. Ano jsou endogenní, exogenní a metamorfogenní rudy. V prvním případě se jedná o minerální útvary vzniklé vlivem vysokých teplot, vlhkosti a tavenin pegmatitu. Exogenní formace uranových minerálů se vyskytují v povrchových podmínkách. Mohou se tvořit přímo na povrchu Země. K tomu dochází v důsledku cirkulace podzemní vody a hromadění sedimentů. Metamorfogenní minerální útvary se objevují jako výsledek redistribuce původně rozptýleného uranu.

Podle úrovně obsahu uranu mohou být tyto přírodní útvary:

• super bohaté (přes 0,3 %);
• bohaté (od 0,1 do 0,3 %);
• soukromé osoby (od 0,05 do 0,1 %);
• chudé (od 0,03 do 0,05 %);
• mimobilance (od 0,01 do 0,03 %).

Moderní využití uranu

Dnes se uran nejčastěji používá jako palivo pro raketové motory a jaderné reaktory. Vzhledem k vlastnostem tohoto materiálu má také zvýšit výkon jaderné zbraně. Tento chemický prvek našel své využití i v malířství. Aktivně se používá jako žluté, zelené, hnědé a černé pigmenty. Uran se také používá k výrobě jader pro projektily prorážející pancíř.

Těžba uranové rudy v Rusku: co je k tomu potřeba?

Těžba radioaktivních rud se provádí třemi hlavními technologiemi. Pokud jsou ložiska rud soustředěna co nejblíže k povrchu země, pak je pro jejich těžbu zvykem používat povrchovou technologii. Jde o použití buldozerů a bagrů, které hloubí velké díry a výsledné nerosty nakládají do sklápěčů. Poté je odeslán do zpracovatelského komplexu.

Pokud je tento nerostný útvar umístěn hluboko, je obvyklé používat technologii podzemní těžby, která zahrnuje vytvoření dolu až do hloubky 2 kilometrů. Třetí technologie se výrazně liší od předchozích. Podzemní loužení za účelem rozvoje uranových ložisek zahrnuje vrtání vrtů, kterými se do ložisek čerpá kyselina sírová. Dále je vyvrtána další studna, která je nezbytná k čerpání výsledného roztoku na povrch země. Poté prochází sorpčním procesem, který umožňuje nasbírat soli tohoto kovu na speciální pryskyřici. Poslední stadium Technologie SPV – cyklické ošetření pryskyřice kyselinou sírovou. Díky této technologii se koncentrace tohoto kovu stává maximální.

Ložiska uranové rudy v Rusku

Rusko je považováno za jednoho ze světových lídrů v těžbě uranových rud. V posledních několika desetiletích se Rusko v tomto ukazateli trvale umisťuje mezi 7 předními zeměmi.

Největší ložiska těchto přírodních minerálních útvarů jsou:

Největší ložiska těžby uranu na světě - přední země

Austrálie je považována za světového lídra v těžbě uranu. V tomto státě je soustředěno více než 30 % všech světových zásob. Největší australská naleziště jsou Olympic Dam, Beverly, Ranger a Honemoon.

Hlavním konkurentem Austrálie je Kazachstán, který obsahuje téměř 12 % světových zásob paliva. Kanada a Jižní Afrika obsahují 11 % světových zásob uranu, Namibie – 8 %, Brazílie – 7 %. První sedmičku uzavírá Rusko s 5 %. Na seznamu lídrů jsou i země jako Namibie, Ukrajina a Čína.

Největší světová ložiska uranu jsou:

Zásoby a objemy produkce uranové rudy v Rusku

Prozkoumané zásoby uranu u nás se odhadují na více než 400 tisíc tun. Předpokládané zdroje přitom činí více než 830 tisíc tun. Od roku 2017 je v Rusku 16 ložisek uranu. Navíc 15 z nich je soustředěno v Transbaikalii. Za hlavní ložisko uranové rudy je považováno rudné pole Streltsovskoe. Na většině tuzemských ložisek probíhá výroba šachtovou metodou.

• Uran byl objeven již v 18. století. V roce 1789 se německému vědci Martinu Klaprothovi podařilo vyrobit z rudy uran podobný kovu. Zajímavostí je, že tento vědec je také objevitelem titanu a zirkonia.
• Sloučeniny uranu se aktivně používají v oblasti fotografie. Tento prvek se používá k obarvení pozitivů a zvýraznění negativů.
• Hlavním rozdílem mezi uranem a jinými chemickými prvky je jeho přirozená radioaktivita. Atomy uranu mají tendenci se v průběhu času nezávisle měnit. Zároveň vyzařují paprsky pro lidské oko neviditelné. Tyto paprsky se dělí na 3 typy – záření gama, beta a alfa (viz).

Ochuzený uran je směs izotopů uranu a skládá se především z uranu-238. Obecně se uznává, že uran je vyčerpán, když je podíl uranu-235 menší než 0,711 % hmotnosti, což vytváří záření. Pro vojenské účely se přitom zpravidla používá ochuzený uran s podílem menším než 0,3 %.

Je ochuzený uran radioaktivní?

Abychom to pochopili, stačí studovat proces jeho vzhledu. Ochuzený uran se získává procesem obohacování uranu pro jaderné elektrárny nebo vojenské účely. K tomu je přírodní uran obohacen izotopem uranu-235. Výsledkem je, že většina radioaktivních izotopů (234 a 235) je odstraněna během procesu obohacování a je ponechána s obohaceným uranem, přičemž jako vedlejší produkt zůstává ochuzený uran. Výsledkem je, že radioaktivita ochuzeného uranu je přibližně 1,7krát menší než samotná uranová ruda.

Kdy byl vyroben první ochuzený uran?

V roce 1940 získali vědci v USA a SSSR na počátku programu jaderných zbraní v procesu obohacování uranu vedlejší produkt – později nazvaný analogicky – ochuzený uran. V těchto letech byla považována za naprosto zbytečný odpad a zpravidla byla pohřbena.

Jak se ochuzený uran skladuje?

95 % ochuzeného uranu je skladováno ve formě pevného monolitu fluoridu uranu pod širým nebem ve speciálních uzavřených kovových nádobách, bez přístupu kyslíku. Ve Spojených státech bylo v roce 2005 nashromážděno již 57 122 nádrží, což představuje téměř 700 tisíc tun ochuzeného uranu.

Kde se ochuzený uran používá?

Použití ochuzeného uranu se stalo populární díky jeho velmi vysoké hustotě (19,1 g/cm³) a velkému průřezu záchytu neutronů. Proto našel uran uplatnění v následujících oblastech:

• V letectví a stavbě lodí - jako protizávaží u letadel, raketových stupňů a v kýlech plachetnic;
• V lékařství - ochrana při radiační terapii (), nedílná součást dentálního porcelánu - pro lesk;
• V jaderné energetice - nedílná součást Palivo MOX, ochrana před radioaktivními materiály;
• V průmyslu a radiografii – ochrana před radioaktivními materiály. Až do konce dvacátého století se do barev na sklo a porcelán přidával ochuzený uran. Mnozí se však mylně domnívají, že uran byl obsažen v samotném porcelánu. Pak by to však nebylo tak rozšířené, zejména v laboratořích – chemické špachtle, porcelánové hrnky a sklenice, hmoždíře a paličky se vyrábí z běžného porcelánu bez přídavku barviv;
• Ve vojenské sféře - na výrobu granátů a brnění.

Ochuzený uran ve skořápkách

Armáda byla jednou z prvních, která našla využití pro obohacený uranový odpad. V roce 1970 Pentagon zjistil, že jejich munice nebude schopna proniknout pancířem nových sovětských tanků. V důsledku toho byl jako nový materiál pro projektily prorážející pancíř zvolen ochuzený uran – protože je levný a dostupný materiál, vysoká hustota – uran se hustotou blíží zlatu a wolframu. To umožňuje menším projektilům mít stejnou hmotnost jako střely vyrobené z většiny ostatních kovů a zároveň snížit aerodynamický odpor. Ochuzený uran se pro svou nízkou toxicitu a radioaktivitu začal později používat v USA, SSSR, Velké Británii a Francii jak v pancéřování, tak v pancéřových střelách s vysokou kinetickou energií. Podobné zbraně s ochuzeným uranem byly použity při bombardování Jugoslávie na konci dvacátého století a při obou amerických operacích v Iráku.

Ochuzený uran v pancíři tanku

Ochuzený uran se používá nejen v pancéřových granátech, ale také v pancéřování samotných tanků jako vrstva mezi ocelové plechy. Tanky Abrams tedy po roce 1998 vozí ochuzený uran – tzv. uranovou keramiku – v předních částech věže.

Používá se ochuzený uran v jaderných zbraních?

Kupodivu, v jaderných zbraních, které používají nejen, ale také vyčerpané. Používá se však pouze jako plášť jaderné nálože a jako jedna ze složek jaderného paliva, která zvyšuje sílu výbuchu.

Je ochuzený uran škodlivý?

Neexistují přesné informace o dlouhodobých účincích používání munice s ochuzeným uranem na lidské zdraví. Řada ekologů však vyjádřila obavy z možných ohnisek rakovinová onemocnění v oblastech, kde se takové střely používají. Například během operace v Iráku v roce 1991 Spojené státy použily asi 14 tisíc tankových granátů s ochuzeným uranem a téměř milion 30mm granátů. Celkem bylo použito téměř 300 tun ochuzeného uranu čistá forma. Mnoha vojákům byla po této operaci diagnostikována rakovina.

Po bombardování Jugoslávie bylo na jejím území objeveno 8 vážně kontaminovaných míst, která byla předtím bombardována granáty z ochuzeného uranu. Zaměstnanci OSN tak měli zakázáno používat vodu z místních zdrojů. Souvislost mezi příčinami a následky však nebyla nikdy oficiálně prokázána.

Chemická toxicita ochuzeného uranu

Ochuzený uran způsobuje největší škody ne svou radioaktivitou, ale chemickou toxicitou. Při požití, zejména ve formě solí, se uran hromadí v játrech, slezině a ledvinách.

Radiační nebezpečí ochuzeného uranu

Pokud je toxicita ochuzeného uranu maximální, když vstupuje do těla ve formě kapaliny, pak největší radiační poškození platí v prašném stavu. Alfa záření z malých částic ochuzeného uranu v jícnu a plicích způsobuje rozvoj zhoubných rakovinných nádorů. Pokud mluvíme o vnějším záření z ochuzeného uranu, je tak nepatrné, že jej dokáže zastavit i obyčejný list papíru. V podstatě se uran v těle koncentruje v kostech.

Zákaz používání ochuzeného uranu

Více než 90 nevládních organizací vyzvalo k zákazu používání ochuzeného uranu při výrobě zbraní. Podobná otázka byla několikrát vznesena v OSN a Evropském parlamentu. Ale například Francie a Velká Británie v Evropské unii tuto otázku vždy vetovaly. Rezoluci Valného shromáždění OSN o provedení dodatečné studie důsledků použití zbraní s ochuzeným uranem podpořilo do prosince 2008 141 států, čtyři byly proti – Francie, Velká Británie, USA a Izrael, dalších 34 se zdrželo, včetně Ruska.

Kde se v Rusku skladuje ochuzený uran?

Ruské zásoby ochuzeného uranu dosahují asi 700 milionů tun vlastní produkce a dalších 100 milionů tun nakupovaných za symbolickou cenu od evropských společností. V Rusku se ochuzený uran používá nejen pro skladování, ale také jako palivo pro reaktory s rychlými neutrony (). Také ochuzený uran prochází procesem opětovného obohacování – asi 15 % se mění na obohacený uran.

Území čtyř zpracovatelských podniků se používají jako výchozí místa pro skladování ochuzeného uranu:

• Novouralsk, Sverdlovská oblast– Uralský elektrochemický závod
• Angarsk, Irkutská oblast – Angarská elektrolýza chemická továrna
• Seversk, oblast Tomsk – Sibiřská chemická továrna
• Zelenogorsk, Krasnojarská oblast – Elektrochemický závod

Kolik rudy je potřeba k výrobě nízko obohaceného uranu jako paliva pro jaderné elektrárny? Obecně se uznává, že palivový uran je uran, ve kterém je obsah izotopu uranu-235 zvýšen na 4 %. Přírodní ruda obsahuje pouze 0,7 % tohoto izotopu, což znamená, že jeho koncentrace musí být zvýšena 6krát.

Dovolte mi, abych vám připomněl, že Evropa a Spojené státy až do 80. let obohacovaly uran pouze na „mřížkách“ a vynakládaly na tuto práci obrovské množství elektřiny. Technologický moment, ale, jak se říká, s velkými důsledky. Přírodní hexafluorid uranu může být „vysáván“ podél 235. izotopu, dokud se nezastaví, takže v „ocasech“ zůstane minimální množství. Co to ale znamená v případě difúzní metody? Více „mřížek“, více nádob na počáteční hexafluorid a samozřejmě vyšší náklady na energii. A to vše zvyšuje náklady, kazí ekonomické ukazatele a snižuje zisky. Obecně nezajímavé. Proto je v západních „ocasech“ uranu-235 0,3 % a 0,4 % jde do další práce. S takovými „ocasy“ je obrázek následující: na 1 kg LEU je zapotřebí 8 kg rudy + 4,5 SWU (separační pracovní jednotky).

U prošívaných bund byl a zůstává obrázek poněkud odlišný - koneckonců, práce našich „jehel“ je mnohem levnější. Pamatujte - „jehla“ vyžaduje 20-30krát méně elektřiny na 1 RU. Nemělo smysl šetřit separační práci; původní hexfluorid uranu byl „vytlačen“ důkladněji: 0,2 % uranu-235 zůstalo v našich „ocasech“, 0,5 % bylo použito na další obohacovací práce. Zdálo by se, že rozdíl je pouze 0,1 %, proč věnovat pozornost takové maličkosti? Ale není to tak jednoduché: na našich „jehlách“ je k získání 1 kg LEU zapotřebí 6,7 kg rudy + 5,7 SWU. O 1,3 kg rudy méně – to znamená, že jsme naše podloží ošetřili mnohem pečlivěji než demokraté.

Ale to není všechno. 1 SWU na našich odstředivkách stojí asi 20 dolarů, na „mřížkách“ 1 SWU stojí od 70 do 80. To znamená, že pro Západ je uranové ložisko, kde je cena rudy řekněme 100 dolarů, velmi drahé. Spočítejme si pomocí kalkulačky 1 kg LEU, aby bylo jasno.

1 kg LEU = 8 kg rudy + 4,5 SWU, tzn

1 kg LEU = 8 x 100 + 4,5 x 70 = 1 115 USD.

Nyní vložíme naše čísla a dostaneme:

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

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

To znamená, že ložisko uranu, které bylo pro civilizovaný Západ pro nás příliš drahé, je právě to. Zhruba pro naši technologii je na Zemi VÍCE uranu než pro západní technologii. Od chvíle, kdy Evropa ovládla odstředivky Zippe, zásoby uranu ve světových statistikách prudce vzrostly, i když pro to bratři geologové nehnuli prstem: dříve objevená ložiska začala být uznávána jako komerčně zisková, toť vše. Ale URENCO zapnulo své odstředivky v 80. letech a jaderné elektrárny v Evropě a ve státech se objevily mnohem dříve, že? To znamená, že od konce 40. let minulého století se ložiska uranu těží v extrémně velkém měřítku, aniž by se šetřilo na přírodních rudách. Zhruba řečeno, Západ „zabíjel“ jedno pole za druhým a skákal na nová. A strašně nehospodárný Mordor nikam nespěchal: našli ložisko a vysáli ho do sucha, bez rozruchu a beze spěchu. Zároveň nesmíme zapomínat, že v průběhu let studené války země vyzbrojené jadernými zbraněmi velmi aktivně zvyšovaly své zásoby vysoce obohaceného uranu zbrojní kvality, a to vyžaduje mnohem více přírodní uranové rudy. Zhruba 1 kg HEU spotřebuje 275 kg rudy a počet HEU v zemích jaderného klubu byl stovky tun. A HEU není jen zbraň – pohání podmořské reaktory a pohání mnoho výzkumných reaktorů. Obecně lidstvo spotřebovávalo své uranové rudy velmi, velmi intenzivně a vy i já můžeme na svou obranu říci jen to, že jsme nebyli první, kdo začal.

Je tu ještě jedna věc, o které byste měli vědět. Když nám říkají: „vytěžilo se tolik tun uranové rudy“, je důležité pochopit, že nemluvíme o horách nějakých oblázků nebo kovových ingotů. V uranovém průmyslu se všechny zásoby rud tradičně přeměňují na uranový koncentrát - přesněji U3 O8, oxid-oxid. Tradičně to byl prášek žlutá barva a říkali tomu „žlutý dort“, ale teď je to trochu zastaralé. V procesu zušlechťování rudy se využívá celý cyklus jejího zpracování, jeden z komponenty která se praží. V minulé roky Různé rostliny používají různé teploty, takže barva uranového koncentrátu je velmi odlišná – od tmavě zelené po černou. Ale postup zpracování rudy je samostatné téma, docela velké, a stále se snažíme zjistit ložiska a výrobu. Nechme to stranou, ale pamatujte: všechny řeči o uranové rudě jsou řeči o uranovém koncentrátu. A to je pravda - tyto rudy jsou také velmi odlišné různá množství obsahují uran, takže se bez takové „standardizace“ neobešlo.

Kdy lidé objevili tento kov a proč se mu vlastně říká „uran“? Příběh je starý, ale zajímavý. Nyní vy i já víme, co je radiace a zcela oprávněně ji nemůžeme tolerovat a bojíme se jí. A v dřívějších dobách lidé o radiaci nic nevěděli – možná proto jí netrpěli?... Mezi rudami a minerály ve stříbrných dolech nacházeli středověcí horníci často černý těžký minerál – tzv. pryskyřičnou směs. S jistotou se ví, že klam je znám již od roku 1565 – tehdy byl objeven v Krušných horách v Sasku, ale nebylo pro něj vynalezeno žádné zvláštní využití. V roce 1789 se o tento minerál začal zajímat německý analytický chemik Martin Klaproth a rozhodl se jej řádně chemicky analyzovat. Rudu do jeho laboratoře přivezli z dolu Jáchimovo na území dnešní České republiky. Becquerel a Curie později učinili své objevy na minerálech ze stejného Jahimiva, takže navrhuji zapsat to takto:

„Vlastí“ uranu je Česká republika.

Martin Klaproth

Klaprothova chemie byla velmi pilná: tavil minerály při různých teplotách, se vzduchem i bez něj, naléval do nich nejrůznější kyseliny a aqua regia, až nakonec získal slinutou hmotu s jasně viditelnými zrnky kovu. Stalo se tak v roce 1789 – 8 let poté, co astronomové objevili dosud neznámou planetu, kterou nazvali Uran. Zde je to, co o tom napsal sám Klaproth: „Dříve byla uznávána existence pouze 7 planet, což odpovídalo 7 kovům, které nesly jména planet. V tomto ohledu je vhodné, podle tradice, pojmenovat nový kov po nově objevené planetě. Slovo „uran“ pochází z řečtiny pro „nebe“, a tak může znamenat nebeský kov. Nehádají se s objeviteli – takže nyní máme co do činění s tímto velmi „nebeským kovem“.

Samotnému Klaprothovi se však nepodařilo získat čistý uran, toho dosáhl až v roce 1840 E.M. Peligo. V roce 1896 Becquerel zjistil, že sloučeniny uranu osvětlují fotografický papír – a tak začalo studium radioaktivity. Lidstvo pomalu postupovalo k nejhrozivější a nejstrašnější zbrani, k největšímu „zásobníku energie“...

Uranová ruda

Z pohledu geologů na Zemi není uranové rudy jen hodně, ale hodně. Ale ne každý uranový minerál dostává hrdé jméno „ruda“: minerály, ve kterých je velmi málo uranu a hodně odpadních hornin, se nepovažují za rudy. Minerály obsahující více než 0,1 % uranu (1 kg na 1000 kg horniny) jsou považovány za dobré rudy, existují však výjimky. Například v Jižní Africe se na ložisku Witwatersland těží uran z rudy, ve které je jeho koncentrace pouze 0,01 %, a těží se v průmyslovém měřítku. Jak to? Ano, tento nebeský kov není jednoduchý – často se vyskytuje ve stejných horninách, kde se nachází zlato. Protože z této horniny „vybírají“ zlato, proč „nevybrat“ hromadu uranu – to je logika. Zlato je hlavním účelem zpracování rudy, uran je druhotným účelem. „Často“ má také číselný význam: 12 % světového uranu je vedlejším produktem ze zlata a jiných dolů. Například v USA se uran získává z hornin s koncentrací obecně 0,008 % – z floridských fosforitů. Hlavní produkce je fosfor, uran - v hojnosti... No a pokud nesáhnete po takových exotických věcech, tak se uranové rudy podle obsahu dělí na 4 druhy: bohaté - s obsahem uranu nad 1% ; běžné – od 0,1 do 1,0 %; špatné - od 0,03 do 0,1 % a špatné - méně než 0,03 %.

Uranové rudy jsou také rozděleny do 5 tříd v závislosti na technologii použité k těžbě a zpracování nebeského kovu. Zhruba jaké zpracovatelské závody by měly vzniknout v blízkosti ložisek. I to je tradice: vzhledem k tomu, že koncentrace uranu je vždy nízká, nikoho ani nenapadne nikam vozit miliony tun horniny. Důl, důl, lom a back-to-back - vše, co potřebujete ke zpracování.

To však nejsou všechny typy klasifikace uranových rud: protože všichni žijeme ve světě, kde je nejdůležitější zisk, možná hlavní klasifikace je založena na ceně konečného produktu (ten pravý uranový koncentrát, žlutý koláč). Jakýsi obecný ukazatel, ve kterém jsou vyřazeny všechny detaily – jaká byla koncentrace uranu v rudě, jak se těžila a čistila, kolik stála infrastruktura. Nezáleží na tom, co se stalo PŘED, důležité je, jaký byl výsledek. Existují pouze 3 kategorie: 1) vklady, kde cena 1 kg koncentrátu je nižší než 40 USD za kilogram; 2) kde cena je od 40 do 80 dolarů za kilogram; 3) kde se cena pohybuje od 80 do 130 dolarů za kilogram. Cokoli, co je více než 130 dolarů, je dnes „nestínitelné“, protože je to velmi drahé. Jak dlouho ale takové zanedbávání a pověrčivost vydrží? Do roku 2006 IAEA považovala uran za super drahý a jeho cena přesahovala 80 USD/kg, ale nyní se rozhodla, že je třeba centrifugy náležitě ocenit – nízké náklady na obohacování umožňují zcela bezpečně využívat rudu, která stojí více než 80 dolarů. Naše odstředivky 10. generace se právě začaly používat, takže nelze vyloučit, že po nějaké době bar 130 USD již nebude „mezníkem“. V království temnoty a hrůzy s ekonomikou roztrhanou na kusy začal průmyslový provoz reaktoru rychlých neutronů BN-800, projektuje se BN-1200, v roce 2020 se také plánuje spuštění olověného reaktoru v rámci „Breakthrough “, do roku 2030 je naděje na realizaci uzavřeného jaderného cyklu.

Nepouštějme se však do projektů a hypotéz – zastavme se u toho, co máme dnes. V roce 2006 se věřilo, že na třetí planetě od Slunce bylo 5 000 000 tun uranových rud, další zpráva MAAE byla vydána v roce 2010. Právě v této zprávě byly odstředivky poprvé uznány jako jediný způsob obohacování uranu a poprvé byla „hranice“ zvýšena z 80 USD/kg na 130 USD/kg. Nový údaj o zásobách uranové rudy na Zemi je 6 306 300 tun. Opakuji - nejde o nárůst kvůli novým ložiskům, jde o přechod geologických rud v průmyslové. A stalo se to z prostého důvodu – MAAE uznala: všechno kromě centrifug je zlo a už si to nebudeme pamatovat. Nárůst vytěžených rud činil 26 % – bez dalších investic do geologického průzkumu.

Ne často v historii civilizace měl rozvoj technologií vážný dopad na geopolitiku a uran a centrifugy jsou jedním z takových případů. Pojďme přijít na to, co znamená vznik komerčního zájmu o uranová ložiska, která do té doby zůstávala dlouhá léta nedotčena? Za prvé, země „atomového klubu“ zaznamenaly zájem o území, kde se tato ložiska nacházela. Například ložiska v Kirovogradské oblasti se stala zajímavá nejen pro Ukrajinu... Za druhé, země, které nebyly součástí „atomového klubu“, viděly, že i pro ně by mohl být dostatek uranu. A to není můj teoretický výmysl: na právě konaném Atomexpu 2016 byly přítomny delegace z 52 zemí a pouze 32 mělo jadernou energii v alespoň nějaké formě, 20 zemí je nováčků, kteří tu perspektivu tušili.

Kalkulačka

Nechte si na kalkulačce říct, co je na uranu zajímavého. Máme 6 306 300 tun rudy, ve které je obsah uranu-235 (který ve skutečnosti „hoří“ v reaktorech jaderných elektráren) v průměru 0,72 %. Pokud se tedy veškerá uranová ruda přemění na uran-235, máme jí 45 405 tun. Pokud jde o energetickou hodnotu, 1 tuna uranu-235 odpovídá 2 000 000 tunám benzínu. V souladu s tím je přepočet zásob uranu-235 na ropný ekvivalent 90,81 miliard tun ropy. Je to hodně nebo málo? Prokázané zásoby ropy na Zemi jsou dnes 200 miliard tun. Zásoby uranu jsou téměř poloviční, téměř 50 %. A jaké jsou vyhlídky? Technologie výroby oleje je dovedena téměř k dokonalosti, technologie jeho zpracování je obdobná. Pro navýšení zásob ropy je potřeba buď a) nadále hledat nová a nová naleziště, což se při současných cenách uhlovodíků již dva roky zpomaluje; b) souhlasit s tím, že ropa bude v průběhu let jen dražší, protože je jí stále méně. Břidlicová ropa, o které bolševici, menševici a další tolik mluví, ano, při současné cenové hladině není zajímavá, ale dříve nebo později přijde okamžik, kdy bude nutné její zásoby využít, a to nejen v Spojené státy.

Ale u uranu je obrázek poněkud jiný, mnohem méně jasný. Zatím jsme nedostali informace o tom, jaká bude cena 1 SWU u nejnovějších generací odstředivek Rosatom – ale už jsme viděli, jak může technologie obohacování zvýšit zásoby uranové rudy. Provoz BN-800 právě začal, BN-1200 je zatím pouze na výkresech, výsledky projektu „Breakthrough“ uvidíme až v roce 2020. Uveďme ale bez zbytečné skromnosti (ostatně v rámci možností) historický fakt: za celou dobu existence atomového projektu nedošlo ze strany bývalého ministerstva středních strojů k žádnému pochybení ve vývoji technologií Budova, bývalé ministerstvo pro atomovou energii a současný Rosatom. Byly tam nějaké nedostatky a nedostatky, to ano, ale hlavní vývojová linie, přiznejme si to, se nikdy nezlomila ani jednou.

Podle mého názoru samozřejmě není důvod nevěřit, že boj Rosatomu za uzavřený jaderný cyklus skončí úspěchem. Zdá se vám toto tvrzení příliš odvážné? Podívejme se kolem sebe, na chvíli si dovolíme zapomenout, že hlavním úspěchem lidstva je nejnovější model iPhone. Nejen „staří klienti“, jako je Maďarsko, Írán a Finsko, Čína a Indie, podepisují smlouvy na výstavbu jaderných elektráren ve spolehlivosti našich technologií. Poprvé se jaderné elektrárny objeví v Egyptě, Vietnamu, Bělorusku, Turecku, Bangladéši, Indonésii – a půjde o jaderné elektrárny ruské výroby. To znamená, že nejsem jediný, kdo věří našim technologiím a jejich progresivnímu vývoji. A nejsem sám, kdo si je jistý, že s dalším skokem ve vývoji technologií se zásoby uranu mohou ukázat jako větší než zásoby uhlovodíků... A nesnižujme další možné zásoby uranu – nová ložiska. Existuje například země, kde úroveň územního rozvoje geologickým průzkumem stále výrazně nepřesahuje 60 % - Rusko. Jsou země, kde na geologický průzkum vůbec není čas – například Afghánistán, Eritrea.

Zvažování perspektiv jaderné energetiky je ale samostatné a velmi vážné téma, které by mělo být ponecháno na později. A tato poznámka je úvodní poznámkou k „Uranium Dungeons“, ve které chci navrhnout podívat se na to, co se stalo, co se stalo a jak jsme k tomuto druhu života přišli. No, samozřejmě, věci nebudou úplné bez příběhů o nových iPhonech z velkých mocných USA. Mám je a jako obvykle nebylo potřeba nic vymýšlet.

V kontaktu s

Uran je radioaktivní kov. V přírodě se uran skládá ze tří izotopů: uran-238, uran-235 a uran-234. Nejvyšší úroveň stabilita je zaznamenána u uranu-238.

Radioaktivní rozpad uranu

Radioaktivní rozpad je proces náhlé změny složení nebo vnitřní struktury atomových jader, která se vyznačují nestabilitou. V tomto případě jsou emitovány elementární částice, gama záření a/nebo jaderné fragmenty. Radioaktivní látky obsahují radioaktivní jádro. Dceřiné jádro vzniklé radioaktivním rozpadem se také může stát radioaktivním a po určité době podléhá rozpadu. Tento proces pokračuje, dokud se nevytvoří stabilní jádro bez radioaktivity. E. Rutherford v roce 1899 experimentálně prokázal, že uranové soli vyzařují tři typy paprsků:

• α-paprsky - proud kladně nabitých částic
• β-paprsky - proud záporně nabitých částic
• γ-paprsky - nevytvářejí odchylky v magnetickém poli.

Radioaktivita uranu

Přirozená radioaktivita je to, co odlišuje radioaktivní uran od ostatních prvků. Atomy uranu se bez ohledu na jakékoli faktory a podmínky postupně mění. V tomto případě jsou vyzařovány neviditelné paprsky. Po přeměnách, ke kterým dochází u atomů uranu, se získá jiný radioaktivní prvek a proces se opakuje. Bude opakovat tolikrát, kolikrát je potřeba, aby získal neradioaktivní prvek. Například některé řetězce transformací mají až 14 stupňů. Mezilehlým prvkem je v tomto případě radium a poslední fází je tvorba olova. Tento kov není radioaktivní prvek, takže série přeměn je přerušena. Úplná transformace uranu na olovo však trvá několik miliard let.
Radioaktivní uranová ruda často způsobuje otravy v podnicích zabývajících se těžbou a zpracováním uranových surovin. V lidském těle je uran obecný buněčný jed. Postihuje především ledviny, ale postihuje i játra a gastrointestinální trakt.
Uran nemá zcela stabilní izotopy. Nejdelší životnost je pozorována u uranu-238. K polorozpadu uranu-238 dochází během 4,4 miliardy let. O něco méně než jednu miliardu let probíhá poloviční rozpad uranu-235 – 0,7 miliardy let. Uran-238 zabírá přes 99 % celkového objemu přírodního uranu. Vzhledem k jeho kolosálnímu poločasu rozpadu není radioaktivita tohoto kovu vysoká, například částice alfa nemohou proniknout do stratum corneum lidské kůže. Po sérii studií vědci zjistili, že hlavním zdrojem záření není samotný uran, ale plyn radon, který produkuje, a také produkty jeho rozpadu, které se dostávají do lidského těla při dýchání.

Obsah článku

URAN, U (uran), kovový chemický prvek z rodiny aktinidů, který zahrnuje Ac, Th, Pa, U a transuranové prvky (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). Uran se dostal do popředí díky jeho použití v jaderných zbraních a jaderné energii. Oxidy uranu se také používají k barvení skla a keramiky.

Být v přírodě.

Obsah uranu v zemské kůře je 0,003 % a nachází se v povrchové vrstvě země ve formě čtyř druhů sedimentů. Za prvé jsou to žíly uraninitu neboli uranové smoly (oxid uraničitý UO 2), velmi bohaté na uran, ale vzácné. Jsou doprovázeny depozity radia, protože radium je přímým produktem izotopového rozpadu uranu. Takové žíly se nacházejí v Zairu, Kanadě (Great Bear Lake), České republice a Francii. Druhým zdrojem uranu jsou konglomeráty thoria a uranových rud spolu s rudami dalších významných nerostů. Konglomeráty obvykle obsahují dostatečné množství zlata a stříbra k regeneraci, přičemž uran a thorium jsou související prvky. Velká ložiska těchto rud se nacházejí v Kanadě, Jižní Africe, Rusku a Austrálii. Třetím zdrojem uranu jsou usazené horniny a pískovce bohaté na minerál karnotit (draselný uranylvanadičnan), který obsahuje kromě uranu významné množství vanadu a dalších prvků. Takové rudy se nacházejí v západních státech Spojených států. Železo-uranové břidlice a fosfátové rudy tvoří čtvrtý zdroj sedimentů. Bohatá ložiska se nacházejí ve švédských břidlicích. Některé fosfátové rudy v Maroku a ve Spojených státech obsahují značné množství uranu a ložiska fosfátů v Angole a Středoafrické republice jsou na uran ještě bohatší. Většina lignitů a některá uhlí obvykle obsahují uranové nečistoty. Ložiska hnědého uhlí bohatá na uran byla nalezena v Severní a Jižní Dakotě (USA) a černé uhlí ve Španělsku a České republice.

Otevírací.

Uran objevil v roce 1789 německý chemik M. Klaproth, který prvek pojmenoval na počest objevu planety Uran o 8 let dříve. (Klaproth byl předním chemikem své doby; objevil i další prvky, včetně Ce, Ti a Zr.) Ve skutečnosti nebyla Klaprothem získaná látka elementární uran, ale jeho oxidovaná forma a elementární uran byl poprvé získán tzv. francouzský chemik E. .Peligo v roce 1841. Od okamžiku objevení až do 20. stol. uran neměl takový význam, jaký má nyní, i když mnoho z nich fyzikální vlastnosti, stejně jako atomová hmotnost a hustota byly stanoveny. V roce 1896 A. Becquerel zjistil, že uranové soli mají záření, které osvětluje fotografickou desku ve tmě. Tento objev podnítil chemiky k výzkumu v oblasti radioaktivity a v roce 1898 francouzští fyzici manželé P. Curie a M. Sklodowska-Curie izolovali soli radioaktivních prvků polonia a radia a E. Rutherford, F. Soddy, K. Fayans a další vědci vyvinuli teorii radioaktivního rozpadu, která položila základy moderní jaderné chemie a jaderné energetiky.

První použití uranu.

Přestože radioaktivita uranových solí byla známa, jeho rudy byly v první třetině tohoto století využívány pouze k získávání doprovodného radia a uran byl považován za nežádoucí vedlejší produkt. Jeho využití se soustředilo především v keramické technologii a metalurgii; Oxidy uranu byly široce používány k barvení skla v barvách od světle žluté po tmavě zelenou, což přispělo k rozvoji levné výroby skla. Dnes jsou výrobky z těchto průmyslových odvětví označeny jako fluorescenční pod ultrafialovými paprsky. Během 1. světové války a krátce po ní byl uran ve formě karbidu používán při výrobě nástrojových ocelí, podobně jako Mo a W; 4–8 % uran nahradil wolfram, jehož výroba byla v té době omezená. Pro získávání nástrojových ocelí se v letech 1914–1926 vyrábělo ročně několik tun feruranu s obsahem až 30 % (hmot.) U. Toto využití uranu však nemělo dlouhého trvání.

Moderní využití uranu.

Uranový průmysl se začal formovat v roce 1939, kdy bylo provedeno štěpení izotopu uranu 235 U, což vedlo k technické realizaci řízených řetězových reakcí štěpení uranu v prosinci 1942. To byl zrod věku atomu , kdy uran vyrostl z nevýznamného prvku na jeden z nejdůležitějších prvků života společnosti. Vojenský význam uranu pro výrobu atomové bomby a jeho využití jako paliva v jaderných reaktorech způsobil astronomický nárůst poptávky po uranu. Zajímavá je chronologie růstu poptávky po uranu na základě historie sedimentů ve Velkém medvědím jezeře (Kanada). V roce 1930 byla v tomto jezeře objevena dehtová směs, směs oxidů uranu a v roce 1932 byla v této oblasti zavedena technologie čištění radia. Z každé tuny rudy (pryskyřičné směsi) se získal 1 g radia a asi půl tuny vedlejšího produktu, uranového koncentrátu. Radia však bylo málo a jeho těžba byla zastavena. V letech 1940 až 1942 byl vývoj obnoven a uranová ruda se začala přepravovat do USA. V roce 1949 bylo podobné čištění uranu s určitými vylepšeními použito k výrobě čistého UO 2 . Tato produkce vzrostla a nyní je jedním z největších zařízení na výrobu uranu.

Vlastnosti.

Uran je jedním z nejtěžších prvků v přírodě. Čistý kov je velmi hustý, tažný, elektropozitivní s nízkou elektrickou vodivostí a vysoce reaktivní.

Uran má tři alotropní modifikace: A-uran (ortorombická krystalová mřížka), existuje v rozmezí od pokojová teplota až 668 °C; b-uran (komplexní krystalová mřížka tetragonálního typu), stabilní v rozmezí 668–774° C; G-uran (krychlová krystalická mřížka centrovaná na tělo), stabilní od 774°C do bodu tání (1132°C). Protože všechny izotopy uranu jsou nestabilní, všechny jeho sloučeniny vykazují radioaktivitu.

Izotopy uranu

238 U, 235 U, 234 U se v přírodě vyskytuje v poměru 99,3:0,7:0,0058 a 236 U se vyskytuje ve stopovém množství. Všechny ostatní izotopy uranu od 226 U do 242 U se získávají uměle. Zvláště důležitý je izotop 235 U. Pod vlivem pomalých (tepelných) neutronů se dělí a uvolňuje obrovskou energii. Úplné štěpení 235 U má za následek uvolnění „ekvivalentu tepelné energie“ 2H 10 7 kWh h/kg. Štěpení 235 U lze využít nejen k výrobě velkého množství energie, ale také k syntéze dalších důležitých aktinidových prvků. Přírodní izotop uranu lze použít v jaderných reaktorech k výrobě neutronů produkovaných štěpením 235 U, zatímco přebytečné neutrony, které řetězová reakce nevyžaduje, lze zachytit jiným přírodním izotopem, což vede k produkci plutonia:

Když je 238 U bombardováno rychlými neutrony, dochází k následujícím reakcím:

Podle tohoto schématu lze nejběžnější izotop 238 U přeměnit na plutonium-239, které je stejně jako 235 U také schopné štěpení pod vlivem pomalých neutronů.

V současné době bylo získáno velké množství umělých izotopů uranu. Mezi nimi je 233 U zvláště pozoruhodné, protože se také štěpí při interakci s pomalými neutrony.

Některé další umělé izotopy uranu se často používají jako radioaktivní indikátory (indikátory) v chemických a fyzikální výzkum; toto je především b- emitor 237 U a A- emitor 232 U.

Spojení.

Uran, vysoce reaktivní kov, má oxidační stavy od +3 do +6, v řadě aktivit se blíží beryliu, interaguje se všemi nekovy a tvoří intermetalické sloučeniny s Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn a Zn. Jemně drcený uran je zvláště reaktivní a při teplotách nad 500 °C často vstupuje do reakcí charakteristických pro hydrid uranu. Kusový uran nebo hobliny hoří jasně při 700–1000 °C a uranové páry hoří již při 150–250 °C s HF při 200–400 °C za vzniku UF 4 a H 2 . Uran se pomalu rozpouští v koncentrovaném HF nebo H 2 SO 4 a 85 % H 3 PO 4 i při 90 °C, ale snadno reaguje s konc. HCl a méně aktivní s HBr nebo HI. K nejaktivnějším a nejrychlejším reakcím uranu se zředěnou a koncentrovanou HNO 3 dochází za vzniku dusičnanu uranylu ( viz. níže). V přítomnosti HCl se uran rychle rozpouští v organických kyselinách a tvoří organické soli U4+. V závislosti na stupni oxidace tvoří uran několik typů solí (nejvýznamnější z nich jsou s U 4+, jedna z nich UCl 4 je snadno oxidovatelná zelená sůl); soli uranylu (radikál UO 2 2+) typu UO 2 (NO 3) 2 mají žlutou barvu a fluoreskují zelená. Uranylové soli vznikají rozpuštěním amfoterního oxidu UO 3 (žlutá barva) v kyselém prostředí. V alkalickém prostředí UO 3 tvoří uranáty, jako je Na 2 UO 4 nebo Na 2 U 2 O 7. Posledně jmenovaná sloučenina („žlutý uranyl“) se používá pro výrobu porcelánových glazur a při výrobě fluorescenčních skel.

Halogenidy uranu byly široce studovány v letech 1940–1950, protože byly použity k vývoji metod pro separaci izotopů uranu pro atomovou bombu nebo jaderný reaktor. Fluorid uranu UF 3 byl získán redukcí UF 4 vodíkem a byl získán tetrafluorid uranu UF 4 různé způsoby reakcemi HF s oxidy, jako je UO 3 nebo U 3 O 8 nebo elektrolytickou redukcí uranylových sloučenin. Hexafluorid uranu UF 6 se získává fluorací U nebo UF 4 elementárním fluorem nebo působením kyslíku na UF 4 . Hexafluorid tvoří průhledné krystaly s vysokým indexem lomu při 64 °C (1137 mm Hg); sloučenina je těkavá (za normálního tlaku sublimuje při 56,54 °C). Oxohalogenidy uranu, například oxofluoridy, mají složení UO 2 F 2 (fluorid urany), UOF 2 (difluorid oxidu uranu).